3. Точность подшипников

Точность подшипников качения определяется: а) точностью основных размеров деталей подшипников; б) точностью вращения.

Точность основных размеров деталей подшипников определяется отклонениями по внутреннему и наружному диаметрам и ширине колец, а для радиально-упорных подшипников - также по общей монтажной высоте. Основное значение имеют отклонение по внутреннему и наружному диаметрам, которое определяет характер посадок.

Точность вращения подшипников характеризуется радиальными и боковыми биениями дорожек качения, биениями торцов внутреннего и наружного колец. Наибольшее значение имеет точность вращения вращающегося кольца, т.е., в большинстве случаев, внутреннего. Биения вращающегося кольца непосредственно передаются на вал.

Биения обычно измеряют индикаторами часового типа при медленном поворачивании колец.

Подшипники качения в России выпускают следующих классов точности в порядке ее повышения: 0, 6, 5, 4 и 2. Для иллюстрации соотношения точности подшипников разных классов ниже приведены максимальные величины радиальных биений внутренних колей подшипников диаметром 50…80 мм:

Класс точности 0 6 5 4 2

Биение, мкм 20 10 5 4 2,5

При повышении классов точности стоимость подшипников существенно возрастает.

Для большинства валов и осей общего назначения применяют подшипники класса точности 0.

Подшипники более высоких классов точности применяют для валов, требующих точного вращения в связи с назначением машины, например, шпинделей металлорежущих станков, валов и осей приборов, или в связи с особо высокими частотами вращения.

Понижение шероховатости поверхности дорожек и тел качения из диапазона Ra = 0,32…0,16 мкм (9-й класс) в диапазон Ra = 0,16…0,08 мкм (10-й класс), повышает ресурс подшипников более, чем в 2 раза, а из диапазона Ra = 0,16…0,08 мкм в диапазон Ra = 0,08…0,04 мкм (11-й класс) – на 40 %.

Допустимая шероховатость поверхности тел и дорожек качения назначается Ra = 0,08…0,04 мкм по ГОСТ 2789-73.

4. Причины выхода из строя подшипников

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей. Перекатывание тел качения по кольцам связано с образованием в поверхностных слоях контактирующих тел знакопеременных напряжений, которые после определённого числа циклов нагружений приводят к образованию начинающихся от поверхности микротрещин. Последние расклиниваются проникающим в них смазочным материалом, что приводит к выкрашиванию. Обычно выкрашивание начинается на дорожках качения у более напряжённых колец, у большинства подшипников – на внутренних, у сферических – на наружных. На шариках выкрашивание начинается в более слабой по механическим свойствам зоне выхода волокон при штамповке или прокатке.

Усталостное выкрашивание является основным видом выхода из строя подшипников, работающих при значительных нагрузках в условиях хорошей изоляции от загрязнений.

Разрушение колец и тел качения. Из механических разрушений наиболее частым является скалывание бортов роликоподшипников, связанное с перекосом колец. Значительно реже, при больших динамических нагрузках наблюдается раздавливание колец шарикоподшипников, происходящее по дну желоба, или раздавливание шариков. При нормальной эксплуатации разрушение элементов подшипников не должно происходить.

Износ колец и тел качения. Многие машины работают в абразивной среде, в частности, автомобили и другие транспортные машины, сельскохозяйственные, горные, строительные и дорожные машины и многие другие. Несмотря на уплотнение и фильтрацию масла, подшипники этих машин работают со значительным износом. По результатам статического обследования из-за износа колёс и тел качения подшипников тракторов выбраковывалось в 2,5 раза больше подшипников, чем из-за выкрашивания. Износ подшипников можно существенно уменьшить совершенствованием конструкций уплотнений и смазки.

Образование вмятин на рабочих поверхностях при динамических нагрузках и при больших статических нагрузках без вращения при качении связано с местными деформациями. При отсутствии вращения рост лунки происходит в связи с коррозией и износом от малых перемещений на площадке контакта при колебаниях, а при вращении – в связи с ударами и развальцовкой.

Опасность образования вмятин существенна в транспортных машинах, в которых возможны большие мгновенные динамические нагрузки и существенные нагрузки без вращения.

Кроме рассмотренных видов повреждений тел качений и колец, наблюдаются также: наволакивание на тела качения металла сепаратора; отпуск тел качения и колец в связи с недопустимым повышением температуры; шелушение, связанное с местными дефектами материала; коррозия, связанная с прохождением электрического тока и т.д.

Значительный процент выхода из строя подшипников качения, особенно быстроходных, связан с разрушением сепараторов.

Разрушение сепараторов вызывается центробежными силами и воздействием на сепаратор тел качения, которые особенно существенны в подшипниках, работающих с осевой нагрузкой или с предварительным натягом, когда нагружены все тела качения в подшипнике. Тогда тела качения, имея неодинаковый в пределах допуска диаметр, вращаются вокруг оси вала с неодинаковой скоростью, оказывают на сепаратор силовые воздействия, изнашивают его и сами испытывают автоколебания, связанные с неизбежным проскальзыванием. Разница в их скоростях возникает также в результате перекосов осей колец.

Клёпаные штампованные сепараторы разрушаются по сечениям, ослабленными заклёпками, или по переходным сечениям, подсечённым штампами. Массивные сепараторы разрушаются после износа по перемычкам или по ослабленным сечениям, возможны отказы подшипников из-за отказов смазки (подшипники с замкнутым объёмом смазки и др.).

Внешними признаками выбраковки подшипников обычно являются: потеря точности вращения, повышенный шум, сильное повышение сопротивления вращению, нагрев.

Подшипники рассчитывают по критериям выносливости и по критерию статической грузоподъёмности (на отсутствие вмятин).