7.3. Особенности радиально-упорных подшипников
Под действием внешней радиальной нагрузки Fr со стороны вала (рис. 7.6) в однорядных радиально-упорных подшипниках возникают осевые составляющие FS, обусловленные наклоном площадок контакта под углом α.
Для шариковых ПК FS = eFr, для роликовых FS = 0,83eFr, где e – параметр осевого нагружения: у шариковых ПК (первоначальный контакт в точке) e зависит от угла α и отношения Fa / C0 (C0 – статическая грузоподъемность ПК); у роликовых ПК (первоначальный контакт по линии) e = 1,5tgα.
Сила FS стремится разъединить детали ПК, т.е. увеличить в нем осевой и радиальный зазоры. Это недопустимо, так как тогда вся нагрузка Fr будет приходиться лишь на одно тело качения, расположенное по линии действия Fr. Чтобы не произошло раскрытия зазоров, к ПК надо приложить осевое усилие
Fа из условия Fa > FS.
Радиально-упорные однорядные подшипники обязательно должны регулироваться:
– при Fa = FS – на нулевой зазор;
– при Fa > FS – с предварительным натягом.
Есть понятие “осевая игра” вала – это допустимые монтажные осевые зазоры в комплекте подшипников (в сумме на обеих опорах) с учетом выборки их при рабочей температурной деформации вала для нормальной эксплуатации узла. При средних габаритных размерах ПК – “осевая игра” находится в пределах 0,05…0,15 мм.
В узлах точного вращения (станки, роботы, средства автоматизации и др.) предварительный натяг ПК обязателен. Суть его в том, что пару подшипников при сборке нагружают осевой силой, которая устраняет зазоры и создает начальную упругую деформацию в местах контакта колец с телами качения. После нагружения рабочей осевой нагрузкой осевое относительное перемещение ПК будет значительно меньше. Жесткость узла выше. Рекомендуемая сила натяга FAH ≈ 1,7Frtgα, а по рекомендациям практики при d > 10 мм FAH 10 Н на 1 мм диаметра d (например, при d = 50 мм FAH 500 Н).
Радиальная реакция Fr подшипника (рис. 7.6) считается приложенной к валу в точке O – пересечения нормали n к серединам площадок контакта с осью вала. Расстояния а от внешних торцов радиально-упорных ПК до точек O приводятся в справочниках.
Для радиальных ПК точка O расположена на середине (α = 0°) ширины подшипника (рис. 6.3, а).
7.4. Схемы установки подшипников на валах
Валы (кроме “плавающих”) должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на фиксирующие (односторонние и двухсторонние) и “плавающие” (осевое перемещение вала в любом направлении не ограничено). Фиксирующая опора воспринимает радиальную и осевую силы, “плавающая” – только радиальную.
С
точки зрения температурных деформаций
валы условно разделяют на короткие
и длинные.
На коротких валах (l / d < 8…10, где l – расстояние между внутренними торцами ПК, d – диаметр вала под ПК) наиболее часто подшипники устанавливают по одному на каждый конец вала: каждая опора односторонне-фиксирую-щая. В этом случае различают две схемы расположения радиально-упорных подшипников. |
: |
a) схема “враспор” (рис. 7.7, a) – базовые (наружные) торцы (обозначены круглыми скобками) подшипников снаружи, а точки О внутри опор вала. Рас-
четная длина вала lp < l , что увеличивает жесткость и снижает влияние перекосов сечений вала на неравномерность распределения нагрузки в зацеплениях передач.
Схема применяется при расположении элементов передач между опорами валов;
б) схема “врастяжку” (рис. 7.7, б) – наружные торцы подшипников внутри опор, точки О – снаружи; lp > l, но зато cp < c, т.е. уменьшается расчетный вылет консоли cp, и уменьшаются ее прогибы и перекосы. Схема применяется при консольном расположении передач, вне опор вала.
Для длинных валов (при l > 10d) с целью предотвращения температурного заклинивания одна опора выполняется фиксирующей осевую силу Fa в
Рис. 7.8 |
обоих направлениях. Другая (нагруженная только Fr) опора выполняется “плавающей” (рис. 7.8). Фиксирующие опоры 2 – это сдвоенные или двух-четырехрядные радиально-упорные подшипники. “Плавающие” опоры 1 – это роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами (предпочтительнее) или шариковые радиальные подшипники. |
