57. . Типы подшипников качения. Выбор и расчет.

Подшипники качения разделяются на радиальные подшипники и упорные подшипники. Далее подшипники разделяются на шариковые и роликовые подшипники в зависимости от типов элементов качения, далее подшипники классифицируются в зависимости от разницы в их конструкции или предназначения.

I. Радиальные подшипники

1. Шариковые подшипники

Радиально-упорные подшипники  Радиальные шариковые подшипники  Самоустанавливающиеся подшипники  Подшипники с трех- и четырехточечным контактом  Подшипники для подшипниковых узлов  Магнетные подшипники

2. Роликовые подшипники

Цилиндрические роликоподшипники  Игольчатые роликоподшипники  Подшипники с длинными роликами  Конические роликоподшипники  Сферические роликоподшипники

II. Упорные подшипники

1. Шариковые подшипники

Упорные подшипники  Упорно-радиальные подшипники

2. Роликовые подшипники

Цилиндрические упорные подшипники  Игольчатые упорные подшипники  Конические упорные подшипники  Сферические упорные пдшипники

III.Специальные подшипники

Автомобильные подшипники для сцеплений, водяных насосов, ступичные  Железнодорожные буксовые подшипники  Подшипники канатных блоков кранов  Опорно-поворотные устройства  Подшипники для цепных конвейеров 

Определение радиальных реакций. Вал на подшипниках, установленных по одному в опоре, условно рассматривают как балку на шарнирно-подвижных опорах или как балку с одной шарнирно-подвижной и одной шарнирно-неподвижной опорой. Радиальную реакцию F_r подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок. Для радиальных подшипников эта точка расположена на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено графически (рис. 25) или аналитически: подшипники шариковые радиально-упорные однорядные

a=0,5[B+0,5(d+D))tgα];

подшипники роликовые конические однорядные

a=0,5(T+(d+D)е/з].

Ширину В кольца, монтажную высоту Т, коэффициент е осевого нагружения, угол

Рис.25.Расположение точки приложения  радиальной реакции в радиально-упорных  подшипниках

α контакта, а также диаметры d и D принимают по каталогу. Реакции опор определяют из уравнения равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна нулю. В ряде случаев направление вращения может быть переменным или неопределенным, причем изменение направления вращения может привести к изменению не только направления, но и значений реакций опор. При установке на концы валов соединительных муфт направление силы на вал от муфты неизвестно. В таких случаях при расчете реакций рассматривают наиболее опасный вариант. Возможная ошибка при этом приводит к повышению надежности.

57. Конструкции узлов. Уплотнительные устройства. Посадки подшипников на вал и в корпус. Монтаж и демонтаж подшипников. Смазка подшипников качения.

Выбор конструкции уплотнительных устройств определяется видом и параметрами уплотняемой среды ( давлением, температурой), скоростью и направлением перемещения уплотняемых деталей. 

Правильный выбор уплотнительных устройств для подшипниковых узлов повышает долговечность и надежность работы машин. Уплотнения обеспечивают герметичность, предотвращают утечку смазочного материала и проникновение сквозь него пыли, газов, влаги и других посторонних веществ, тем самым предохраняя подшипниковый узел от быстрого износа.

Уплотнительные устройства по принципу действия и конструкции бывают различных типов.

В подшипниковых узлах сельскохозяйственных машин применяют уплотнения контактного типа, в которых уплотнение осуществляется контактом (при трении) между неподвижным уплотнением и валом или между подвижным элементом и корпусом. В устройствах этого типа уплотняющие элементы изготавливают из эластичного или твердого материала (резины, войлока, фетра, кожи и т. п.). По величине максимальной окружной скорости, определяемой на уплотняемой поверхности, по максимальной температуре в подшипниковом узле при наиболее неблагоприятных условиях его работы подшипниковые узлы делят на пять групп. В них используют контактные уплотняющие устройства с эластичными трущимися элементами, качественность и износостойкость которых увеличивается с увеличением 'Групп.

ПОЛЯ ДОПУСКОВ И ПОСАДКИ

Установлены следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры колец подшипника по классам точности (ГОСТ 3325-85):

- для среднего диаметра отверстия подшипников - Ldm, L0, L6, ..., L2, LT, где L - обозначение основного отклонения среднего диаметра отверстия подшипника. Ldm - общее обозначение поля допуска средний диаметр dm отверстия подшипника (рис. 33); L0, L6, ..., L2, LT - обозначение полей допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности 0, 6, ..., 2, подшипников (ГОСТ 520-89);

Рис. 33. Схема расположения полей допусков на средние наружный диаметр и диаметр отверстия подшипника

- для среднего наружного диаметра подшипников - lDm, l0, l6, ..., l2., lT, где l -обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра подшипника; lDm - общее обозначение поля допуска для среднего наружного диаметра Dm подшип­ника (рис. 33); l0, l6, ..., l2, lT - обозначе­ние полей допусков для среднего наруж­ного диаметра по классам точности 0, 6, ..., 2, T подшипников (ГОСТ 520-89).

Установлены поля допусков для диамет­ров посадочных поверхностей валов и кор­пусов (табл. 81), а для соединения подшип­ников с валами (осями) и корпусами - по­садки (табл. 82), определяемые сочетания­ми полей допусков на сопрягаемые детали в зависимости от классов точности под­шипников. Выбор посадок подшипников качения на вал и в отверстие корпуса осу­ществляют в соответствии с требованиями к точности и необходимой плотности со­единения колец с посадочными поверхно­стями.

Условные обозначения посадок под­шипников указывают на сборочных черте­жах и в нормативно-технической докумен­тации.

Пример обозначения посадки подшипника качения класса точности 0 на вал с номи­нальным диаметром 50мм, с полем допус­ка k6 по ГОСТ 25347-82:

Ø50L0lk6 или Ø50L0-k6;

то же в отверстие корпуса с номинальным диаметром 90мм, с полем допуска Н7:

Ø90Н7ll0 или Ø90H7-l0.

Допускается на сборочных. чертежах подшипниковых узлов указывать только размер, поле допуска или предельные отклонения сопряженной с подшипником детали: Ø50k6; Ø90H7.

Монтаж и демонтаж подшипников

Подшипники и их детали, смазки являются высокотехнологичными продуктами и поэтому требуют бережного обращения. Для сохранения высоких потребительских качеств подшипников должны быть взаимно обусловлены консервационная смазка, упаковка, условия хранения и правила обращения. Консервационная смазка и упаковка являются неотъемлемой частью подшипника, и они оптимизированы таким образом, что обеспечивают максимально возможную «консервацию» всех свойств подшипника одновременно.

Монтаж подшипников:

- сопрягаемые с подшипниками поверхности валов и отверстий в корпусах должны быть тщательно промыты, просушены и смазаны тонким слоем масла. Каналы для подвода смазки должны быть продуты и очищены от стружки и др. металлических частиц;

- в узел подшипники открытого типа необходимо промыть в чистом бензине, просушить и смазать тонким слоем смазки (поворот подшипников в сухом состоянии категорически запрещен);

- подшипники, имеющие защитные шайбы и уплотнения, протереть чистой безворсовой тканью, смоченной в бензине;

- поверхности корпусов и валов должны быть проверены на соответствие требованиям ГОСТ 3325 к диаметрам и форме, а также на отсутствие забоин, царапин, коррозии и заусенцев;

- должно быть проверено соответствие отклонений соосности всех посадочных поверхностей, расположенных на одной оси требованиям ГОСТ 3325;

- во всех случаях монтажа подшипников необходимо избегать передачи усилий при запрессовке через тела качения;

- монтаж подшипника на вал необходимо производить через внутреннее кольцо и в корпус через наружное кольцо, при помощи гидравлического или винтового пресса;

- передача усилий при запрессовке внутреннего кольца подшипника осуществляется через монтажный стакан;

- усилие запрессовки следует прикладывать только к тому кольцу подшипника, которое монтируется с натягом, не допуская при этом передачи усилия запрессовки через тела качения;

- для защиты подшипника от засорения частицами металла и грязью, которые при ударах молотком могут попадать в него, к монтажному стакану приваривают защитное кольцо;

- для правильной работы подшипников, особенно несамоустанавливающихся, необходимо обеспечить точное совпадение осей вала и корпусов. Несовпадение осей вызывает перегрузку тел качения, их защемление и преждевременный выход подшипников из строя.

При монтаже подшипников запрещается:

- производить монтаж таким образом, чтобы усилие передавалось с одного кольца на другое через тела качения;

- прилагать монтажное усилие к сепаратору;

- наносить удары непосредственно по кольцу;

- производить перекос кольца при осевом перемещении.

Демонтаж подшипников:

- Демонтаж подшипника должен производиться без повреждения подшипников и сопряженных с ним деталей. У подшипников разъемной конструкции кольцо в сборе с телами качения и сепаратором можно извлечь отдельно от другого кольца;

- можно воспользоваться для демонтажа подшипников специальным съемником с демонтажными кольцами или полукольцами или трехтяговым винтовым съемником;

- для облегчения демонтажа подшипников с валов во избежание повреждений посадочных мест подшипники подогревают минеральным маслом, нагретым не выше 100 0С.

Если после демонтажа подшипников их дальнейшее использование не предполагается, подшипники следует разобрать. Смазка, уплотнения и пластмассовые детали утилизируют согласно действующим нормативным документам. Кольца подшипников и тела качения подлежат переработке.

Все для оборудования → Смазка подшипников качения

При проектировании опор осей и валов перед конструктором возникает, прежде всего, вопрос о том, что в данном конкретном случае предпочтительнее — подшипник качения или подшипник скольжения. Существенную роль при этом играют экономические соображения, условия монтажа и требования взаимозаменяемости. Все эти факторы связаны с организацией производства подшипников.

С развитием машиностроения было организовано централизованное массовое изготовление подшипников качения, начиная от самых маленьких для часов и приборов и кончая крупногабаритными для кранов большой грузоподъемности, обжиговых печей, конвертеров, тяжелых прокатных станов и пр. Для каждого подшипника качения установлены определенные технические показатели — работоспособность, предельная частота вращения и максимальная статическая нагрузка, которые указываются в каталогах. При проектировании опорных узлов трения машин инженеру не приходится рассчитывать подшипник качения, поскольку достаточно лишь выбрать соответствующий типоразмер из каталога. Стандартизация и массовое производство подшипников качения обусловили их взаимозаменяемость, относительно низкую стоимость и, как следствие,— широкое применение в различных областях машиностроения.

Смазочный материал оказывает существенное влияние на долговечность подшипников. Он уменьшает трение, снижает контактные напряжения, защищает от коррозии, способствует охлаждению подшипника.

Для смазывания подшипников качения применяют жидкие (смазочные масла) и пластичные (пластичные смазки) смазочные материалы.

Жидкий смазочный материал в подшипнике более эффективен в смысле уменьшения потерь на трение и охлаждения. Необходимое количество жидкого смазочного материала для подшипников качения очень небольшое (табл. 1). Следует отметить, что излишнее количество смазочного материала в подшипнике только ухудшает его работу. Это, например, можно пронаблюдать на таком простом примере: если подшипник смазать маслом, то последнее будет препятствовать свободному вращению тел качения в сепараторе и в целом в подшипнике. При этом увеличиваются не только потери на трение, но при работе такого подшипника увеличивается и нагрев подшипника.

При выборе смазочного материала для подшипника (жидкого или пластичного) следует учитывать, что пластичная смазка сильно повышает момент трения, который существенно увеличивается при понижении температуры. В тех случаях, когда частота вращения подшипника не превышает нескольких сотен мин-1, подшипник необходимо смазывать жидким смазочным материалом (маслом). При скорости, превышающей эту величину, лучше использовать для смазывания высоковязкое масло или, как заменитель, пластичный смазочный материал.