5.2. Опоры с трением качения

Подшипники качения состоят из двух колец - внутреннего 1 и наружного 3 тел качения или роликов и сепаратора 4 (рис. 5.2). В за­висимости от формы тел качения различают подшипники шариковые и роликовые.

Тела качения и кольца изготавливают из специальной шарикоподшипниковой стали, содержащей большой процент хрома. Сепаратор изготавливают из низкоуглеродистой стали, а также из бронзы, латуни, текстолита и капрона.

Выпускаемые в нашей стране подшипники качения классифицируются по следующим признакам: по способности воспринимать нагрузку - на радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные. В зависимости от соотношения величины наружного и внут­реннего диаметров, а также ширины подшипники делят на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую.

Каждый подшипник отечественного производства имеет клеймо-номер. Цифры в этом обозначении характеризуют определенные признаки подшипника. Первая и вторая справа условно обозначают номинальный внутренний диаметр подшипника d (эти две цифры умножают на 5 и получают диаметр внутреннего кольца).

Третья цифра справа обозначает серию подшипника, характеризуя его по наружному диаметру. Серия подшипника в зависимости от третьей цифры (справа) имеет обозначения: 1 - особо легкая, 2 - легкая, 3 - средняя, 4 - тяжелая, 5 - легкая широкая, 6 - средняя широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Если 0 радиальный шариковый однозарядный, 1 - радиальный шариковый двухрядный сферический, 2 - радиальный с короткими цилиндрическими роликами, 3 - радиальный роликовый двухрядный сфериче­ский, 4 - игольчатый, 5 - роликовый с витыми роликами, 6 - радиаль­но-упорный шариковый, 7 - роликовый конический (радиально­упорный), 8 - упорный шариковый, 9 - упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника. Седьмая - серию подшипника.

ГОСТом установлены следующие классы точности подшипни­ков качения: 0 - нормальный класс, 6 - повышенный, 5 - высокий, 4 - особо высокий, 2 - сверхвысокий. Цифру, обозначающую класс точности, ставят слева от условного обозначения подшипника и отделяют от него знаком тире.

Методы подбора подшипников качения. При проектировании подшипники качения не рассчитывают, а подбирают по таблицам ка­талога в зависимости от:

а) диаметра цапфы вала;

б) величины, направления и характера нагрузки (спокойная, ударная, переменная);

в) назначения узла;

г) угловой скорости вращающего кольца, числа часов работы подшипника (желаемая долговечность подшипника).

Основным критерием для выбора подшипника служит динами­ческая грузоподъемность. Если подшипник воспринимает нагрузку в неподвижном состоянии или его вращающееся кольцо имеет частоту вращения не более 1 об/мин, то подшипник выбирают по статической грузоподъемности без проверки на долговечность.

Расчет на динамическую грузоподъемность. Условия для выбо­ра подшипников качения:

С<[С], (5.4)

где С - требуемая динамическая грузоподъемность, Н или кН; [С] - табличное значение.

Требуемая величина динамической грузоподъемности опреде­ляется по формуле:

(5.5)

где Р - приведенная (эквивалентная) нагрузка; L - желаемая или требуемая долговечность подшипника (0,5-30000 млн.об); L_h - тоже в часах; α- коэффициент, зависящий от характера кривой усталости (для шариковых подшипников α= 3,0, для роликовых - α = 10/3; n - частота вращения вала.

Для однорядных и двухрядных сферических радиальных, шари­ковых однорядных радиально-упорных шарико - и роликоподшипников эквивалентная нагрузка при равна:

при < е формула имеет вид:

где ă определяют по соотношению .

Для упорных подшипников эквивалентная нагрузка равна:

Р = F_аК_бК_т.

В приведенных выше формулах: F_r - радиальная нагрузка,

;

F_a - осевая нагрузка на подшипник; Х и Y - коэффициенты ради­альной и осевой нагрузки; V - коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца V = 1, при вращении наружного кольца V = 1,2); К_б - коэффициент безопасности; К_Т - температурный коэффициент.

Расчет на долговечность. Долговечность подшипника L зави­сит от величины и направления действия нагрузки, частоты вращения, смазки и т.д., а также от его динамической грузоподъемности С.

, млн. об/мин или ,ч.

Расчет по статической грузоподъемности. Под статической грузоподъемностью понимают такую нагрузку на «невращающийся» подшипник (n≤1 об/мин), под действием которой в нем не возникает остаточной деформации.

Условия для выбора подшипника

P₀ ≤ [ C₀],

где Р₀ - приведенная статическая нагрузка; [С₀] - табличное значе­ние статической грузоподъемности.

Величину приведенной статической нагрузки для радиальных и радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников при дей­ствии на подшипник радиальной F_r и осевой нагрузок определяют по наибольшему значению из двух выражений:

Р₀ = X₀F_r + Y₀F_a; P₀ = F_r ,

где Х₀ и Y₀ - коэффициенты радиальной и осевой статических на­грузок, значения которых даны в таблицах ГОСТ 18854-73.

Смазка подшипников качения влияет на их долговечность, уменьшает трение между телами качения, кольцами и сепаратором, предохраняет их от коррозии и способствует охлаждению подшипни­ка. Для смазывания подшипников применяют пластичные и жидкие нефтяные смазочные материалы. Жидкая смазка более эффективна в отношении уменьшения потерь на трение и охлаждение подшипника. Подача жидкого масла подшипникам качения осуществляется при частоте вращения 1000 об/мин масляной ваткой или разбрызгиванием. Консистентные мази закладывают в камеры корпусов подшипников на 1/3 ... 2/3 их свободного объема и периодически восполняют.