4. Изображение внутренней конструкции подшипников

Габаритные размеры изображаемого подшипника находят по его условному обозначению, используя каталог или справочную литературу. Характеристики некоторых типов подшипников приведены в приложении (табл. 9 – 12). Внутреннюю конструкцию подшипников качения, входящих в сборочные единицы, вычерчивают по следующим рекомендациям [2].

Диаметр D_pω окружности расположения центров тел качения для всех типов подшипников, кроме роликовых конических, находят по формуле:

D_pω = 0,5(D + d).

Соотношения, необходимые для изображения шариковых радиальных однорядных подшипников, приведены на рис. 7, а.

При вычерчивании срезанной части борта наружного кольца шарикового радиально-упорного подшипника (рис. 7, б) находят точку 1, лежащую на изображении шарика на расстоянии 0,15В от вертикальной оси, проходящей через центр шарика, и соединяют эту точку линией видимого контура с точкой 2 на торце подшипника.

У шариковых радиальных двухрядных сферических подшипников (рис. 7, в) рабочую поверхность наружного кольца изображают дугой окружности с центром на оси отверстия подшипника.

Шариковые упорные подшипники изображают, используя соотношения, показанные на рис. 7, г.

Соотношения, рекомендуемые для вычерчивания роликовых радиальных подшипников с короткими цилиндрическими роликами, приведены на рис. 7, д.

При изображении роликовых конических однорядных подшипников (рис. 7, е) предварительно монтажную высоту Т делят пополам вертикальной линией, полученный при этом отрезок ab разбивают точками 1, 2 и 3 на четыре равные части. Затем через точку 3 под углом 15° (или 30° для подшипников с большим углом конусности) проводят образующую до пересечения с осью вращения подшипника в точке 0. Через точку 0 проводят линии 01 и 02. На продолжении отрезка 03 от правого торца наружного кольца подшипника откладывают отрезок fk = 0,05(D – d) и проводят линию fm перпендикулярно линии 02. От левого торца наружного кольца подшипника на отрезке 03 откладывают отрезок de, равный fk, и через точку е проводят линию, параллельную fm, завершая изображение ролика. Диаметр d₂ борта внутреннего кольца проходит через точку l, делящую радиус большого торца ролика пополам. Высота h₁ малого борта внутреннего кольца равна 0,124 D_ω, где D_ω = fm – наибольший диаметр ролика.

5. Радиальные и осевые реакции

Реакции в опорах связаны с действующими на вал радиальными и осевыми силами. Для определения величин реакций необходимо знать точки их приложения.

Радиальную реакцию опоры считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормали, проведенной через середину контактной площадки любого тела качения и наружного кольца подшипника.

У радиальных подшипников эта точка расположена на половине ширины.

Д ля радиально-упорных подшипников расстояние a между точкой приложения реакции и торцом наружного кольца можно определить графически (рис. 8) после вычерчивания внутренней конструкции подшипника (см. п. 4) или аналитически [2]:

подшипники шариковые радиально-упорные однорядные

a = 0,5 [B + 0,5(d + D) tgα];

подшипники роликовые конические однорядные

a = 0,5 [T + (d + D) e/3].

Ширину В кольца, диаметры D и d, угол контакта α, монтажную высоту Т, а также коэффициент осевого нагружения е принимают по табл. 11 – 12 (см. Приложение).

Расстояние l между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников по схеме:

«враспор» (рис. 9, а) l = l_п – 2a;

«врастяжку» (рис. 9, б) l = l_п + 2a,

где l_п – расстояние между торцами наружных колец подшипников.

Найдя точки приложения радиальных реакций, определяют их величину и направление, используя правила, известные из курса «Сопротивление материалов».

При установке вала на двух радиальных шариковых или радиально-упорных подшипниках, не требующих регулировки осевых зазоров, нагружающая подшипник осевая сила F_a равна внешней осевой силе F_A, действующей на вал.

В еличина осевой силы, нагружающей радиально-упорные подшипники регулируемых типов, зависит от конструкции подшипника, радиальной нагрузки в опоре, угла контакта, а также от того, как выполнена регулировка. Для нормальной работы таких подшипников необходимо, чтобы при установившемся температурном режиме осевой зазор в них был бы близок к нулю. В этом случае радиальную нагрузку F_r воспринимает примерно половина тел качения, а суммарная осевая составляющая, приложенная ко всем телам качения, равна e'F_r, где e' – коэффициент минимальной осевой нагрузки. Таким образом, минимальная осевая сила F_{a min}, которая должна действовать на радиально-упорный подшипник регулируемого типа, равна:

F_{a min} = e'F_r .

Для шариковых радиально-упорных подшипников с углом контакта α < 18° коэффициент e' принимают по графику (рис. 10) в зависимости от отношения радиальной нагрузки F_r к базовой статической грузоподъёмности C_0r или вычисляют по формулам [2]:

при угле контакта α = 12°

e' = 0,57(F_r / C_0r)^0,22 ;

при угле контакта α = 15°

e' = 0,58(F_r / C_0r)^0,14 .

Для шариковых радиально-упорных подшипников с углом контакта α ≥ 18° коэффициент e' принимают равным коэффициенту осевого нагружения e, значения которого приведены в табл. 7. Следовательно, для таких подшипников F_{a min} = eF_r .

Таблица 7

Тип подшипника	Угол контакта α, град.	Коэффициент осевого нагружения е
Шариковый радиально-упорный	18	0,57
	25	0,68
	26	0,68
	36	0,95
	40	1,14

Примечание: в настоящее время вместо подшипников с углами контакта 12, 26 и 36° начинается выпуск радиально-упорных подшипников с углами контакта 15, 25 и 40°.

Для роликовых конических подшипников принимают e' = 0,83e, тогда F_{a min} = 0,83eF_r . Значения коэффициента e для подшипников этого типа приведены в табл. 12 (см. Приложение).

В каждой опоре осевая сила, нагружающая радиально-упорный подшипник, для его нормальной работы должна быть не меньше минимальной:

F_a1 ≥ F_{a1 min} и F_a2 ≥ F_{a2 min} .

Рассматривая эти соотношения совместно с условием равновесия вала (рис. 11)

F_a1 + F_А – F_a2 = 0,

можно определить осевые силы F_a1 и F_a2 для частных случаев нагружения подшипников (Табл. 8).

Таблица 8

Условия нагружения	Осевые силы
Fa1 min ≥ Fa2 min; FA ≥ 0 Fa1 min < Fa2 min; FA ≥ Fa2 min – Fa1 min	Fa1 = Fa1 min; Fa2 = Fa1 + FA
Fa1 min < Fa2 min; FA < Fa2 min – Fa1 min	Fa2 = Fa2 min; Fa1 = Fa2 – FA