2.2 Выбор посадок подшипников качения
Весьма важным в обеспечении высокой работоспособности подшипников является выбор посадок колец подшипника с присоединяемыми поверхностями деталей изделия. Основными факторами, определяющими выбор посадок, являются:
– вид нагружения колец подшипника;
– величина нагрузки (интенсивность нагружения);
– частота вращения;
– условия монтажа.
Главным фактором при выборе посадок является вид нагружения наружного и внутреннего колец подшипника.
Схема «вращается вал» (внутреннее кольцо вращается вместе с валом) имеет место у подшипников валов коробок передач, задних колес заднеприводных автомобилей, у роторов электродвигателей. Схема «вращается корпус» (при работе вращается наружное кольцо) лежит в основе работы подшипников передних колес заднеприводных автомобилей, в роликах конвейеров и т.п.
Различают три вида нагружения колец подшипников: местное, циркуляционное и колебательное (рисунок 2.2).
М
естное
нагружение кольца (М)
– вид нагружения, при котором действующая
на подшипник результирующая радиальная
нагрузка Fr
постоянно воспринимается одним и тем
же ограниченным участком дорожки качения
этого кольца и передается соответствующему
участку посадочной поверхности вала и
корпуса. Такое нагружение имеет место,
когда кольцо не вращается относительно
действующей нагрузки (рисунок 2.2, а) или
кольцо и нагрузка участвуют в совместном
вращении (рисунок 2.2, д,
е).
Циркуляционное нагружение кольца (Ц) – вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожки качения последовательно по всей ее длине и соответственно всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение происходит, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки Рг с частотой вращения п (рисунок 2.2,, б) или когда нагрузка вращается относительно неподвижного кольца (см. рисунок 2.2, д, е).
Колебательное нагружение кольца (К) – вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению Fr и вращающейся Fс (Fr > Fс) (рисунок 2.2, в, г). Их равнодействующая Fr+с совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления Fr причем она периодически воспринимается последовательно через тела качения зоной нагружения кольца и передается соответствующим ограниченным участкам посадочной поверхности.
Если Fr < Fc, то нагружение колец может быть местным или циркуляционным в зависимости от схемы приложения вращающихся сил. Кольца, которые остаются неподвижными, будут испытывать циркуляционное нагружение, а кольца, вращающиеся месте с нагрузкой Fс, – местное нагружение (см. рисунок 2.2, д, е). После определения вида нагружения колец подшипников, необходимо принять решение о характере посадок присоединяемых поверхностей колец подшипников с присоединительными поверхностями изделия.
Кольца, испытывающие местное нагружение, без снижения качества подшипников могут допустить использование посадок с небольшим средневероятным зазором, наличие которого необязательно приведет к взаимному смещению, нарушающему неподвижность. Только при малых нагрузках и большой частоте вращения под воздействием отдельных толчков, сотрясений и других факторов может происходить такое смещение (кольцо будет периодически проворачиваться), что в определенной мере может быть полезным, обеспечивая равномерный износ сопрягаемых поверхностей и их долговечность.
Кольца, испытывающие циркуляционное нагружение, должны иметь посадки с гарантированным натягом, исключающим возможность относительных смещений или проскальзывания, так как при появлении зазора в сопряжении будет происходить процесс раскатки колец с разрушительными последствиями.
Допустимые зазоры и натяги для сопряжений колец, испытывающих местное или циркуляционное нагружение, зависят от нагрузки на подшипник и частоты вращения.
При циркуляционном нагружении колец подшипника посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочную поверхность.