3.1.9. Выбор посадок для колец подшипников

При установке подшипников качения используются все три вида посадок по характеру сопряжения, т.е. посадки с зазором, с натягом и переходные. Выбор характера сопряжения зависит от вида нагружений, скорости вращения, характера смазки и других данных об условиях работы подшипника. Можно сформулировать в общем виде принципиальные (ориентировочные) соображения, которыми необходимо руководствоваться при выборе посадок подшипников.

1. Нельзя устанавливать с большим натягом наружное и внутреннее кольца, так как может произойти заклинивание тел вращения, и подшипник не будет выполнять свои функции.

2. Вращающееся кольцо на валу или в корпусе должно устанавливаться с гарантированным натягом.

3. При двухопорном вале (два подшипника на концах вала) посадка одного из невращающихся колец должна быть с гарантированным зазором, обеспечивающим осевой натяг или зазор для компенсации температурных деформаций вала или корпуса.

Более точный расчет при выборе посадок должен осуществляться с учетом вида нагружений. Этот вопрос подробно рассмотрен в приложений к ГОСТ 3325-85, а ниже рассмотрены некоторые принципиальные положения.

Каждое кольцо подшипника во время работы может испытывать различные виды нагружений в виде концентрированной или распределенной нагрузки. Этот вид нагружения воздействует на поверхность посадочного места под подшипник и определяет необходимый характер сопряжения.

Виды нагружений делятся на местное, циркуляционное и колебательное.

Местное нагружение — такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения кольца и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. На рис. 33, а вращается внутреннее кольцо, а на рис. 33, б вращается наружное кольцо. Неподвижные кольца на этих рисунках испытывают постоянное нагружение, т.е. местное нагружение.

Кольца, которые подвергаются местному нагружению, должны устанавливаться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, могло в процессе работы иногда поворачиваться, чтобы нагрузка не находилась постоянно в одном месте — это может привести к быстрому местному износу. При повороте колец в процессе эксплуатации износ подшипника будет происходить равномерно.

Циркуляционным нагружением колец называется такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения (рис. 34) возникает, например, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также, когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца. На рис. 33, а внутреннее кольцо, а на рис. 33, б наружное кольцо испытывают циркулярную нагрузку.

Рис. 33. Местное нагружение: у наружного кольца и циркуляционное у внутреннего кольца (а); у внутреннего и циркуляционное у наружного (б) F2 — радиальная нагрузка, действующая на подшипник; m — частота вращения подшипника

Рис. 34. Циркуляционное нагружение: у внутреннего кольца (а,б); у наружного кольца (в,г); у обоих колец (д)

При циркулярном нагружений кольцо должно устанавливаться по посадке с натягом для того, чтобы оно не проворачивалось в процессе работы и износ происходил равномерно, так как нагрузка происходит переменно по сопрягаемой поверхности.

Колебательным нагружением кольца называется такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременно воздействию радиальных нагрузок (постоянной по направлению) и вращающейся, меньшей или равной по значению. Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно неподвижной силы, причем она периодически воспринимается и передается соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности. На рис. 35 показано колебательное нагружение наружного кольца (рис. 35, а) и внутреннего кольца (рис. 35, б), при этом другое кольцо испытывает циркуляционное нагружение.

Рис. 35. Колебательное нагружение: у наружного кольца

и циркуляционное у внутреннего кольца (а); у внутреннего кольца

и циркуляционное у наружного кольца Fc— вращающаяся

радиальная нагрузка, действующая на подшипник

Равнодействующая или колебательная нагрузка меняется от суммы до разности неподвижной и вращающейся нагрузки. В тех случаях, когда вращающаяся нагрузка окажется больше чем, постоянная, то кольцо испытывает или местное нагружение, или циркуляционное.

При колебательном нагружении кольцо должно устанавливаться по переходной посадке с целью возможного проворота кольца в процессе работы для обеспечения равномерного износа.

Более подробно вопросы выбора посадок под подшипники качения рассмотрены в приложении к ГОСТ 3325-85. Там же приведены рекомендации по использованию посадок подшипников качения в конкретных видах машин.