6.4. Условное обозначение подшипников качения. Схемы установки подшипников на валах

Подшипники маркируют нанесением на торец кольца ряда цифр. Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Третья цифра справа обозначает серию подшипника. Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Обозначается цифрами от 0 до 9.

Пример: Подшипник 7306. Здесь 06 указывает на то, что внутренний диаметр равен 30мм; 3 - средняя серия; 7 - подшипник является роликовым коническим. Класс точности маркируется слева от условного обозначения подшипника. Для нормального класса 0 не маркируется. 

Можно выделить следующие основные конструктивные типы подшипников: 

• роликовый радиальный подшипник с цилиндрическими роликами. Воспринимает только радиальную нагрузку. Допускает осевое взаимное смещение колец. Воспринимает значительно большие нагрузки (в 1,7 раза), чем шариковые. Плохо работает при перекосах вала;

Рис. 4

• шариковый радиальный однорядный подшипник. Предназначен для радиальной нагрузки, но может воспринимать и осевую в пределах 70% от неиспользованной радиальной. Допускает перекосы вала до 0,25°.

Рис. 5

• шариковый радиально-упорный подшипник. Предназначен для комбинированной нагрузки. Подшипник характеризуется углом контакта α. Чем больше этот угол, тем выше осевая грузоподъемность. Эти подшипники выпускаются с углами контакта 12^о, 26^о, 36^о.

Рис. 6

• роликовый конический подшипник. Воспринимает одновременно радиальную и осевую нагрузку. Обладает большой грузоподъемностью. Не допускает перекоса колец. Эти подшипники, как и предыдущие, устанавливают попарно, они должны быть нагружены осевой силой - внешней или специально созданной при сборке. Угол контакта (половина угла при вершине конуса дорожки качения наружного кольца) в пределах 6...16°.

Рис. 7

Подбор подшипников качения по статической грузоподъемности

Основными критериями работоспособности подшипников качения являются долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъемность по пластическим деформациям.

Расчет на долговечность выполняют для подшипников, вращающихся с угловой скоростью ω≥0,105 рад/с. Невращающиеся или медленно вращающиеся подшипники (с угловой скоростью ω<0,105) рассчитывают на статическую грузоподъемность.

6.5. Проверка и подбор подшипников по статической грузоподъемности

Если подшипник воспринимает нагрузку находясь в неподвижном состоянии или вращаясь с частотой менее 1 об/мин, то подшипник выбирают по статической грузоподъемности, поскольку при указанном режиме работы исключается усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел и дорожек качения.

Условие проверки: 

Р_о< С_о,

где Р_о - эквивалентная статическая нагрузка; С_о- статическая грузоподъемность (по каталогу на подшипники). 

Под статической грузоподъемностью понимают такую статическую нагрузку, которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

Эквивалентная статическая нагрузка определяется по формуле: 

Р_о = X₀∙F_r + Y₀∙F_a,

где Х_о и Y_o — коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок (по каталогу).

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения. 

Динамическая грузоподъемность и долговечность (ресурс) подшипника связаны эмпирической зависимостью 

L = (С/Р)^р,

где L - ресурс в млн. оборотах; С - паспортная динамическая грузоподъемность подшипника - это такая постоянная нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение одного млн. оборотов без появления признаков усталости не менее чем у 90% из определенного числа подшипников, подвергающихся испытаниям. Значения С приведены в каталогах; р - показатель степени кривой усталости (р=3 - для шариковых подшипников,  р=10/3 - для роликовых . Р - эквивалентная (расчетная) динамическая нагрузка на подшипник.

Для перехода от количества млн. оборотов в ресурс в часах запишем:

L_h= 10⁶∙L/(60∙n), ч.

Для радиальных шариковых и радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников эквивалентную нагрузку определяют по формуле:

Р = ( X∙V∙F_r + Y∙F_a )∙K_b∙K_T,

где  F_r и F_a- радиальная и осевая нагрузки на подшипник; V- коэффициент вращения кольца (V=1 при вращении внутреннего кольца,  V=1,2 - при вращении наружного кольца); К_b - коэффициент безопасности, учитывающий характер внешних нагрузок; К_т - температурный коэффициент;X и Y - коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок.

Для подшипников с цилиндрическими роликами формула для определения эквивалентной динамической нагрузки имеет вид:

Р = F_r∙V∙K_b∙K_T.

Значения коэффициентов  X и Y берут в зависимости от значения отношения F_a/V∙F_r . Осевая сила не оказывает влияния на величину эквивалентной нагрузки до тех пор, пока величина отношения не превысит определенного значения коэффициента влияния осевого нагружения e. Поэтому при F_a/V∙F_r ≤ e расчет ведут на действие только радиальной нагрузки, т.е. X=1, Y=0. Если F_a/V∙F_r>e, то X и Y берут в справочниках для конкретного подшипника.

Нужно отметить, что коэффициент е для роликовых конических и шариковых радиально-упорных подшипников с углами контакта α>18° постоянен для конкретного подшипника независимо от нагрузки, а для шариковых однорядных подшипников с углом контакта 18° и меньше выбирается в зависимости от соотношения F_x/C₀. Здесь С₀ - статическая грузоподъемность подшипника.

В радиально упорном подшипнике от действия радиальной силы возникает дополнительная осевая нагрузка S. Ее значение для шариковых радиально-упорных подшипников определяется S=e∙F_r, а для конических роликоподшипников - S=0,83∙e∙F_r. Выше отметили, что радиально-упорные подшипники устанавливают попарно. Существует несколько схем установки. Рассмотрим наиболее часто встречающуюся схему - установку подшипников с осевой фиксацией «враспор». 

Рис. 3

Торцы внутренних колец подшипников упираются в буртики вала, а торцы наружных колец - на элементы корпуса агрегата. Обозначим полные осевые нагрузки на подшипники через F_a1 и F_a2. Эти силы с одной стороны не могут быть меньше осевых составляющих от радиальных сил, т.е.

F_a1 ≥S₁, F_a2 ≥S₂

В то же время они должны быть не менее суммарных внешних осевых нагрузок на подшипники:

F_a1≥F_x + S₂,  F_a2≥S₁-F_x.

Очевидно то, что большее значение из двух удовлетворяет оба неравенства.

Условие нагружения	Осевые нагрузки подшипников
S1< S2, Fx ≥0 или S1> S2, но Fx≥S1-S2	Fa1 = Fx + S2, Fa2 = S2
S1>S2, но FX≤S1-S2	Fa1  = S1, Fa2 = S1 - Fx