17.14. Посадкиподшипн иков

несовершенной упругостью материала (внутреннеетрение ), потерями всмазочном материале и в уплотнениях (при их наличии). Перекосы колец и погрешности формы деталей подшипника существенно влияют на момент трения. При работе в нормальных условиях момент тренияможно оценить поэмпиричес койзависимости

зультирующая нагрузка на подшипник от радиальной и осевой

17.14. Посадки подшипников

Подшипники качения поставляются как готовые изделия, и характер сопряжения их колец в опоре обеспечивают выбором соответствующихотклонений раз мероввалов и отверстийкорпус ов. При выборе посадок учитывают следующие факторы: условия нагружения кольца (местное, циркуляционное, колебательное), характер и направление нагрузки, режим работы (легкий, нормальный, тяжелый), тип подшипника, способ регулирования и др. Режим работы характеризуют отношением эквивалентной нагрузки Р к базовой динамическойгрузоподъемности С. При P/C 0,07 режим условно считается легким, при 0,07 P/C 0,15 — нормальным, при

0,15 P/C 0,15 — тяжелым. Если кольцовращается отно сительно вектора силы, нагружение кольца называют циркуляционным, если кольцо неподвижно — местным. Кольцо подшипника с циркуляционным нагружением следует устанавливать на вал или в корпус с натягом во избежание обкатывания кольцом сопряженной детали, развальцовки посадочных поверхностей и контактной коррозии. Обкатываниекольца происходит аналогично движению гибкогоколеса во фрикционной волновой передаче. Кольцо с местным нагружением устанавливают с зазором или небольшим натягом, поскольку обкатывания в этом случае не происходит. Кроме того, это важно для облегчения осевых перемещений колец при монтаже и при температурныхдеформациях валови ко рпусов.

401

Глава 17. Подшипникикачения

При колебательном нагружении вектор радиальной нагрузки совершает периодические перемещения относительно кольца. При наличии ударов и вибрации режим всегда относят к тяжелому. Для большинства подшипников нормального класса точности при местном нагружении наружного кольца основным полем допуска отверстия в корпусе является H7, а вала при циркуляционном нагружении— k6. Поле допуска посадочного отверстия подшипника смещено внутрь отверстия, а поле допуска посадочного диаметра

принимают форму сопряженных поверхностей, поэтому требования к точности формы и расположению посадочных поверхностей валов, отверстий и базирующих заплечиков должны быть достаточно жесткими.

17.15. Смазывание подшипников и технический уход

Для смазывания подшипников используют пластичные, жидкие и твердые смазочные материалы. Смазывание уменьшает трение на рабочих поверхностях, а также между телами качения и сепаратором. Смазочный материалспосо бствует отводу теплоты, уменьшает шум, защищает детали подшипника от коррозии и улучшает работу уплотнений.

Пластичные смазочные материалы более экономичны, хорошо защищаютподшипник от коррозии , не требуютсложных уплотнений и могут работать длительное время без замены. Это основной вид смазочного материала для подшипников электрических и многих других машин. В корпусе подшипника предусматривают свободное пространство, которое заполняют смазочным материалом в зависимости от частоты вращения на 1/3…2/3 свободного объема корпуса. Для подшипников общего назначения рекомендуют использовать пластичные смазочные материалы ЦИАТИМ-201, Литол-24, ЛЗ-31 или солидолы. Жидкие смазочные материалы, имеющие меньшую вязкость, чем пластичные, снижают момент трения и, следовательно, температуру подшипника, увеличивают предельную частоту вращения и способствуют лучшему удалению продуктов изнашивания. Смазывание существенно повышает нагрузочную способность и ресурс подшипников. Так, наличие гидродинамической пленки масла в рабочих контактах значительно увеличивает ресурс подшипников (см. значения коэффициента a23 в табл . 17.5).

402

17.16. Новыенаправ ления в конструировании и расчетахопор ка чения

В качестве жидких смазочных материалов обычно используют минеральные масла различных марок, которые применяют для смазывания сопряженных деталей и подшипников из общей масляной ванны: индустриальные, трансмиссионные, авиационные и др. Выбор сорта масла зависит от размеров подшипников, частоты вращения, нагрузки, рабочей температуры и состояния окружающей среды. Вязкость масла должна быть тем выше, чем больше нагрузка, температура и чем ниже частота вращения подшипника. Способы подачи жидкого смазочного материала зависят от конструкции механизма, расположения подшипников, частоты их вращения, требований к надежностисмазочной системы и т. д.

При окружных скоростях колец до 15 м/с применяют как пла-

товиз нашиванияиногда используют маслоотражательныекольца . Для особо быстроходных подшипников применяют принуди-

тельное смазывание масляным туманом, который подается струей сжатого воздуха со скоростью не менее 15 м/с. При этом подшипниковыйузел эффективно смазывается и охлаждается.

Для подшипников, работающих в экстремальных условиях (вакуум, высокие температуры, агрессивные среды), используют твердые смазочные материалы. Наибольшее распространение получили дисульфид молибдена, графит, фторопласт и их композиции, а также покрытия из свинца, серебра, никеля, кобальта, индия, золота.

17.16. Новые направления в конструировании ирасчетахопоркачения

При конструировании подшипниковых узлов наблюдается тенденция к расширению номенклатуры подшипников сверхлегких серий, игольчатых подшипниковс сепара торами, высокоскоростных, со встроенными уплотнениями, с разъемными кольцами. Находят применение сенсорные подшипники со встроенными датчиками, кото-

403

Глава 17. Подшипникикачения

рые позволяют получить информацию о взаимном положении колец, направлении вращения, их скоростях и ускорениях. Использование керамических тел качения из нитрида кремния Si2N4 повышает ре-

сурс и статическую грузоподъемность подшипников, поскольку керамика по сравнению со сталью обладает более высокой твердостью и бóльшим модулем упругости. Плотность керамики составляет около 40 % плотности стали, что снижает нагрузки на сепаратор при ускорениях и допускает более высокую частоту вращения. Подшипники с керамическими телами вращения могут длительное время работать принедостаточном смазывании.

Новые типы радиальных подшипников CARB с длинными симметричными бочкообразными роликами (разработка шведской фирмы SKF) сочетают возможности самоустановки и осевого перемеще-

ли, с улучшенной внутренней геометрией и сепараторами из новых материалов позволили при сохранении статической грузоподъемности этих подшипников повысить динамическую грузоподъемность на15 %. При этом возросла точность вращения, уменьшился момент трения и снизился шум. Появились однорядные радиально-упорные шарикоподшипники с увеличенным номинальнымуглом контакта( = 40°).

В связи с повышением требований к жесткости и точности вращения опор область применения роликовых подшипников расширяется. В настоящее время большое вниманиеуделяю ткаче - ству металла при изготовлении подшипников качения и в первую

крытие рабочих поверхностей. Добавление в смазочный материал

Для уточненных расчетов ресурса подшипников фирма SKF ввела комплексный коэффициент aскф a2a3, который учитывает

вязкость и чистоту смазочного материала, а также величину недавноустановленного предела контактнойвыносливости[54].

404

17.16. Новыенаправ ления в конструировании и расчетахопор ка чения

Разработан метод расчета опор, получивший название ПВК (подшипник–вал–корпус), в котором работу подшипника рассматривают в комплексе с конструкцией вала и корпуса. Метод ПВК с использованием ЭВМ позволяет более точно определять нагрузки на опоры с учетом жесткости и погрешностей изготовления сопряженных с подшипниками деталей, оценивать влияние переко-

диальная нагрузка в первой опоре Fr1 = 1,68 кН, во второй опоре — Fr2 = 3 кН, осевая сила в зацеплении FA = 1,8 кН. Частота вращения n= 940 мин–1, KБ = 1,3, KT = 1. Условияэксплуатации обычные . Смазочный материалжидкий . Требуемаявероятностьбезотказной работыравна90 %.

Решение. В соответствии с данными [25] d= 40 мм, D= = 80 мм,

B= 18 мм, = 12°, Cr = 38,9 кН, C0r = 26,1 кН, nпред = 17 000 мин–1. Коэффи-

циент эквивалентности для режима 2( средний равновероятный) KE = 0,63 (см . с. 399). Коэффициент условий работы a23 = 0,75 (см. табл. 17.5). Коэффициент вращенияV = 1. Коэффициентнадежности a 1 = 1 (см. п. 17.10).

1. Определяем постоянные нагрузки, эквивалентные заданному переменномуре жимунагружения :

Fr1E K E Fr1 0,63 1680 1058,4 Н;

Fr 2E KE Fr 2 0,63 3000 1890 Н;

FAE KE FA 0,63 1800 1134 Н.

2. Вычисляем минимальные осевые нагрузки на подшипники. Для первойоп оры (см. табл. 17.8)

Fa1E min e Fr1E 0, 28 1058, 4 297 Н.

Длявторой оп оры

Fa2 E min e Fr2 E 0,32 1890 605 Н.

3. Рассчитываем осевые реакции опор. Полагаем, что

405

Глава 17. Подшипникикачения

Fa1E Fa1E min 297 Н,

тогдаиз условия равновесия

Fa 2E Fa 1E FAE 297 1134 1431 Н,

чтобольше , чем Fa 2E min 605 Н, следовательно, реакции найденыверно .

4. Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку дляболее нагруженно йвторой оп оры.

Геометрическийпараметр подшипника

Pr2 E XVFr2 E YFa2 E KБ KТ

0,45 1 1890 1,41 1431 1,3 1 3729 Н.

5. Для проверки условия Pr 0,5Cr вычисляем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку во второй опоре при действии наибольшей нагрузки заданноготипового режи ма нагружения (см. п. 2–4):

406

17.16. Новыенаправ ления в конструировании и расчетах опор качения