41. Шариковые радиальные однорядные подшипники: конструкция, область применения, воспринимаемые нагрузки. Проектный и проверочный расчеты радиальных подшипников

Применяют в опорах валов, в которых трение скольжения заменено трением качения, лишены недостатков, присущих опорам скольжения.

Подшипник качения состоит из:

наружного кольца 1(наружное кольцо устанав­ливают в корпус машины) и

внутреннего кольца 2 (внутреннее кольцо устанав­ливают на вал);

тел качения 3 (шариков), катящихся по беговым дорожкам колец;

сепаратора 4– специальной детали, удерживающей тела качения на равных, постоянных расстояниях одно от другого. ГОСТ 3478-79 устанавливает в качестве основных параметров подшипников:

d – внутренний посадочный диаметр;

D – наружный посадочный диаметр;

B – ши­рина колец подшипника;

r – фаска на кольцах подшипника.

а – шариковый; б – роликовый

При проектировании машин подшипники качения для опор валов не конструируют, а выбирают по таблицам каталогов в зависимости от диаметров цапф валов, вида и величины нагрузок на опоры валов.

Для опор валов рекомендуют, прежде всего, рассмотреть возможность применения радиальных однорядных шарикоподшипников, как наиболее дешевых и простых в эксплуатации. Выбор другого типа подшипников должен быть строго обоснован.

Широкое распространение шариковых радиальных однорядных подшипников объясняется их способностью воспринимать как радиальные, так и осевые нагрузки. Любой шариковый радиальный однорядный подшипник можно нагрузить осевой силой, не превышающей 70% от неиспользованной радиальной нагрузки.

Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес в редукторах общего назначения применяют, чаще всего, шариковые радиальные однорядные подшипники. Первоначально выбирают подшипники легкой серии. Если при последу­ющем проверочном расчете грузоподъемность подшипника окажется не­достаточной, то выбирают подшипник средней серии. При чрезмерно больших размерах шарикоподшипников применяют роликовые подшипники.

Они допускают небольшие перекосы (до 0,5град) и могут воспринимать осевые нагрузки в пределах до 70% от неиспользованной радиальной.

Проектный расчет подшипников: Выбор подшипников качения для опор валов машины производят по приведенной (эквивалентной) нагрузке на опору P_e и заданному базовому ресурсу долговечности подшипника L_10аh , соответствующему 90% – ной надёжности, по зависимости: ,

где С_расч, С – расчетное и стандартное (из каталога подшипников)

зна­чения динамической грузоподъемности подшипника, соответственно; кН.

Эквивалентную динамическую нагрузку определяют по следующим зависимостям:

а) для радиальных однорядных и радиально–упорных шариковых и роликовых подшипников: Р_е = (X ^.V ^.Рr + Y ^.Рa)K_Т K_Б ,

б) для радиальных подшипников с короткими цилиндрическими роликами: P_e = X ^.V ^.Рr  K_Т  K_б ,

Величина осевой силы Si , возникающей в опоре вала, зависит от типа подшипника, его размеров и радиальной нагрузки на опору R. Для радиальных и радиально–упорных шарикоподшипников (рис. 3.10, а) осевую составляющую S радиальной нагрузки на опору вала Ri вычисляют по формуле: Si =e Ri.

восприятия радиальных нагрузок, а также осевых нагрузок в обоих направлениях, особенно при увеличенных радиальных зазорах. При этом осевые нагрузки могут достигать 70% неиспользованной радиальной.

Условие пригодности подшипника по долговечности:

Если подшипники выбраны по конструктивным соображениям, то правильность выбора подшипников проверяют расчетом их долговечности или ресурса рабо­тоспособности. В результате этого расчета определяют: сколько часов выдержит подшипник при эквивалентной нагрузке на него и при заданной частоте вращения.

Условие пригодности подшипника по долговечности:

где L _sah – фактическая долговечность подшипника;

[L_sah] – допускаемая долговечность подшипника.

Долговечность подшипников должна быть согласована с долговечностью машины, которая колеблется в очень широких пределах в зависимости от:

назначения машины, степени напряженности её рабочих органов, ус­ловий эксплуатации и

сроков технического устаревания.

В зависимости от условий эксплуатации допускаемую долговечность выбирают из диапазона: [L _sah] = 4 000… 100 000 ч [4, c. 343].

Фактическую долговечность подшипника рассчитывают по зависимости [4, c. 343]:

, (3.12)

где С _r – базовая динамическая радиальная грузоподъемность, кН;

n – частота вращения кольца подшипника, об /мин;

m – показатель степени; m = 3 для шариковых подшипников,

m =10/3 для роликовых подшипников;

а₁ – коэффициент надежности;

а₂₃ – коэффициент, учитывающий специфические условия эксплуатации подшипника; например: перекосы колец, вид плавки металла деталей подшипника.

Подшипники обладают значительной быстроходностью при соответствующих конструкциях, материале сепаратора и соответствующем смазывании.

Радиальные шарикоподшипники фиксируют положение вала относительно корпуса в обоих направлениях. Не являясь самоустанавливающимися, эти подшипники допускают без уменьшения долговечности лишь небольшие перекосы валов в опоре (до 0,5°), величина которых зависит от внутренних зазоров. При этом подшипники должны вращаться с небольшой частотой. Число конструктивных разновидностей данных подшипников достаточно велико, и большинство их стандартизировано.

Для упрощения осевого крепления подшипники могут изготавливаться с кольцевой канавкой на наружном кольце, в которую при монтаже вставляется установочное пружинное кольцо.

С целью упрощения и удешевления эксплуатации изготавливают подшипники закрытого типа с одноразовой закладкой смазки. Эти подшипники выпускаются в двух исполнениях: с защитными металлическими шайбами и резинометаллическими уплотнениями. Уплотнения могут устанавливаться также и с одной стороны.

Разнообразны и конструкции сепараторов радиальных шарикоподшипников. Наиболее распространенной является змейковая конструкция из двух стальных полусепараторов, соединенных заклепками.

Для специальных условий работы нашли применение массивные сепараторы из латуни, текстолита и полиамидов.