М.В.Фомин - Расчет опор с подшипниками качения, страница 2

3.7, Рис. 1.1. Схемы установки подшипников: а - схеме Х; 6- схеме Ся е — схема Т Шариковые радиально-унорпые подшипники е разъемным внутренним кольцом (табл, 3.8) в зависимости от формы дорожек качения имеют трех- или четырехточечный контакт шарика с кольцами и предназначены для воспршггня радиальной и осевых нагрузок в обоих направлениях.

Существуют аналоппшые подшипники с разъемньпи наружным кольцом (табл, 3,9). В диапазоне посадочных диаметров иа вал от 10 до 340 мм подшипники стандартизованы. Шариковые упорио-радиальные подшнппики предназначены для восприятия преимущественно осевой нагрузки. Допустимый перекос колец до 4'. Шариковые упорные подшипники одинарные (табл, 3.10) предназначены для восприятия только осевых нагрузок.

Размеры посадочных наружных и внутренних диаметров колец отличаются, Тугое кольцо устанавливают на валу, а свободное — в корпус. Частогы вращения ограничены центробежными силами и гироскопическими моментами, действующими на шарики. Одинарные подшипники воспринимают нагрузку только в одном направлении. Для восприятия осевой нагрузки обоих направлений используют двойные упорные подшипники. В диапазоне посадочных диаметров па вал от 10 до 480 мм подшипники стандартизованы. Допустимый перекос колец до 2' . Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликамп (табл.

3.1!) предназначены для восприятия радиальных нагрузок. Ролнкоподшипники очень чувствительны к относительным перекосам колец. Перекосы вызывают концентрацшо ко~ггактных напряжений на краях роликов. Для уменьшения копцагграцни напряжений использукт подшипники с модифицироигишым контактом: ролики нли дорожки качения делают с небольнюй выпуклостью (боыбиной), что приводит к повышению лопуспниого угла перекоса с 2 до б', а ресурса в 1,5...2 раза.

Подшшн шип с бортами на обоих кольцах (тнпы 12000, 32000, 42000 и др.) могут воспринимать одностороннюю осевую нагрузку при условии, что она не более 0,2...0,4 радиальной в зависимости от серии подшипника. Выпускают подшипники с приставными бортами. Расчеты допустимых осевых нагрузок, которые в этих подшипниках ограничиваются не контактными напряжениями, а силами трения па торцах роликов, можно найти в 14).

Сепараторы этих подшипников штампованные или массивные. В диапазоне посадочных диаметров на вал от 15 до 260 мм подшипники стандартизованы. Ршинеопые радиальные игольчатые подшилникн (табл. 3.! 2) иримспхют при ограниченных радиальных размерах, а также при игпи~олином дои>кении. Для повышения нагруэочной способности иодпшпгпша иглы часто устаневливают без сепаратора, что позволхет уиелпчпть число нгл.

Для уменьшения радиал ных габаритов ншрохо применяют игольчатые подшипники без внугреннего кольца. Осевые нагрузки эти подшипники не воспринимают. Допустимый угол взаимного перекоса колец с немодифицированным контактом 1'. Роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники (табл. 3.!3) отличаются от радиальных сферических двухрядных шарикоподшипников большей грузоподъемностью, но меньшей быстроходностью. Допустимый угол взаимного перекоса колец до 4'. Подшипники выпускают с цилиндрическими пли коническими отверстиями для крепления на валу с помощью закрепнтельньгх втулок. В диапазоне посадочных диаметров на вал от 40 до 400 мм подшипники стандартизованы.

Роликовые радиально-упорные конические одпорядные подшипники (табл. 3.14) предназначены для восприятия совместно действующих радиальных и осевых нагрузок. Без осевой нагрузки подшипники работать не могут. Обычно угол конуса наруяаюго кольца а = 10...18'. Подшипники с большимн углами конуса а = = 25...30' применяют в качесгве сдвоенных. Нагрузочная способ- ность радиально-упорных роликоподшипников выше, чем радиально-упорпых шариковых подшипников, но предельная частота и точность вращения ниже.

Для восприятия значителып~к нагрузок прн стесненных радиальных размерах зти подшипники сдваивают или используют многорядные конические подшипники. В ряде конструкций удобно применять подшипшпш с упорным бортом на наружном кольце (табл, 3.15). В табл. 3.16 приведены характеристики двухрядных конических подшипников. Сепаратор обы пю стальной штампованный или точеный. В диапазоне посадочных диаметров на вал от 15 до 320 мм подшипники стандартизованы. Допустимый угол взаимного перекоса колец 2', а с модифицированным контактом — 4...8'.

Роликоподшипнпкп с витымп роликами используют при ;парных нагрузках и г загрязненной среде, но область пх применения в связи с низкой нагрузочной способностью сужается, Подшпшппси шариковые радиальные однорядные гибкие (табл. 3.17) предназначены для кулачковых генераторов волновых передач. Подшипники отличаются от обычных уменьшенной толщиной колец н конструкцией сепаратора, не препятствующей радиальным перемещениям шариков при деформировании наружного кольца. 1З. Материалы деталей подшипников Ос~ювные детали подшипников работают в условиях высоких ко~пшггпых напрюкешп( н поэтому должны иметь повышенную прочносгь„структурную однородность и твердость. Кольца и тела ючеппя изготовляют из специальных подшшпппговых сталей марок ! ПХ15, ШХ15-Ш, ШХ15-В, ШХ15СГ, ШХ15СГ-Ш и др.

В зависимосгп ог марки стали твердость колец составляет 59...60 НЛСз, роликов 61...65 ПЛСз и шариков 63...67 НКСз. Для подшипников, рабопнощнх прп повышенных температурах, твердость ниже. Это связано со специальным огпуском деталей при термообработке. Сепараторы подшипников качения изготовляют из стальной хололнотяпугой ленты плп качественной углеродистой стали. Для массивных сепараторов используют бронзы, латуни, алюминиевые сплавы, металлокерамику, текстолит, полиамнды и другие пластмассы, Широкое применение получает армированный стекловолокном полиамид 66, выдержпвающшй рабочую температуру до 120 'С. !.

!. Осповпьш критерии работоспособности подшипников 1!рн условии смазывания без загрязнений основной причиной выхода пз строя подшипников качения является усталостное выкралшваппе рабочих поверхностей колец и тел качения. Это связано с циклическим изменением контактных напрял.еннй при вращении колец подшипника. 13 Для подшипников машин, работающих в абразивной среде (транспортные, дорожные, строительные, горные и многие другие машины), часто причиной разрушения является износ. Разрушение сепаратора характерно для быстроходных подшипников, особенно работающих с осевыми нагрузками или с перекосом колец. Из-за неизбежной разноразмерности тел качения происходит набегание части тел качения на сепаратор н отставание другой части, что приводит к дополнительным нагрузкам на сепаратор, его износу и даже разрыву. При ударах и перегрузках на рабочих поверхностях подшипников могут появляться вмятины, возможны сколы бортов, а также раскалывание колец и тел качения.

Нередко отказы подшипников качения связаны с повышением температуры, которое вызывает потерю необходимых свойств смазочного материала. Возможны тепловое заклинивание (резкое возрастание момента трения), структурные изменения в материале колец н тел качения (отпуск). Для некоторых механизмов, например в станках, большое значение имеют точность вращен5и и отсутствие вибраций в опорах. В зависимости от условий работы расчеты (подбор) подшипников качения велуг по динамической грузоподъемности (кри-.

терий усталостного выкрашивания), по статической грузоподъемности (критерий максимальных контактных напряжений) и проверяют подшипник по предельной частоте вращения. Расчеты по критерию нзносостойкости из-за сложности пока не нашли широкого примене!и!я. 1.5. Исходнь!е дапиые для выбора подшипников качешш При выборе типа н размеров подшипников учитывают: значение величины и характер изменения нагрузки; частоту вращения колец; требуемый расчетный ресурс и надежность; условия работы (рабочая температура, возможные перекосы колец, способ смазывания и т.д.); особые требования к опоре (жесткость, точность вращения, уровень шума, стойкость против коррозии). 1.6.

Статическая грузоподъемность Статическую нагрузку, превышение которой вызывает появление недопустимых остаточных деформаций в деталях подшипника, называют базовой статической грузоподъемностью. Опыт показывает, что при статическом нагружении подшипника, т.е. црп <псугствни взаимного поворота колец, общая остаточная деформация в контактах менее 0,0001 диаметра тела качения не влияет па работоспособность подшипншпь Поэтому при определении статической грузоподъемности за расчетные принимают максимальные контактные напряжения, которые вызывают обшую остаточну!о деформацию кольца и тела качения в наиболее нагру>кспиой зоне контакта, приблизительно равную 0,0001 диаметра шарика 0,„нли расчетного диаметра ролика Е>„е.

Базовую статическую грузоподъемность вычисляют по формулам Герца. Например, для радиальных и радиально-упорных шарпкоподшицников формулы для вычисления базовой статической р!ошальной грузоподъемности после преобразований имеют вид Сог =~оКЕ!и,сози, а лля ран~ниц,ных и радиально-упорных роликоподшнпннковСог = Хо(~('ме'Ъе соя!х. Здесь '!с — коэффициент, зависящий от принятого уровня контактных напряжений и геометрии подшипника, МПа; ! — число ря- дов тел качения, 2- число тел качения в одном ряду, а — угол контакта, Ьме — длина контактной линии ролика.

Аналоп!чно для упорно-радиальных и упорных подшипников находят базовую статическую осевую грузоподъемность С При заданном уровне контактных напряжений коэффициент ,7" (См. табл. 1.4) определяют в зависимости от геометрического параметра подшипника / = — сова, Я 13 где 23р,е — диаметр окружности расположения центров тел каче- ння. Базовые радиальная статическая грузоподъемность С „и осевая статическая грузоподъемность С,„вычислены для всех стап- дартных подшипников и указаны в каталогах прн следующих значениях расчетных контактных напряжений: 4000 МПа — для роликоподшипнпков, 4200 МПа — для шврпкоподшппнпггов (кроме сферических двухрядных) и 4600 МПа — ' для сферпческггх двухрядных.