Игольчатые подшипники, конструкции и расчет

Игольчатые подшипники

Игольчатые подшипники, конструкции и расчет

Основные типы игольчатых подшипников показаны на рис. 785. В конструкциях (а, б) иголки можно собрать, используя пластичный смазочный материал; при этом не исключена опасность выпадения отдельных иголок. После работы на масле, растворяющем пластичный смазочный материал, иголки при демонтаже рассыпаются.

Целесообразнее агрегатные конструкции с невыпадающими иголками (виды в, г), зафиксированными в корпусах подгибом колец из мягкой стали, завальцованных по торцам обойм.

В конструкции (д), предназначенной для безобойменной установки в легконагруженных опорах, иголки заключены в штампованную обойму с подогнутыми кромками. Обоймы изготовляют из малоуглеродистой холоднокатаной стали; рабочую поверхность цианируют на глубину ~0,1 мм.

Как показывает опыт, в игольчатых подшипниках нет полного качения. В нагруженной зоне на участке плотного соприкосновения с валом иголки вращаются вокруг собственной оси с частотой

Иголки вращаются вокруг собственной оси с частотой

где nв — частота вращения вала; d — диаметр вала; δ — диаметр иголок.

Частота вращения иголок очень высока. При обычном значении d/δ = 10 и при частоте вращения вала, например, n = 1000 об/мин иголки вращаются с частотой n = 10000 об/мин.

Игольчатые подшипники

Максимально допустимой частотой вращения иголок вокруг своей оси считается n = 20000—30000 об/мин.

Переходя в ненагруженную зону, иголки по инерции продолжают вращаться, но с пониженной вследствие трения частотой; при возвращении в нагруженную зону частота вращении снова увеличивается.

Проскальзывание иголок в ненагруженной зоне, а также трение иголок друг о друга обусловливает повышенную величину коэффициента трения (f = 0,01—0,02) и ограничивает быстроходность подшипников пределом 1000—2000 об/мин.

Целесообразно применять игольчатые подшипники в тихоходных высоконагруженных опорах, а также в опорах с колебательным вращением (поршневые головки шатунов, оси коромысел, рычагов).

Игольчатые подшипники не могут нести осевую нагрузку. При их установке необходимо применять тот или иной вид осевой фиксации детали, а также фиксировать наружную обойму в корпусе и внутреннюю — на валу (рис. 786, а).

Установка игольчатых подшипников

Обоймы подшипников сажают в корпуса и на валы на посадках не плотнее Н7/m6, Н7/n6. Посадки с натягом могут вызывать перенапряжение тонких обойм подшипников.

Для сокращения радиальных размеров часто применяют установку игольчатых подшипников только с внутренней (вид б) или наружной (виды в, г) обоймами, заставляя иголки катиться по беговым дорожкам, выполненным непосредственно на детали. Нередко обе дорожки выполняют на деталях (вид д). Радиальные размеры безобойменных игольчатых подшипников не превышают размеров подшипников скольжения.

Игольчатые подшипники могут работать при пластичном и жидком смазочном материале. Барботажная смазка затруднена из-за узости кольцевых щелей на торцах подшипника. В безобойменных установках наилучший способ подвода масла — через радиальные отверстия в вале, расположенные по оси симметрии подшипника (виды в, г).

Беговые дорожки на деталях выполняют по 5-му квалитету. Твердость рабочих поверхностей > HRC 58; параметры шероховатости обработанных поверхностей Rа = 0,02—0,08 мкм. На углубленных беговых дорожках следует предусматривать канавки для выхода шлифовального крута.

При безобойменной установке иголки группируют по диаметру (отклонение диаметров иголок в комплекте не более 2 мкм).

Длину иголок (рис. 787, а) рекомендуется принимать

Длина иголок игольчатых подшипников

где δ — диаметр иголок.

Конструктивные соотношения в игольчатых подшипниках

Нижний предел относится к подшипникам малых, а верхний — к подшипникам больших диаметров.

В зависимости от диаметра внутренней беговой дорожки длину иголок рекомендуется брать в пределах

Igol podsh 6

где d — диаметр внутренней беговой дорожки.

Нижний предел относится к подшипникам большого диаметра, верхний — малого.

Приравнивая правые части формул (361) и (362), получаем формулу для определения диаметра иголок:

Формула для определения диаметра иголок игольчатых подшипников

где нижний предел относится к подшипникам большого диаметра, верхний — малого.

Если по конструкции необходима большая длина подшипника, чем подсчитанная по формулам (361), (362), то применяют двухрядную установку иголок (см. рис. 786, д).

Торцовый зазор (s) между иголками и направляющими заплечиками должен быть равен (рис. 787, а)

Торцовый зазор между иголками и направляющими заплечиками

Высоту заплечиков принимают

Высота заплечиков

Диаметральный зазор в подшипнике, т. е. зазор Δ = D – (d + 2δ), выбирают по посадкам Н7/е8, H7/d8, Н7/с8. Средний диаметральный зазор, мкм, согласно формуле (229) при m = 10—20

Igol podsh 10

где d — в мм.

Чем больше частота вращения, тем больше должен быть зазор.

Боковой зазор между иголками определяют из условия, чтобы при плотной укладке на валу между первой и последней иголкой (рис. 787, б) оставался зазор t = qδ, где δ —диаметр иголки; q — коэффициент, равный 0,4—0,8. При q<0,4 в подшипнике возникает повышенное трение, а при q>0,8 становятся возможными перекос и заклинивание иголок.

Число иголок

Число иголок

Подставляя D = d + 2δ, получаем

Igol podsh 12

откуда

Igol podsh 13

При проектировании подшипника обычно задан внутренний диаметр d. Диаметр иголок находят по формуле (363). Число иголок предварительно определяют из выражения (364), полагая q = 0:

Igol podsh 14

и округляют до ближайшего меньшего целого числа z. Разность z’—z, как видно из формул (366), (364), равна q.

Если условие q = 0,4…0,8 не соблюдается, то производят перерасчет, задаваясь новыми значениями d и δ.

Пусть d = 20 мм; δ = 2 мм. Согласно формуле (366)

Igol podsh 15

Принимаем z = 34. Следовательно,

Igol podsh 16

что допустимо.

Стандартные размеры иголок приведены в табл. 45.

Стандартные размеры иголок игольчатых подшипников