Циркуляционное и местное нагружение подшипников качения

Циркуляционное и местное нагружение подшипников качения

Циркуляционное и местное нагружение подшипников качения.

Различают два основных вида нагружения: местное, при котором нагружению подвергается ограниченный участок поверхности обоймы, и циркуляционное, при котором нагрузка периодически перемещается по окружности обоймы (табл. 51).

Если вектор нагрузки перемещается по произвольному закону, периодически опережая вращающуюся обойму или отставая от нее, характер нагружения выясняется построением полярных диаграмм нагружения за цикл изменения нагрузки.

Циркуляционная нагрузка стремится провернуть обойму по посадочной поверхности и вызывает циклическое нагружение посадочных поверхностей, поэтому циркуляционно-нагруженные обоймы нуждаются в более плотной посадке или осевой затяжке.

Местно-нагруженные обоймы можно устанавливать свободнее.

Виды нагружения подшипников качения

Виды нагружения подшипников качения

Виды нагружения подшипников качения

Влияние тепловых деформаций

В холодных машинах подшипники в результате тепловыделения при трении нагреваются, как правило, больше, чем корпус и вал, вследствие чего зазор между внутренней обоймой и валом при работе увеличивается, а зазор между наружной обоймой и корпусом уменьшается, поэтому в данном случае целесообразно назначать более плотные посадки на валу и более свободные в корпусе.

Пусть наружный диаметр подшипника 100 мм, внутренний 50 мм. Рабочая температура подшипника 100°С, вала и корпуса 20°С Коэффициент линейного расширения шарикоподшипниковой стали α = 14·10–6. Подшипник установлен на валу по посадке m6 с диаметральным натягом 25 мкм, а в корпусе — по посадке Н7 с нулевым зазором.

При нагреве внутренний диаметр подшипника возрастает на Δ = ( 100–20)·50·14·10–6 = 0,056 мм.

Таким образом, первоначальный посадочный натяг на валу исчезает; между валом и внутренней обоймой возникает зазор 56—25 = 31 мкм.

Наружный диаметр подшипника возрастает на величину Δ' = (100–20)·100·14·10–6 = 0,112 мм.

Следовательно, между наружной обоймой и корпусом возникает натяг 112 мкм.

Изменение посадки в корпусе должно быть учтено назначением более свободной посадки. Целесообразно ввести осевую затяжку и на валу, и в корпусе.

На горячих машинах радиальные размеры вала и корпуса изменяются при нагреве в ту же сторону, что и размеры подшипника. Исключение представляет случай, когда корпус нагревается до высоких температур и, особенно, когда корпус выполнен из легких сплавов с высоким значением коэффициента линейного расширения. Здесь надо считаться с возможностью значительного увеличения зазора между наружной обоймой и корпусом.

Пусть подшипник с наружным диаметром 100 мм установлен в корпус из алюминиевого сплава с коэффициентом линейного расширения α = 24·10–6. Рабочая температура подшипника и корпуса 100°С. Подшипник посажен в корпус с диаметральным натягом 20 мкм.

Диаметр посадочного отверстия в корпусе при нагреве возрастает на величину Δ = 100·100·24·10–6 = 0,24 мм, наружный диаметр подшипника — на величину Δ' = 100·100·14·10–6 = 0,14 мм.

Разность увеличения диаметров 0,24–0,14 = 0,1 мм. Таким образом, первоначальный натяг исчезает; между подшипником и корпусом образуется зазор 100–20 = 80 мкм.

Для сохранения центрирования подшипника в корпусе в данном случае следует изменить первоначальную посадку в корпусе или ввести осевую затяжку.

В точных установках, где необходимо сохранить правильное центрирование при всех условиях работы, применяют способы температуронезависимого центрирования, из которых наиболее эффективным является радиально-лучевое.

Классы посадок

На рис. 796 приведены средние значения диаметральных зазоров и натягов для посадок подшипников по ГОСТ 3325—85.

Средние значения диаметральных зазоров и натягов для посадок подшипников

 Приведем ориентировочные области применения посадок (для подшипников классом точности 0, 6, 5).

Посадки подшипников ни вал (система отверстия).

Посадка f6. Легкие нагрузки. Высокие частоты вращения. Плавающие обоймы.

Посадка g6. Легкие нагрузки. Высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы.

Посадка h6. Небольшие нагрузки. Легкие пульсирующие нагрузки. Высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Средне- и высоконагруженные подшипники с затяжкой внутренних обойм гайками.

Посадка js6. Средние нагрузки; легкие знакопеременные и ударные нагрузки. Высокие и средние частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Колебательное движение. Высоконагруженные подшипники с затяжкой внутренних обойм гайками.

Посадка k6. Средние нагрузки, пульсирующие, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средние частоты вращения. Высоконагруженные подшипники при ударной нагрузке с затяжкой внутренних обойм гайками.

Посадка m6. Высокие нагрузки, пульсирующие, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Роликовые подшипники и крупные шариковые подшипники.

Посадка n6. Высокие знакопеременные и ударные нагрузки. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Низкие и средние частоты вращения. Крупные роликовые подшипники.

Посадки подшипников в корпус (система вала).

Посадка G7. Легкие нагрузки. Высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы.

Посадки Н7 и Н8. Легкие нагрузки. Средние и высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Средненагруженные подшипники с затяжкой нагруженных обойм гайками. Подшипники, установленные в разъемные (в меридиональной плоскости) корпуса.

Посадка Js7. Средние нагрузки; легкие знакопеременные и ударные нагрузки. Средняя частота вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Колебательное движение. Высоконагруженные подшипники с затяжкой наружных обойм. Подшипники, устанавливаемые в разъемные (по меридиональной плоскости) корпуса.

Посадка К7. Средние нагрузки, пульсирующие, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средняя частота вращения. Высоконагруженные подшипники при ударной нагрузке с затяжкой наружных обойм.

Посадка М7. Средние нагрузки, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средние и низкие частоты вращения. Высоконагруженные подшипники при ударной нагрузке с затяжкой наружных обойм.

Посадка N7. Высокие нагрузки, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средние и низкие скорости вращения. Роликовые и крупные шариковые подшипники. Подшипники, установленные в корпусах, расширяющихся от нагрева.

Посадка Р7. Подшипники, установленные в тонкостенных корпусах и в корпусах, расширяющихся от нагрева.

Для подшипников классов точности 4 и 2 применяют посадки по 4—6-му квалитету:

- посадки на вал g4, h4, js4, k4, m4, n4 и g5, h5, js5, k5, m5, n5;

- посадки в корпусе H5, Js5, К5, M5 и G6, Н6, Js6, К6, М6, N6, Р6.

Выбор посадок с учетом монтажа и демонтажа

Для облегчения монтажа и демонтажа подшипников рекомендуется:

1) устанавливать подшипники с натягом только по одной обойме (предпочтительно по внутренней), другая обойма должна быть установлена на свободной посадке;

2) избегать применения одинаковых натягов при последовательной установке подшипников на вал или в корпус (осевая сборка); посадку на первом (по ходу монтажа) посадочном поясе следует делать более свободной для облегчения установки подшипника на другой пояс.

На рис. 797, а изображена нерекомендуемая система назначения посадок для установки подшипников с натягом (посадки n6 для вала и К7 для корпуса). При монтаже на вал первый по ходу монтажа подшипник 1 должен перед посадкой на свой посадочный пояс пройти с натягом через другой посадочный пояс. Подшипник 2 при монтаже вала, на котором предварительно установлены подшипники, должен пройти в корпус с натягом через первый посадочный пояс. Сила от посадки передается на наружные обоймы подшипников через шарики, что может вызвать их повреждение.

Посадки в парной установке подшипников

Посадки с одинаковым натягом для обоих подшипников применимы, когда подшипники можно монтировать с двух сторон (вид б).

Последовательная установка подшипников на вал производится без затруднений при посадках с зазором f6, g6 или при посадке h6 (вид в). Однако применение посадок с зазором не всегда возможно по условиям работы подшипников.

Шире по применимости способ назначения разных посадок для обоих подшипников. При этом более свободные посадки назначают для поверхностей, через которые проходит подшипник при монтаже (табл. 52).

Возможные сочетания посадок подшипников

Чем больше разница посадок, тем легче выполнять монтаж. Так, для вала наиболее выгодно сочетание g6—n6. Наименее выгодные сочетания представлены первыми знаками колонок II и IV.

При установке в корпус также выгодно применение посадок, наиболее отличающихся одна от другой, например, для первой строки таблицы — посадок Н7, N7.

Наилучший по условиям монтажа способ — это применение подшипников разного диаметра (вид д). При этом способе отпадают ограничения в выборе посадок. Предпочтительнее, однако, случай, когда первый по ходу монтажа, например, при посадке в корпус, подшипник 3 имеет более свободную посадку в корпусе, чем второй (4).

Равноценен (по условиям монтажа в корпус) способ заключения одного из подшипников в постоянную обойму (вид е).