Вивчення конструкції та параметрів підшипників кочення

Вивчення конструкції та параметрів підшипників кочення.

1.1. Ознайомитись з конструкціями та матеріалами підшипників кочення, які застосовуються у приводах машин харчових технологій.

1.2. Вміти визначити тип підшипника, його параметри та можливість сприймати навантаження.

2.1. Перед початком роботи з підшипниками необхідно упевнитись, що на робочому столі достатньо місця, щоб покласти на нього деталі .

2.2. Розглядати конструкції та обміряти їх потрібно обережно, щоб не травмувати руки.

2.3. Підшипники великої ваги треба класти на стіл так, щоб вони не котилися і не травмували руки та ноги.

2.4. Складати у ящик підшипники треба дуже уважно, не підкладаючи пальці, щоб не травмувати руки.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПІДШИПНИКИКОЧЕННЯ

Підшипники – це елементи опор валів, осей та інших деталей, що працюють на використанні принципу тертя кочення.

У більшості випадків підшипник кочення (додаток рис. 1а) складається із зовнішнього 1 та внутрішнього 2 кілець, тіл кочення 3, сепаратора 4. Внутрішнім кільцем підшипник розміщують на валу, а зовнішнім – у корпусі опори.

Тіла кочення перекочуються по доріжках тіл кочення (бігових доріжках), які передбачені на зовнішньому та внутрішньому кільцях підшипника. Сепаратор розділяє тіла кочення і утримує їх на однаковій відстані.

Підшипники кочення належать до групи деталей, які найширше стандартизовані у міжнародному масштабі і централізовано виготовляються на спеціалізованих заводах масовим виробництвом.

Підшипники кочення поділяють за такими ознаками:

ЗА ФОРМОЮ КОЧЕННЯ підшипники бувають кулькові та роликові.

Основні форми тіл кочення зображені на рис. 2 (див. додаток):

А – кулькові; б – короткі циліндричні ролики; в – довгі циліндричні ролики; г – виті ролики;

Д – конічні ролики; е, є – бочкоподібні ролики; ж – голчасті ролики.

ЗА ЧИСЛОМ РЯДІВ КОЧЕННЯ підшипники бувають одно-, дво-, чотирирядні.

ЗА СПСОБОМ КОМПЕНСАЦІЇ ПЕРЕКОСІВ ВАЛА:

А) несамоустановні, які допускають перекіс колець 4…..8 (рис. 1а, в, г, д, е, з, л).

Б) самоустановні, що можуть працювати при перекосах кілець, від 2о до 3о (додаток рис. 1б, ж).

ЗА НАПРЯМОМ СПРИЙМАЛЬНОГО НАВАНТАЖЕННЯ підшипники кочення поділяють на:

А) РАДІАЛЬНІ – сприймають тільки радіальне навантаження Fr, яке направлене перпендикулярно до осі обертання (деякі радіальні підшипники, наприклад, кулькові однорядні, можуть сприймати також невеликі осьові навантаження Fa

До радіальних підшипників відносяться кулькові однорядні та дворядні сферичні (додаток рис.

1а, б), підшипники з циліндричними роликами однорядні та дворядні сферичні (додаток рис. 1д, е, ж), а також голчасті з внутрішнім кільцем та без нього (додаток рис. 1л, м).

Б) УПОРНІ – сприймають тільки осьове навантаження Fа. Ці підшипники зображені на рис. 1и, к. (див. додаток)

В) РАДІАЛЬНО-УПОРНІ підшипники здатні сприймати радіальне Fr та осьове навантаження Fa. До них відносяться кульковий (додаток рис. 1в) та роликовий з конічними роликами (додаток рис.

1з). На рис. 3 наведено приклад застосування кулькових підшипників на валу фаршозмішувача Л5-ФМ2-М-340. Ліва опора (додаток поз. 9,10) виконана за допомогою двох однорядних кулькових радіальних підшипників, а права (додаток поз. 16) – радіального дворядного кулькового сферичного. Всі вони сприймають радіальне навантаження Fr. На рис. 4 наведено конструкцію сепаратора. Поз. 16 (див. додаток) зображає радіальний кульковий дворядний сферичний підшипник, який сприймає радіальне навантаження Fr, що виникає у черв’ячній передачі, а упорний кульковий підшипник (додаток поз. 17) сприймає тільки осьове навантаження Fа, яке також виникає при роботі у черв’ячній передачі. Поз. 15 (див. додаток )відображає радіальний кульковий однорядний підшипник для сприймання радіального навантаження Fr.

(Радіально-упорні підшипники в цих умовах не можуть працювати, бо

перекоси кілець підшипників вертикального вала більше, ніж 8.).

Усі підшипники кочення мають умовне позначення, яке складається з

ряду цифр. Дві перші цифри, рахуючи справа, означають умовно

внутрішній діаметр підшипників, до того ж для всіх підшипників із

внутрішнім діаметром 20 і більше ці дві цифри означають: якщо їх

помножити на 5 , отримаємо внутрішній діаметр підшипника.

Наприклад, дві цифри справа 09.

Фактичний діаметр підшипника:

Третя цифра праворуч свідчить про серію підшипників:

1 – особлива легка, 2 – легка, 3 – середня, 4 – важка, 5 – легка широка,

6- середня широка, 7 – важка.

Четверта цифра праворуч показує на тип підшипника:

0 – радіальний кульковий однорядний (додаток рис 1а); 1 – радіальний кульковий дворядний сферичний (додаток рис. 1б); 2 – радіальний із короткими циліндричними роликами (додаток рис. 1д); 3 – радіальний роликовий дворядний сферичний (додаток рис. 1ж); 4 – роликовий із довгими циліндричними роликами або голчастий (додаток рис. 1л, м); 5 – роликовий із витими роликами (додаток рис. 2г); 6 – радіально-упорний кульковий (додаток рис. 1в); 7 – роликовий конічний (додаток рис. 1з); 8 – упорний кульковий (додаток рис. 1и); 9 – упорний роликовий.

П’ята і шоста цифри і літери праворуч, що вводяться не для всіх підшипників, характеризують їхні конструктивні особливості.

Приклади позначення підшипників: 312 – внутрішній діаметр підшипника d = 12 х 5 = 60 мм; 3 – середня серія; 0 – радіальний кульковий однорядний підшипник (нулі перед значущими цифрами спереду позначення не записуються); 7208 – внутрішній діаметр d = 8 х 5 = 40 мм; 2 – легка серія; 7 – підшипник роликовий конічний.

МАТЕРІАЛИ ДЕТАЛЕЙ ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

Основний матеріал для кілець та тіл кочення підшипників – це підшипники високовуглецеві хромисті сталі ШХ 9, ШХ 15 (Ш – шарикові, Х — хромисті). Твердість після відповідної термообробки кілець і роликів становить 60-65 НRС. Сепаратори виготовляють із м’якої вуглецевої сталі Сталь Ст.3 методом штампування.

4.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Визначити назву та мету роботи.

4.2. Ознайомитись із загальними відомостями про підшипники кочення.

4.3. Визначити класифікацію підшипників кочення за різними ознаками:

б) за способом компенсації вала;

в) за напрямом сприймального навантаження.

4.4. Вивчити пояснення про умовне позначення підшипників на кільці.

4.5. Вивчити матеріали деталей підшипників кочення.

4.6. За наказом викладача визначити внутрішній діаметр, серію та тип підшипника кочення по цифрах на його поверхні та накреслити у зошиті його конструкцію згідно з рис. 1.

4.7. Визначити, яке навантаження може сприймати цей тип підшипника.

4.8. Ознайомитись з контрольними запитаннями та відповісти на них за допомогою викладача.

5.1. Як поділяють підшипники кочення за формою кочення?

5.2. Як поділяють підшипники за числом рядів кочення?

5.3. Як поділяють підшипники за способом компенсації перекосів вала?

5.4. Наведіть приклад несамоустановних підшипників та кут перекосу кілець, який вони допускають.

5.5. Наведіть приклад самоустановних підшипників та кут перекосу кілець, який вони допускають.

5.6. Як поділяють підшипники за напрямом навантаження?

5.7. Як підшипники сприймають тільки радіальне навантаження?

5.8. Наведіть приклади радіально-упорних підшипників.

5.9. Які підшипники сприймають тільки осьове навантаження?

5.10. Як визначити внутрішній діаметр підшипника по його умовному позначенню на кільці?

5.11. Як визначити серію та тип підшипника по його умовному позначенню на кільці?

5.12. Із яких матеріалів виготовляють підшипники кочення?

Підшипник котки що прикочує

Підшипники кочення. Конструкції та позначення.

Виконавець: студент групи Аі-21-Ск

План

2.Класифікація і конструкції підшипників кочення

3. Загальні вимоги до конструкцій опор валів

4. Конструкції опор валів з підшипниками кочення

5. Деталі кріплення підшипників кочення

6. Приклад вибору підшипників кочення

Підшипники служать опорами для валів та обертових осей. Вони забезпечують можливість обертання вала, сприймають радіальні й осьові навантаження, що діють на вал, і передають їх на корпус машини. Від якості підшипників у значній мірі залежать працездатність і довговічність роботи машини. Щоб уникнути зниження ККД механізму, втрати в підшипниках повинні бути мінімальними.

За видом тертя підшипники розділяють на підшипники ковзання і підшипники кочення. У підшипниках ковзання опорна ділянка вала або осі ковзає по робочій поверхні підшипника. У підшипниках кочення тертя ковзання заміня­ється тертям кочення (установкою тіл кочення).

1 . Підшипники кочення – загальні відомості

Опори валів і осей, у яких тертя ковзання замінене тертям кочення, називають підшипниками кочення. Опора кочення складається з корпуса, підшипника кочення, пристроїв для закріплення підшипника на валу та в корпусі, захисних і мастильних пристроїв. Корпус підшипника кочення, як і корпус підшипника ковзання, може виготовлятися як окрема деталь або виконуватися як одне ціле з деталлю, на якій установлюється підшипник. У машинах легкої промисловості, як правило, корпусом підшипника служать інші корпусні деталі машин.

У даний час підшипники кочення – основні види опор у машинах. Вони належать до групи деталей, які найширше стандартизовані і централізовано виготовляються в масовому порядку на спеціалізованих заводах. Вітчизняна промисловість виготовляє підшипники кочення багатьох типорозмірів з широким діапазоном зовнішніх діаметрів. Деякі, найбільш поширені типи і розміри підшипників кочення наведені у додатку А.

Підшипники кочення (рис. 2.5) зазвичай складаються з двох кілець з біговими доріжками: зовнішнього 1, закріпленого в корпусі, і внутрішнього 2, насадженого на вал; тіл кочення 3, що котяться по бігових доріжках кілець на деякій відстані одне від одного, і сепаратора 4, що роз’єднує тіла кочення. Підшипникові кільця і тіла кочення виготовляються із шарикопідшипникових високовуглецевих хромистих сталей ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ та ін. Названі деталі піддаються термічній обробці до НRC 62-65 з наступним шліфуванням і поліруванням. Сепаратори виготовляють з м’яких вуглецевих сталей Ст0; Ст1; Ст2; Сталь08; Сталь10, а також з латуні, бронзи, капрону, текстоліту.

Рис. 2.5 – Підшипник кочення
Підшипники кочення мають переваги перед підшипниками ковзання: менші моменти сил тертя і значно менші (у 5. 10 раз) пускові моменти; значно менші вимоги до догляду, простота заміни, менша витрата мастильних матеріалів; велика несуча здатність на одиницю ширини підшипника; значно менша витрата кольорових металів, менші вимоги до матеріалу і термічної обробки валів.

Недоліки підшипників кочення: великі габарити по діаметру; значно менша довговічність при великих кутових швидкостях і навантаженнях; менша здатність демпфірувати коливання; нероз’ємність конструкції, що не дозволяє застосовувати підшипники кочення в деяких складальних одиницях (наприклад, для шийок колінчастих валів).

2. Класифікація і конструкції підшипників кочення

Класифікація підшипників кочення здійснюється за рядом ознак.

За формою тіл кочення підшипники поділяють на кулькові та роликові. Основні форми тіл кочення зображено на рис. 2.6.

Рис. 2.6 – Форми тіл кочення у підшипниках

Роликопідшипники бувають з циліндричними короткими (рис. 2.6, б), довгими (рис. 2.6, в) і витими (рис. 2.6, г) роликами; з конічними (рис. 2.6, д), діжкоподібними (рис. 2.6, е) і голчастими (рис. 2.6, ж) роликами.

1. Радіальні підшипники – здатні сприймати тільки радіальне навантаження або радіальне і незначне за величиною осьове навантаження.

Рис. 2.7 – Радіальні роликові

підшипники
Радіальні роликові підшипники можуть бути виготовлені з короткими (рис. 2.7, а), або довгими циліндричними роликами, з витими роликами і голчасті (рис. 2.7, б). Вони сприймають тільки радіальне навантаження, яке приблизно в 1,5 рази більше, ніж у шарикопідшипників. Радіальні роликові підшипники застосовують як опори жорстких валів у тих випадках, коли можливо забезпечити високу співвісність посадочних місць. Голчасті підшипники зазвичай не мають сепаратора і завдяки великій кількості голок (роликів) можуть сприймати значні радіальні навантаження. Але через відносно великі втрати на тертя між голками гранична частота обертання у них значно нижча, ніж у підшипників із сепараторами. Їх застосовують у випадках, коли треба забезпечити компактність конструкції, а також при коливальних рухах. Вони можуть бути декількох різновидів: основний тип (рис. 2.7, б); без внутрішнього кільця; з одним зовнішнім штампованим кільцем; без внутрішнього кільця карданний.

підшипники
2. Радіально-упорні підшипники (рис. 2.8) – призначені для спільних радіальних і осьових навантажень. Радіальна вантажопідйомність радіально-упорних шарикопід­шипників (рис. 2.8, а) на 30. 40% більше, ніж радіальних однорядних. Вони застосовуються при середніх і високих кутових швидкостях і неударних навантаженнях. Конічні роликові підшипники (рис. 2.8, б) в порівнянні з радіально-упор­ними кульковими підшипниками мають більшу вантажопідйомність, дають можливість роздільного монтажу внутрішнього (разом з роликами і сепаратором) і зовнішнього кілець, а також здатні сприймати невеликі ударні навантаження. Недоліком цих підшипників є велика чутливість до неспіввісності і відносного перекосу кілець.

3. Упорно-радіальні підшипники (рис. 2.9) сприймають значне осьове і невелике радіальне навантаження.

4. Упорні підшипники (рис. 2.10) сприймають тільки осьове навантаження. Встановлюються в парі з радіальними підшипниками, що центрують геометричну вісь вала й обмежують свободу його переміщення в радіальному напрямку.

Рис. 2.11 – Сферичний підшипник
За способомсамоустановки підшипники поділяються на самоустановлювальні (сферичні, рис. 2.11) і несамоустановлювальні (усі шарико- і роликопідшипники, крім сферичних). Самоустановлювальні сферичні підшипники можуть бути кулькові або з діжкоподібними роликами. Доріжка кочення зовнішнього кільця виготовлена сферичною. Така її форма забезпечує нормальну роботу підшипника при значному (до 2. 3) перекосі внутрішнього кільця відносно зовнішнього. Підшипники призначені для сприйняття радіальних навантажень, але можуть сприймати деяке осьове (до 20% величини невикористаного допустимого радіального навантаження).

За числом рядів тіл кочення підшипники бувають однорядні (див. рис. 2.5–2.10), дворядні (див. рис. 2.11) і чотирирядні.

• за радіальними розмірами – надлегкі, особливо легкі, легкі, середні, важкі;
• за шириною – вузькі, нормальні, широкі й особливо широкі.

У відповідності зі стандартом для підшипників кочення регламентовані п’ять класів точності (у порядку підвищення точності): Р0, Р6, Р5, Р4, Р2 (допускається і цифрове позначення: 0, 6, 5, 4, 2). Точність підшипників кочення характеризується точністю основних розмірів – d, D, B, (див. рис. 2.5), форми і взаємного розташування поверхонь кілець, точністю обертання. При призначенні класу точності підшипника кочення варто враховувати, що з підвищенням класу точності вартість підшипника різко зростає (наприклад, підшипник класу Р2 (2) приблизно в 10 разів дорожче підшипника класу Р0 (0)). У загальному машинобудуванні, машинах легкої промисловості найбільш широке поширення одержали підшипники кочення класу Р0 (0). Підшипники кочення більш високих класів точності застосовують для валів і осей, до яких висувають вимогу точного обертання.

Умовні позначення підшипників

Підшипники кочення мають умовні позначення, що приводяться в довідниках і каталогах. Умовне позначення і клас точності підшипника кочення маркіруються на торцях кілець.

Умовні позначення підшипників кочення складаються із основного умовного позначення і додаткових умовних позначень, які можуть розташовуватись праворуч і ліворуч від основного.

Основні умовні позначення підшипників у відповідності з ГОСТ 3189-75 складаються із ряду цифр. Дві перші цифри , рахуючи справа, означають умовно внутрішній діаметр підшипників d(діаметр валу, на який можна встановити підшипник). Для підшипників із внутрішнім діаметром до 9 мм перша цифра праворуч показує фактичний розмір внутрішнього діаметра в мм. Внутрішні діаметри 10, 12, 15 і 17 мм позначають двома цифрами 00, 01, 02 і 03 відповідно. Для підшипників із внутрішнім діаметром 20 мм і більше ці дві цифри означають частку від ділення діаметра (в мм) на 5. Наприклад, для діаметра 20 мм дві останні цифри умовного позначення будуть 04, для 25 мм – 05, для 50 мм – 10 і т.д.

Третя цифра праворуч в основному умовному позначенні свідчать про серію підшипників всіх діаметрів ( мм): особливо легка серія позначається цифрою 1, легка – 2, середня – 3, важка – 4, легка широка – 5, середня широка – 6 і т.д.

Четверта цифра праворуч показує на тип підшипника: 0 – радіальний кульковий однорядний; 2 –радіальний із короткими циліндричними роликами; 3 – радіальний роликовий дворядний сферичний; 4 – роликовий із довгими циліндричними роликами або голчастий; 5 – роликовий із витими роликами; 6 – радіально-упорний кульковий; 7 – роликовий конічний; 8 – упорний кульковий; 9 – упорний роликовий.

П’ята та шоста цифри праворуч , що вводяться не для всіх підшипників, характеризують їхні конструктивні особливості.

Додаткове умовне позначення ліворуч від основного вказує на клас точності підшипника, радіальний чи осьовий зазори в підшипнику, величину моменту тертя. Цифри 0, 6, 5, 4 і 2, що стоять через знак “тире” перед основним умовним позначенням, означають його клас точності (2 – найвищий клас точності). Нормальний клас точності позначається цифрою 0, яка зазвичай не проставляється. Нормальний клас точності найбільш поширений.

Приклади умовних позначен ь:

2-6-307 – підшипник кульковий радіальний однорядний із внутрішнім діаметром 35 мм (307), класу точності 6 із радіальним зазором за рядом 2;

5-2210 – підшипник роликовий радіальний з короткими циліндричними роликами із внутрішнім діаметром 50 мм (2210), класу точності 5;

36218 – підшипник кульковий радіально-упорний легкої серії із внутрішнім діаметром 90 мм, класу точності 0.

Додаткове умовне позначення праворуч від основного характеризує матеріал і конструкцію сепаратора, конструктивні зміни, спеціальні вимоги щодо шуму та ін.

3 . Загальні вимоги до конструкцій опор валів

Підшипники кочення є складовими елементами опор валів та інших обертових деталей. Надійна і тривала робота підшипників залежить від конструктивних особливостей опор. Під час конструювання підшипникових вузлів беруть до уваги призначення механізму, умови його експлуатації, величину і напрям навантажень підшипників, необхідний ресурс, частоти обертання, температуру і стан навколишнього середовища.

Найбільш загальними вимогами до опор з підшипниками кочення є забезпечення співвісності посадочних поверхонь під підшипники, належна жорсткість деталей підшипникового вузла і умови правильного монтажу і демонтажу опор.

Співвісність посадочних поверхонь під підшипники означає повну збіжність осей цапф валів і отворів корпусів після монтажу. Якщо не вжито заходів по забезпеченню співвісності, робота підшипникової опори буде ненормальною внаслідок перекосу кілець і перенавантаження тіл кочення.

Способи забезпечення співввісності:

а) розташування підшипникових опор у спільному корпусі або фіксація окремих корпусів на спільній основі з метою обробки отворів під зовнішні кільця підшипників за оди прохід різального інструмента;

б) обробка посадочних поверхонь валів за одне встановлення на верстаті;

в) застосування самоустановлювальних сферичних підшипників.

Жорсткість деталей підшипникового вузла досягається при виконанні таких вимог:

а) розміри спряжених з підшипниками деталей повинні бути такими, щоб під дією експлуатаційних навантажень, вони не деформувались і не змінювали свою геометричну форму;

б) навантаження, що діють на опору, не повинні спричиняти відхилення від співввісності посадочних поверхонь;

в) висота і площа буртиків на валах і в корпусах повинна бути достатньою для сприйняття осьових зусиль без деформацій;

г) торцеві кришки і шайби для фіксації підшипників в осьовому напрямі повинні мати достатню жорсткість для уникнення деформацій, які можуть змінити нормальне положення підшипника.

Умови правильного монтажу і демонтажу опор з підшипниками кочення:

а) наявність відповідних фасок на поверхнях цапф і в розточках корпусів;

б) можливість застосування відповідних пристроїв для напресування і випресування підшипників;

в) забезпечення технологічності монтажу всіх деталей опори з можливістю регулювання зачеплень у передачах, а також зазорів у підшипниках.

4. Конструкції опор валів з підшипниками кочення

У конструкціях опор валів підшипники відповідним чином закріплюють як на валах, так і в корпусах. Це необхідно для забезпечення сталого положення валів та розташованих на них деталей, а також для можливості сприймання опорою осьових навантажень. Деякі найбільш поширені деталі кріплення підшипників наведені в додатку Б.

Внутрішні кільця підшипників закріплюють на валах, використовуючи буртики вала і посадку з натягом (рис. 2.12, а). Крім того, підшипники додатково закріплюють пружинними стопорними кільцями (рис. 2.12, б), торцевими шайбами (рис. 2.12, в), круглими спеціальними гайками зі стопорними шайбами (рис. 2.12, г). Таке закріплення підшипників використовується здебільшого для валів, які обертаються відносно нерухомого корпусу.

Рис. 2.12 – Кріплення підшипників кочення на валах

Закріплення підшипників у нерухомому корпусі здійснюється способами, показаними на рис. 2.13. Для забезпечення осьового переміщення підшипника в

Рис. 2.13 – Кріплення підшипників кочення у корпусі опори

гнізді корпуса (наприклад, для компенсації температурних деформацій вала) зовнішнє кільце не фіксується в осьовому напрямі (рис. 2.13, а). Однобічна фіксація осьового положення підшипника і вала здійснюється закріпленням зовнішнього кільця з одного боку буртиком у гнізді корпуса або кришкою (рис. 2.13, б, в). Двобічне закріплення зовнішнього кільця у гнізді корпусу виконується за допомогою буртика у корпусі або пружинного стопорного кільця та кришки (рис. 2.13, г, д). При застосуванні підшипників із захисними шайбами фіксація зовнішнього кільця може виконуватись стопорними пружинними кільцями без кришок. Існують також інші способи закріплення та фіксації підшипників кочення у гнізді корпусу.

При конструюванні підшипникових вузлів слід завжди дотримуватись того, щоб вал з опорами являв собою статично визначену систему.

За здатністю фіксувати осьове положення валу опори діляться на плаваючі та фіксуючі . Плаваючі опори допускають осьове переміщення валу в будь-якому напрямку (див. рис. 2.13, а). Фіксуючі опори можуть обмежувати переміщення валу в одному (див. рис. 2.13, б, в) або в обох напрямках (див. рис. 2.13, г, д). Осьові навантаження можуть сприймати тільки фіксуючі опори.

При виборі типів підшипників для плаваючих чи фіксуючих опор слід враховувати їх конструктивні особливості. Зазвичай вал установлюється на двох опорах, причому в залежності від конструкції вузла можливі різні комбінації плаваючих і фіксуючих опор:

Схема 1 . Обидві опори плаваючі. Застосовується у випадках, коли осьова фіксація валу здійснюється якимись іншими елементами конструкції (наприклад, зубцями шевронних коліс).

Схема 2 . Одна з опор фіксуюча і обмежує переміщення валу в обох напрямках, друга опора плаваюча і допускає вільне осьове переміщення валу. У такому вигляді система є статично визначеною і може бути представлена у вигляді балки з однією шарнірно-рухомою і однією шарнірно-нерухомою опорами. Основна перевага цієї схеми полягає в тому, що її можна застосовувати при установці опор на будь-якій відстані, тому що навіть значні теплові деформації будуть компенсуватись осьовим переміщенням плаваючої опори.

Схема 3 . Кожна з опор обмежує переміщення валу в одному напрямку. Ця схема найбільш проста. Вона широко застосовується при малих відстанях між опорами. При великих відстанях між опорами слід враховувати небезпеку порушення нормальної роботи вузла в результаті неоднакового видовження валу і корпусу при нагріванні.

Розглянемо деякі особливості встановлення підшипників двох опор вала у випадках використання радіальних, радіально-упорних та упорних підшипників.

Радіальні підшипники застосовують тільки при радіальному навантаженні опор і деколи при незначному осьовому навантаженні (кулькові радіальні підшипники). На рис. 2.14, а зображено варіант розміщення вала на радіальних кулькових підшипниках, який використовується для коротких валів (коли відношення відстані між опорами до діаметра валу ). Тут підшипники мають однобічну фіксацію зовнішніх кілець у обох опорах. Невеликий зазор 0,2. 0,3 мм між зовнішнім кільцем та кришкою призначений для запобігання заклинюванню тіл кочення при температурному видовженні вала.

Довгі вали розміщують на радіальних кулькових підшипниках за варіантом на рис. 2.14, б. Тут внутрішні кільця двох підшипників мають двобічну фіксацію на валу, зовнішнє кільце одного з підшипників зафіксовано у корпусі з двох боків, а зовнішнє кільце другого підшипника має можливість переміщуватись у корпусі в осьовому напрямі. Цим можна запобігти заклинювання підшипників при температурному видовженні вала. Фіксований з двох боків на валу та в корпусі підшипник сприймає радіальне і осьове навантаження, а вільно розміщений у корпусі підшипник (плаваюча опора) – тільки радіальне навантаження Підшипник плаваючої опори повинен бути навантажений меншою радіальною силою.

Рис. 2.14 – Конструкції опор валів на радіальних кулькових підшипниках

Схеми монтажу роликових радіальних підшипників у опорах валів залежать значною мірою від конструктивних особливостей цих підшипників.

Радіально-упорні підшипники одночасно сприймають радіальне та осьове навантаження. Особливістю цих підшипників є те, що під час їхнього радіального навантаження виникає осьова сила, яка зумовлена кутом контакту  тіл кочення. Ця осьова сила примушує вал зміщатись в осьовому напрямі. Щоб запобігти цьому зміщенню, вал слід розміщувати на двох радіально-упорних підшипниках, встановлених так, щоб осьові сили, які в них виникають, були направлені в протилежні боки (тобто з протилежним напрямом кутів контакту ).

На рис. 2.15 показані варіанти монтажу радіально-упорних шарико- та роликопідшипників у опорах валів.

Для коротких валів застосовують варіанти монтажу “у розпір” (рис. 2.15, а) та “у розтяжку” (рис. 2.15, б). Тут кожне кільце обох підшипників має тільки однобічну фіксацію на валу та в гнізді корпуса.

Іноді вали, навантажені радіальними та осьовими силами, розміщують на комбінованих опорах (рис. 2.15, в). На одній опорі встановлюють “у розпір” два радіально-упорні підшипники. Ця опора сприймає радіальне і двобічне осьове навантаження. На другій опорі може бути встановлений радіальний підшипник із можливістю осьового переміщення при температурних видовженнях вала. Ця опора сприймає тільки радіальне навантаження.

Радіально-упорні підшипники вимагають ретельного регулювання, яке здійснюють при робочій температурі за допомогою набору прокладок між кришкою та корпусом (рис. 2.15, а, в) або за допомогою гайки на валу (рис. 2.15, б).

Рис. 2.15 – Конструкції опор валів на радіально-упорних підшипниках

Упорні підшипники сприймають тільки осьові навантаження. Одинарні упорні підшипники сприймають одностороннє осьове навантаження (рис . 2.16, а ). Подвійні підшипники можуть сприймати двобічне осьове навантаження (рис. 2.16, б).

Рис. 2.16 – Опори валів на упорних кулькових підшипниках

Слід зазначити, що упорні підшипники не фіксують радіальне положення вала, тому в одній опорі, як правило, використовують радіальний і упорний підшипники. Така комбінована опора здатна сприймати як радіальне, так і осьове навантаження. В цьому випадку зовнішнє кільце радіального підшипника встановлюється в корпусі без фіксації з обох боків, тобто плаваючим.

5. Деталі кріплення підшипників кочення

в опорах валів

Деякі способи кріплення підшипників кочення в опорах валів показані на рис. 2.12 і 2.13.

На рис. 2.12, б показана осьова фіксація підшипника на валу за допомогою пружинного кільця, яке встановлюється в спеціальну канавку. Розміри таких кілець і канавок наведено у додатку Б, табл. Б.1. Інший спосіб кріплення підшипника на валу – за допомогою торцевої шайби (рис. 2.12, в). У даному разі в торці валу роблять один або два різьбові отвори для закріплення шайби гвинтами. Найбільш надійним способом кріплення підшипника на валу є спосіб з використанням спеціальної круглої гайки, яка нагвинчується на різьбову ділянку вала (рис. 2.12, г; 2.16, б). Гайка фіксується від самовідгвинчування спеціальною стопорною шайбою. Стопоріння гайки здійснюється за рахунок того, що внутрішній язичок шайби розташовується у пазу, виконаному на різьбовій ділянці валу, а один із зовнішніх язичків відгинається у шліц гайки. Такі гайки застосовуються також для регулювання осьового зазору у підшипникових вузлах (див. рис. 2.15, б). Різьбова ділянка на валу повинна закінчуватись проточкою, необхідною для виходу інструмента під час нарізання різьби.

Розміри круглих шліцьових гайок для фіксації підшипників на валу наведені у додатку Б, табл. Б.3, стопорних шайб – табл. Б.4, проточок для виходу інструмента – табл. Б.5.

Осьова фіксація підшипників у опорах може здійснюватись за допомогою внутрішніх пружинних упорних кілець, які розташовуються в кільцевих канавках підшипникового гнізда корпусу (див. рис. 2.13, д; 2.14, б). Розміри таких кілець та кільцевих канавок для них подані у додатку Б, табл. Б.2.

6 ПРИКЛАД ВИБОРУ ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

Вибрати підшипники та перевірити їх працездатність для швидкохідного валу двоступінчастого циліндричного косозубого редуктора, розглянутого у прикладі до розділу “Осі та вали“.

Вихідні дані для розрахунку : навантаження на підшипники – реакції опор Н, Н, осьова сила у зубчастому зачепленні Н; термін служби підшипників h = 20000 год.; діаметр цапфи мм; кутова швидкість валу 152,8 с –1 (п = 1460 об/хв), робоча температура підшипників .

підшипників
Для даної задачі можна вибрати схему установки підшипників, показану на рис. 2.14, б. Тут внутрішні кільця двох підшипників мають двобічну фіксацію на валу, зовнішнє кільце одного з підшипників (рис. 2.20, опора А) зафіксовано у корпусі з двох боків, а зовнішнє кільце другого підшипника (опора В) має можливість переміщуватись у корпусі в осьовому напрямі (плаваюча опора).

Перший спосіб розрахунку .

При виборі підшипників кочення треба прагнути до того, щоб підшипник, відповідаючи заданим умовам працездатності, мав при цьому мінімальні розміри, клас точності, а звідси і мінімальну вартість. Відомо, якщо , можна застосувати кульковий радіальний підшипник.

Згідно з розрахунками реакцій опор більш навантаженим є підшипник А, на який діє радіальна сила і осьова сила . Тому розрахунок будемо проводити для опори А.

Зважаючи на значне радіальне навантаження, а також на те, що , та маючи діаметр цапфи мм, попередньо вибираємо радіальний кульковий підшипник важкої серії 407 (додаток А, табл. А.1). Для цього підшипника базова статична вантажопідйомність С₀= 31900 Н, базова динамічна вантажопідйомність С = 43600 Н, п_гр =8000 об/хв.

Умовою працездатності підшипника буде:h h = 20000год.

Отже вибраний підшипник 407 ГОСТ 8338-75 задовольняє умову працездатності.

Якщо ця умова не задовольняється, треба вибрати інший підшипник, більш важкої серії, і повторити розрахунок.

Другий спосіб розрахунку підшипників полягає в тому, що намітивши тип підшипника, розраховують еквівалентне навантаження F. Знаючи потрібний ресурс (год.), визначають потрібну (розрахункову) динамічну вантажопідйомність підшипника С_Р за формулою

Потім за каталогом вибирають підшипник, виходячи з умови (3.8), тобто розрахункова динамічна вантажопідйомність повинна бути меншою за паспортну вантажопідйомність вибраного підшипника.