Что необходимо сделать при установке подшипников качения

Монтаж подшипников качения

Монтаж подшипников качения

Конструкция подшипниковых узлов должна обеспечить наиболее удобный и производительный монтаж и демонтаж узла, исключающий необходимость подгонки.

Как правило, подшипники с посадочными натягами следует устанавливать (на валу или в корпусе) заранее; соединение узла в целом должно производиться по посадочным поясам, на которых имеются зазоры.

Посадки с натягом одновременно на валу и в корпусе усложняют сборку.

Посадки с зазором и переходные целесообразно дополнять осевой затяжкой обойм.

Рассмотрим основные приемы сборки для простейшего случая установки концевого подшипника с фиксацией его на валу и в корпусе с помощью кольцевых стопоров.

Осевая сборка

Подшипник предварительно надет на вал и зафиксирован с одной стороны буртиком, с другой — кольцевым стопором 1.

Вал вместе с подшипником вводят в корпус (вид б) до упора в кольцевой стопор 2, предварительно установленный в корпусе, после чего узел замыкают стопором 3, заранее заведенным за подшипник.

Этот способ наиболее правилен, если подшипник сажают на вал с натягом, а в корпус — по посадке Н7, и применим также, когда подшипник сажают на вал и в корпус по посадкам h6 и Н7.

Способ нецелесообразен, если подшипник устанавливают в корпусе с натягом. Здесь сила запрессовки передается телами качения. Операция запрессовки осложняется необходимостью манипулировать с двумя деталями — валом и корпусом, которые могут иметь большие габариты.

Подшипник предварительно устанавливают и фиксируют в корпусе стопорами 4, 5. В отверстие подшипника вводят вал и фиксируют стопором 6.

Этот способ является наиболее правильным, когда подшипник устанавливают в корпусе с натягом, а на валу — по посадке h6, и применим также, когда подшипник сажают на вал и в корпусе с зазором.

Способ нецелесообразен, если подшипник установлен на валу с натягом.

Вал, поддерживаемый другим подшипником (на рисунке не показан), устанавливают в корпус до совмещения посадочных поверхностей на валу и в корпусе. В кольцевое пространство между валом и корпусом вводят подшипник. Сборка заканчивается установкой замыкающих стопоров.

Способ применим, если подшипник установлен на валу и в корпусе с зазором, ограниченно применим, если одна из посадок (на валу или в корпусе) с зазором, и неприменим, если подшипник установлен с натягом на валу и в корпусе.

Радиальная сборка

Вал с заранее установленным и зафиксированным подшипником (вид д) укладывают в нижнюю половину разъемного корпуса и накрывают верхней половиной. Подшипник фиксируют в корпусе чаще всего заплечиками.

Возможны любые типы и сочетания посадок на валу и в корпусе. Обычно применяют установку в корпус по посадкам с зазором, по переходным посадкам или на посадках с небольшим натягом. Применение посадок с большим натягом затруднено ввиду необходимости обеспечить точное совпадение плоскостей разъема с центром подшипника и опасности перетяжки подшипника при ошибочном смещении плоскости разъема относительно центра подшипника.

Монтаж парных установок

Рассмотрим установку вала-шестерни с затянутыми на нем через дистанционную втулку подшипниками (рис. 799, а). Вал фиксируется в корпусе крышкой 1 и кольцевым стопором 2, установленным в канавке наружной обоймы малого подшипника.

Вал в сборе с подшипниками вводят в корпус и фиксируют стопорным кольцом 2 и привертной крышкой 1. Важно, чтобы первый (по ходу монтажа) подшипник заходил в свое посадочное отверстие раньше, чем втором подшипник в свое. Иначе вал может перекоситься, и сборка станет невозможной.

Посадка подшипников на вал при этом способе может быть любой. Посадка подшипников в корпус — предпочтительно переходная или с незначительным натягом.

Подшипники предварительно устанавливают в корпус с заведенной между ними дистанционной втулкой. Крайний подшипник фиксируют в корпусе кольцевым стопором 2 и крышкой 1, после чего в отверстия подшипников вводят вал. Сборка завершается затяжкой гайки 3 вала.

Передний (по ходу монтажа) посадочный пояс вала должен заходить в отверстие своего подшипника раньше, чем второй посадочный пояс в отверстие своего.

Посадка подшипников в корпус может быть любой (плавающий правый подшипник, разумеется, должен быть установлен по посадке не выше Js7). Посадка подшипника на вал — g6 или h6. Сборка по этому способу сложнее, чем по способу 1. Особенно затрудняет сборку необходимость предварительной установки дистанционной втулки при монтаже подшипников в корпус.

Способ 3 (смешанный). На вал (вид г) заранее устанавливают задний (по ходу монтажа) подшипник и дистанционную втулку, а в корпус устанавливают фиксирующий подшипник.

Вал вводят в корпус, причем хвостовик вала входит в отверстие фиксирующего подшипника. а задний подшипник — в посадочное гнездо корпуса. Сборка завершается затяжкой гайки вала.

Посадки заднего подшипника на вал и фиксирующего подшипника в корпус могут быть любыми. Посадка фиксирующего подшипника на вал — g6 или h6. Посадка заднего подшипника в корпус должна быть G6, Н6 или Js6.

Способ монтажа тесно связан с системой крепления подшипников, с конструкцией и расположением элементов, фиксирующих подшипники на валу и в корпусе (рис. 800). Система (а) крепления подшипников допускает применение только способа 1, система (б) — способа 2, система (в) — способа 3, системы (г, д) — способов 2 и 3. Конструкция (е) допускает применение любого из трех способов.

Таким образом, существует тесная взаимосвязь между системой крепления подшипников и системой посадок на валу и в корпусе.

Условия сборки и выбранный наиболее удобный и производительный способ сборки определяют систему крепления подшипников и допустимые посадки подшипников на вал и в корпус, которые могут и не совпадать с посадками, необходимыми по условиям надежной работы узла.

Если же исходить из условий работы узла и назначить оптимальные для данных условий посадки, то это определит систему крепления подшипников и способ сборки, который в данном случае может быть и не самым удобным и производительным.

Практически часто приходится выбирать вариант, обеспечивающий соблюдение важнейших условий правильной работы узла и не слишком усложняющий сборку.

Облегчает сборку введение осевой затяжки подшипников на валу и в корпусе. Силовая затяжка вполне заменяет посадки с натягом и позволяет применять более свободные посадки без ущерба для работоспособности узла и при более удобной сборке.

Самоустанавливающиеся подшипники

Самоустанавливающиеся подшипники применяют, когда:

1) технологически невозможно обеспечить полную соосность опор (опоры, расположенные в различных корпусах или в частях корпусов, недостаточно точно зафиксированных одна относительно другой);

2) корпусные детали нежесткие и деформируются под действием рабочих сил (тонкостенные корпуса, например, корпуса из листовых материалов);

3) вал вследствие недостаточной жесткости или больших действующих на него радиальных сил деформируется под нагрузкой (длинные валы с не вполне отбалансированными роторами).

Применение жестких подшипников в подобных случаях нередко приводит к защемлению тел качения, односторонней нагрузке на подшипник, во много раз превышающей рабочие нагрузки, и вызывает быстрый износ и выход подшипников из строя. Особенно резко выражены эти явления в подшипниках, в которых по форме тел качения и беговых дорожек не обеспечивается самоустановка (роликовые подшипники с цилиндрическими и коническими роликами). Шариковые подшипники несколько лучше компенсируют перекосы вследствие имеющегося у них углового зазора.

Применение самоустанавливающихся подшипников целесообразно и в тех случаях, когда нет видимых источников перекосов и несносности. Производственные неточности, погрешности монтажа, трудноучитываемые тепловые деформации системы — все это может создать в подшипниках местные нагрузки, от которых можно избавиться приданием подшипникам свободы установки.

Самоустанавливаемость является действенным средством повышения надежности тяжелонагруженных и быстроходных подшипников качения.

Однорядные шариковые подшипники со сферической рабочей поверхностью наружной обоймы (рис. 801, а) сейчас почти не применяют, так как подшипники этого типа отличаются пониженной несущей способностью, склонностью к защемлению шариков при приложении осевой нагрузки и недостаточно точной фиксацией вала в осевом направлении.

По тем же причинам редко применяют однорядные роликовые подшипники с бочкообразными роликами (вид б). Наиболее распространенный тип самоустанавливающегося подшипника — двухрядный шариковый подшипник с шахматным расположением шариков (вид в).

По форме дорожки качения эти подшипники мало приспособлены к восприятию осевых нагрузок. Повысить осевую несущую способность можно путем разноса шариков, сопровождающегося переходом поверхностей контакта на участки сферы, расположенные под большим углом к поперечной плоскости симметрии (вид г).

Самоустанавливающиеся роликовые подшипники выполняют в виде двухрядных подшипников с бочкообразными роликами (вид д).

Сфероконические самоустанавливающиеся подшипники применяют в одиночной установке (вид е) как упорные, а в парной установке (вид ж) — как радиально-упорные. Для правильной работы спаренных установок необходимо точно выдерживать расстояние между подшипниками, обеспечивая совпадение центров сферических поверхностей качения.

Предпочтительнее установка стандартных подшипников в сферические корпуса (рис. 802). Способ применяют, как правило, для многоопорных установок (с двумя и большим числом подшипников). Ограничений в типе подшипников нет.

В таких установках тела качения работают в условиях чистого качения, тогда как у самоустанавливающихся подшипников при перекосах происходит периодическое (при больших частотах вращения — высокочастотное) перемещение тел качения по сферической поверхности (скобление), сопровождающееся усиленным износом.

Отношение диаметра сферы к наружному диаметру подшипников в парных установках делают равным D_сф/D = 1,25—1,3 (вид а). Это соотношение обеспечивает благоприятную ориентацию несущих поверхностей сферы относительно осевой и радиальной нагрузок. При больших осевых нагрузках отношение D_сф/D повышают до 1,4—1,5 для увеличения высоты h несущей части сферы (вид б).

При повышенной осевой нагрузке одностороннего действия сферу делают асимметричной (вид в), развивая ее несущую поверхность h.

Для обеспечения самоустанавливаемости необходим подвод смазки (предпочтительно под давлением) к сферическим опорным поверхностям. В труднодоступных местах применяют твердые смазочные материалы.

Источник

Установка подшипников качения: рекомендации по правильному монтажу на вал и в корпус

Установка подшипников качения: рекомендации по правильному монтажу на вал и в корпус

Предварительная подготовка к установке подшипников

Замеры производятся в нескольких местах с тем, чтобы, помимо величины диаметра, установить величину овальности и конусности посадочного места. Размер определяется как среднее арифметиче­ское трех измерений в каждой из плоско­стей с поворотом последовательно на треть окружности (120°).

Подшипники монтируются на вал ротора и в корпус (подшипниковый щит) с определенным натягом или зазором. Разность между диаметром отверстия подшипника и диаметром вала в пользу первого называется зазором. Если же диаметр вала больше, чем диаметр отверстия подшипника, то разность между ними называется натягом. Характер и величина натяга или зазора при сопряжении двух деталей называется посадкой.

При анализе замеров следует помнить, что чаще всего, если технической документацией и конструкцией узла не предусмотрено иное, при установке подшипника одно его кольцо должно иметь прессовую посадку с натягом в 0,01—0,03 мм, а другое — посадку скольжения с зазором от 0 до 0,03—0,04 мм.

Прессовую посадку внутреннего кольца подшипника и скользящую наружного его кольца применяют в случаях, когда вращающейся деталью является вал (например, валы коробки перемены передач, главной передачи трансмиссии и др.).

Если деталь узла вращается на неподвижной шейке (например, на ступице колеса), то прессовую посадку должно иметь наружное кольцо подшипника, а скользящую — внутреннее.

При прессовой посадке кольца предупреждается износ вращающейся детали (шейки вала, ступицы и др.), а при скользящей посадке другого кольца оно может несколько проворачиваться, что устраняет одностороннюю нагрузку тел качения на кольцо, уменьшает его износ и повышает общий срок эксплуатации подшипника.

Встречаются и конструкции с одновременной посадкой и наружного, и внутреннего кольца, что следует учесть при интерпретации результатов замеров и подборе монтажной оснастки.

Посадочное место так же можно промерять специальным калибром нужного размера, при этом применять сам подшипник не рекомендуется.

Нормальная высота упорного бурта (заплечика) сопрягаемой детали должна быть приблизительно равна половине толщины кольца подшипника. Это необходимо для того, чтобы за незакрытую заплечиком поверхность боковины кольца можно было осуществить захват съемником для извлечения подшипника. Для фиксации в осевом направлении кроме заплечиков могут применяться распорные втулки, пружинные стопорные кольца, различные гайки и др.

Подготовка подшипника к установке

Если есть такая возможность, то под фактические размеры вала или корпуса следует произвести селективный подбор подшипника из нескольких. Выбор следует остановить на подшипнике, у которого размеры наружного и внутреннего колец в сочетании с реальными размерами посадочного места обеспечат необходимую посадку. Это позволит избежать чрезмерно свободной или недопустимо плотной посадки, а значит, избежать ненормальной работы подшипника, в т.ч. перегрева из-за уменьшения необходимого радиального зазора в нем.

Удаление поверхностного консервационного слоя производится салфеткой, не оставляющей ворс.

При использовании разогретого масла или антикоррозионного состава следует поддерживать их температуру на уровне около 80 °С, при этом повышение температуры выше 120 °С не допустимо, поскольку может произойти отпуск колец и тел качения, что резко снизит долговечность подшипника. Внешне отпуск не определить (цвета побежалости появляются при гораздо больших температурах), а фиксацией падения твердости посредством специального прибора на данном этапе никто как правило не занимается – именно поэтому стоит четко контролировать температуру моющего состава.

Расконсервация подшипника может проводится от 10 до 20 минут, в течение которых его полезно периодически встряхивать и немного прокрутить на финальном цикле полоскания, а после – высушить в месте, недоступном для пыли.

После высыхания подшипник для кратковременного хранения необходимо до момента монтажа положить в чистый полиэтиленовый пакет (мешочек) для защиты от пыли. Если до установки подшипника ожидается более двух часов, то его рекомендуется завернуть в чистую бумагу и убрать в картонную упаковку на хранение. Если время хранения после расконсервации превысило два часа, перед установкой подшипника рекомендуется провести его проверку на отсутствие следов коррозии.

Смазка подшипника должна выполняться перед монтажом в соответствии с рекомендациями производителя. Маркировка подшипника по отечественному формату может содержать сведения о требуемой пластичной смазке. Для ЦИАТИМ-201, которая принята по умолчанию стандартной смазкой подшипников, маркировка не применяется. Для остальных вариантов применяется маркировка с буквой «С»:
С1 – ОКБ-122-7
С2 – ЦИАТИМ-221
С3 – ВНИИНП-201
С4 – ЦИАТИМ-221С
С5 – ЦИАТИМ-202
С6 – ПФМС-4С
С7 – ВНИИНП-221
С8 – ВНИИНП-235
С9 – ЛЗ-31
С10 – № 158
С11 – СИОЛ
С12 – ВНИИНП-260
С13 – ВНИИНП-281
С14 – ФИОЛ-2У
С15 – ВНИИНП-207
С16 – ВНИИНП-246
С17 – ЛИТОЛ
С18 – ВНИИНП-233
С20 – ВНИИНП-274
С21 – ЭРА
С22 – СВЭМ
С23 – ШРУС-4
С24 – СЭДА
С25 – ИНДА
С26 – ЛДС-3
С27 – ФАНОЛ
С28 – Chevron SRI-2
С29 – РОБОТЕМП
С30 – ЮНОЛА
С31 – ЛИТИН
С32 – № 158М
С33 – ФИОЛ-2МР
С34 – ШРУС-4М
С35 – BERUTOX FE 18 EP
С36 – ВН-14

Производители подшипников некоторые типы своих изделий делают необслуживаемыми. На пары трения в таких подшипниках в заводских условиях со строгим контролем нанесена особая смазка на весь срок службы. Проводить расконсервацию подшипников описанным выше способом и самостоятельно смазывать не рекомендуется, так как бензин (керосин) или разогретое масло будут способствовать выносу заводского смазывающего состава, а добавление пластичной смазки приведёт к снижению эффективности заводской трибологической системы подшипника.

Закрытые необслуживаемые подшипники достаточно подвергнуть наружной протирке смоченной в бензине салфеткой, не оставляющей ворс.

Правильная установка подшипника

Гидравлические или ручные прессы обеспечивают плавную и ровную установку подшипников с минимальным риском повреждения деталей при использовании соответствующей оправки и аккуратности производства работ.

При установке подшипников монтажное усилие должно передаваться только через напрессовываемое кольцо:

При установке подшипников усилие запрессовки передается равномерно на всю окружность соответствующего кольца подшипника через специальный монтажный стакан. Если нет такого стакана, то можно использовать ровно отторцованую трубу из незакаленной стали с подходящими внутренним и наружным диаметрами. На свободном конце трубы следует установить заглушку со сферической наружной поверхностью, к которой и надлежит прилагать усилие. Разумеется, внутренняя поверхность трубы должна быть чистой и сухой для исключения попадания загрязнений любого вида в подшипник при выполнении работ.

Необходимые меры предосторожности для исключения попадания в подшипник загрязнений следует предпринимать на всех этапах: при подготовке подшипника и сопрягаемой детали, при установке и сопутствующих операциях, вплоть до полного окончания работ с собираемым узлом или агрегатом.

И, наконец, квалифицированная установка подшипников с соблюдением соосности, правильной посадкой, и регулировкой является еще одним ключевым фактором беспроблемной эксплуатации и залогом большого ресурса.

Установка подшипника нагревом

Нагрев зачастую значительно облегчает установку подшипников, так как при этом используется свойство металла расширяться при повышении температуры. Установка подшипников крупных габаритов в холодном состоянии невозможна, так как требуемое усилие значительно возрастает с увеличением размеров.

При установке подшипника на вал нагревается сам подшипник, при этом, как правило, достаточно разницы температур от 60 до 80 °C между окружающей средой и нагретым внутренним кольцом.

При установке подшипника в корпус нагреву подвергается последний. Температурная разница при этом находится в прямой зависимости от степени натяга и диаметра посадочного места. Обычно достаточно умеренного нагрева.

Как и в случае с расконсервацией и промывкой, температуру подшипника в любом случае не стоит поднимать выше 120 °C для предотвращения отпуска колец и тел качения с последующим существенным снижением срока службы. Нагрев подшипника так же не должен превышать температурные ограничения для сопряжённых компонентов, таких, например, как неметаллические уплотнения.

Нагрев подшипника производится в масляной ванне или с помощью индукционного нагревателя.

Современные специальные индукционные нагреватели, применяемые для установки подшипников с нагревом, обладают рядом преимуществ:

Встречающиеся рекомендации использовать сильное охлаждение для монтажа подшипников неизбежно приводят к образованию конденсата с риском возникновения коррозии. Поэтому, например, SKF не рекомендует прибегать к такому способу.

Проверка качества установки подшипников

После установки подшипника следует проверить правильность выполненных работ. Если осуществлялся монтаж подшипника нагревом, то проверку необходимо осуществлять после полного охлаждения детали до температуры окружающей среды.

Если инструментальный контроль не доступен, то при прослушивании следует обратить внимание на следующие явные признаки недостатков выполненных работ и недопустимого состояния подшипникового узла:

При выявлении неправильной установки подшипников их демонтируют при помощи специального съемника и ставят заново с устранением допущенных ранее ошибок и / или заменой деталей.

Правильная установка подшипников требует определенной квалификации в части слесарных навыков, точного измерительного инструмента и специальной оснастки, высокой аккуратности проведения работ с соблюдением установленных правил.

Необходимые меры для исключения попадания в подшипник загрязнений следует предпринимать на всех этапах работ вплоть до полной сборки машины.

Так же необходимо выполнить установку подшипников и все сборочные операции с учетом конструктивных особенностей таким образом, чтобы смазка нужного качества была в достаточном объеме, самопроизвольно не вытекала и не разбрызгивалась.

Подшипники в нормальном состоянии при работе создают тихий, непрерывный и равномерный шум, вибрации, прихваты и толчки в сборочной единице должны отсутствовать, а температура подшипников как правило не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 30°С.

Проверки и обслуживание после установки подшипников должны выполняться с учетом рекомендаций производителя.

Источник

Установка подшипников на вал и в корпус

1. Конструкция мест вала и корпуса под шарикоподшипники

Кольца подшипников являются весьма нежесткими деталями. При продвижении подшипника по валу внутреннее его кольцо под действием неравномерно приложенных внешних сил и сил трения может деформироваться. Чтобы выправить положение подшипника, внутреннее его кольцо следует довести до упора и прижать к буртику вала. Очевидно, что буртик вала должен быть выполнен строго перпендикулярно к оси посадочной шейки вала.

Упорные буртики на валах и в отверстиях корпусов или стаканов (рис. 1) должны быть такой высоты t, чтобы торцы колец подшипников имели достаточно хорошую опорную поверхность и при работе не касались сепаратора подшипника. Поэтому упорные буртики не должны быть чрезмерно большими. В табл. 1 указана наименьшая высота заплечиков в зависимости от размера радиуса r на торце наружного или внутреннего посадочного диаметра подшипника.

Таблица 1. Наименьшая высота заплечика t_min

Рис. 1. Схема установки шарикоподшипника: а – в корпус; б, в – на вал

Высота заплечиков t_min определяется размером радиуса r:

Числовые значения радиуса r на торце посадочного диаметра подшипника для каждого типа и размера подшипника приведены в каталогах подшипников.

Высота заплечика может быть больше tmin. Однако увеличение t по сравнению с tmin ограничивается условиями демонтажа. Минимальная высота заплечиков для возможности захвата съемником за кольцо подшипника при его демонтаже одинакова для наружного и внутреннего колец подшипника (рис. 1) и ее определяют по табл. 2.

Таблица 2. Минимальная высота заплечиков под съемник

После определения высоты заплечика вычисляют диаметр буртика для вала и корпуса: d1=d+2t – для вала; D1=D–2t – для отверстия.

Другие поверхности смежных деталей должны отстоять от торцов колец подшипников для всех типов подшипников, кроме конических, не менее а=2 ÷ 3 мм (рис. 1, в).

В случае, когда величина заплечиков на валу или в корпусе увеличена, то для демонтажа подшипников необходимо предусмотреть увеличенные фаски или пазы для съемника (рис. 2).

Рис. 2. Пазы под съемник

Переход от посадочного диаметра d к диаметру dt буртика выполняют в виде галтели или канавки с закруглением.

Наибольшее распространение в конструктивном решении получили переходные участки валов в виде канавок. Такое решение обусловлено необходимостью обеспечения шероховатости Ra =0,4 ÷ 1,6 мкм на посадочных поверхностях в местах установки подшипников. Указанную шероховатость целесообразнее всего получить шлифованием. Для выхода шлифовальных кругов на наружных поверхностях валов выполняют канавки (рис. 3, а), а на внутренних поверхностях – проточку канавок у опорных торцов (рис. 3; в, г). Размеры канавок приведены в табл. 6 и 7.

Рис. 3. Переходные участки валов: в виде канавок (а), галтели (б), канавок в корпусе (в, г)

Если отверстие обрабатывается разверткой, то форму проточки берут по рис. 3, в. При шлифовании отверстия и упорного заплечика форма проточки показана на рис. 3, г.

При галтельном переходе (рис. 3, б) радиус R переходного участка вала должен быть меньше радиуса r фаски сопряженного подшипника:

Галтельный переход выполняют, когда посадочную поверхность вала не шлифуют или когда на валу по условиям его прочности нельзя допускать высоких концентраторов напряжений (табл. 5).

Таблица 3. Размеры канавок для вала, мм

Таблица 4. Размеры канавок в отверстиях корпуса, мм

Таблица 5. Галтели и канавки для посадки подшипников качения

rном	r1	rном	r1	rном	b
0,2	0,1	2	1
0,3	0,2	2,5	1,5	0,2-0,8	2
0,4	0,2	3	2	1,0-2,0	3
0,5	0,3	3,5	2	2,5-3,5	4,0-6,0
1	0,6	4	2,5	5	8
1,5	1	5	3
Примечание. В таблице приведен наибольший размер галтели.

2. Конструкция мест вала и корпуса под роликовые подшипники

Особенностью конструкции конического роликового подшипника является то, что сепаратор выступает за пределы наружного кольца на m и n (рис. 4, а).

Это следует учитывать при установке смежных с подшипниками деталей, например, шлицевых гаек (рис. 4, б), или при установке двух рядом расположенных подшипников (рис. 4, в).

Рис. 4. Установка конических роликоподшипников

Смежная деталь должна отстоять от торца наружного кольца конического роликоподшипника на b=4 ÷ 6 мм. Чтобы цилиндрические поверхности смежных деталей не касались сепаратора, высоты h1 и h2 не должны превышать величин: h1=0,1(D–d); h2=0,05(D–d).

Именно поэтому в очень распространенном креплении конического подшипника шлицевой гайкой (рис. 4, б) между торцами внутреннего кольца подшипника и гайки устанавливают дистанционную втулку 1. Примерно половиной своей длины втулка 1 заходит на вал диаметром d, выполненным под установку подшипника, а оставшейся длиной перекрывает канавку для выхода инструмента при нарезании резьбы.

Диаметр вала с буртиком d1=0,16(D+5,25d) и проточки определяется как для цилиндрических роликоподшипников без бурта (рис. 4).

В справочниках по подшипникам приведена сводная таблица, которая, используя вышеизложенное, позволяет выбрать необходимые параметры для подшипниковых узлов по типам подшипников.

3. Установка подшипников качения на вал

Внутренние кольца подшипников качения часто закрепляют на валах посредством только соответствующей посадки (рис. 5, а).

Крепление торцовой шайбой (рис. 5, б) – достаточно надежный и простой способ. Его целесообразно применять, когда на вал действует осевая сила, направленная на растяжение винта, или при относительно большой угловой скорости вращения вала.

Рис. 5. Основные схемы крепления подшипников на валу: а – неподвижное соединение по прессовой посадке; б – торцовой шайбой с винтом и стопорной планкой; в – круглой шлицевой гайкой и стопорной шайбой; г – стопорным кольцом; д – конусной разрезной втулкой и натяжной круглой гайкой и стопорной шайбой

Крепление шлицевой гайкой (рис. 5, в) – весьма распространенный метод крепления подшипников, несмотря на более трудоемкий в изготовлении. Наличие у гайки шлицев и лепестков по диаметру шайбы позволяет фиксировать положение гайки при повороте через каждые 15°, что обеспечивает осевое перемещение гайки примерно на 0,06 мм. Это позволяет более тонко регулировать натяг у спаренных подшипников, особенно при создании предварительного натяга.

Крепление пружинным упорным кольцом (рис. 5, г) – вполне надежный и очень простой способ. В последнее время находит все большее применение. Этот способ крепления используется главным образом при отсутствии осевых сил, нагружающих кольцо.

4. Установка подшипников качения в корпус

Работоспособность, надежность и долговечность подшипников качения зависит не только от материалов и качества изготовления их деталей, но и от того, как они установлены в корпус.

Установка наружных колец в корпус осуществляют по посадкам в системе вала.

Установка вала с подшипниками в корпус может быть выполнена по схемам, приведенным на рис. 6.

Известно, что валы должны удерживаться от осевых смещений, т. е. должны быть зафиксированы в осевом направлении относительно корпуса. Поэтому после определения размеров валов, нагрузок и направления действия сил на опоры выбирают одну из нижеследующих схем осевого фиксирования валов и тип подшипников. Размеры A, B и h деталей узла образуют размерную цепь (рис. 6).

Рис. 6. Схемы монтажа валов с подшипниками в корпус

Схема А. Внутренние кольца обоих подшипников закрепляют неподвижно на валу. В корпусе закрепляют неподвижно только наружное кольцо одного подшипника. Наружное кольцо другого подшипника оставляют незакрепленным, «плавающим» в осевом направлении.

Первую опору называют фиксированной, а вторую – плавающей (рис. 7).

Рис. 7. Конструкция узла опоры с фиксированным подшипником, выполненной непосредственно в корпусе (а) и в стакане с плавающей опорой (б)

Осевая установка валов по схеме А имеет следующие достоинства:

Недостатками этого способа являются:

Осевая установка вала по схеме А может применяться:

Осевая установка вала по схеме А широко применяется в коробках скоростей, в редукторах и в других узлах для валов цилиндрических зубчатых передач.

Радиальная и осевая «игра» валов нарушает точность зацепления конических и червячных пар. Поэтому осевая фиксация валов, на которых имеются конические или червячные колеса и червяки, по схеме А, как правило, не применяют.

Необходимо следить за тем, чтобы оба подшипника нагружались равномерно. Поэтому если опоры нагружены, кроме радиальной, также осевой силой, то для выравнивания нагрузки между обоими подшипниками в качестве «плавающей» выбирают более нагруженную опору.

Если в опорах вала установлены только радиальные подшипники, то подшипником, фиксирующим вал от осевого перемещения и воспринимающим осевую силу, рекомендуется принимать тот, который имеет наименьшую радиальную нагрузку. При наличии упорного или радиально-упорного двухрядного или многорядного подшипника все радиальные подшипники этого вала должны быть плавающими. Оба кольца подшипников, фиксирующих валы от осевого перемещения, а также вращающиеся кольца всех подшипников для предотвращения их проворота по посадочным поверхностям при динамических нагрузках соответственно закрепляют на валах и в корпусах. Это закрепление осуществляют посредством посадок колец на валы и в корпусах с натягом, а также с помощью других различных средств закрепления.

Для осуществления свободных осевых перемещений наиболее подходят радиальные роликоподшипники с цилиндрическими роликами и радиальные шарикоподшипники с незакрепленными наружными кольцами (рис. 7, б).

Для фиксации положения наружных колец радиальных роликоподшипников могут быть использованы пружинные стопорные кольца эксцентрические внутренние для крепления подшипников в корпусе по ГОСТ 13943-86.

Схема Б. В данной схеме в отличие от схемы А в фиксированной опоре вала устанавливают два подшипника (рис. 8). Внутренние кольца подшипников обеих опор закрепляют на валу.

Рис. 8. Конструкция опор с фиксированной парой подшипников, выполненных по схемам «в распор» (а, б) и «в растяжку» (в)

Наружные кольца подшипников, расположенных в фиксированной опоре, закрепляют в корпусе. Наружное кольцо подшипника плавающей опоры оставляют свободным.

В фиксированной опоре радиальные и осевые зазоры сводятся к минимуму соответствующей регулировкой, и «игра» валов почти отсутствует. Жесткость опоры увеличивается. Кроме того, расположение двух подшипников в фиксированной опоре увеличивает и жесткость вала. Эта схема осевой фиксации обладает теми же достоинствами, что и схема А. Единственным ее недостатком является некоторое усложнение фиксированной опоры вала, которое, однако, компенсируется повышением ее жесткости.

Осевую установку валов по схеме Б можно применять при любом расстоянии между опорами валов зубчатых зацеплений цилиндрических, конических и червячных передач.

Выбор фиксированной и плавающей опор производят по рекомендациям, приведенным для схемы А.

Схема В. Торцы внутренних колец обоих подшипников упирают в буртики вала и в торцы других деталей, сидящих на валу. Внешние торцы наружных подшипников упирают в торцы крышек или других деталей, закрепленных в корпус.

Эту схему называют также осевой установкой подшипников «в распор».

Погрешности при изготовлении деталей по размерам А, В и h приводят к изменению зазора. Поэтому на размеры А, В и h устанавливают более жесткие допуски, чем при установке валов по схемам А и Б.

При тепловом удлинении вала, в случае недостаточного зазора а, может произойти заклинивание тел качения подшипников. Поэтому осевое фиксирование по схеме В применяют при относительно коротких валах.

Разность температурных деформаций вала и корпуса можно вычислить по формуле:

где αB и α_k – коэффициенты линейного расширения материала вала и корпуса; Δt_B и Δt_k – изменение температуры вала и корпуса; l₀ – расстояние между внешними торцами подшипников.

Чтобы избежать заклинивания подшипников, необходимо при сборке узла обеспечивать условие α≥δ_t.

Разность α–δ_t назначают в зависимости от типа подшипников и требований точности, предъявляемых к узлу. Так, например, если опорами вала являются радиальные шариковые или роликовые подшипники, на валу расположены цилиндрические зубчатые колеса, то можно допустить значительную осевую «игру» комплекта подшипников на валу. На работу подшипников и зацепления осевая «игра» вала даже до 1…2 мм влияния не окажет и можно принять α–δ_t=1…2 мм. Если же на валу посажены конические или червячные колеса или другие детали, которые должны занимать точное осевое положение, то осевая «игра» вала ограничивается минимальными величинами.

Известно, что если в опоре, состоящей из радиально-упорных шариковых или конических роликовых подшипников, имеется значительный осевой зазор, то нагрузка распределяется между телами качения крайне неблагоприятно. Поэтому для этих подшипников лучше, когда разность α–δt очень мала или даже отрицательна, т. е. образован небольшой натяг.

Короткие валы при отсутствии значительного нагрева можно крепить посредством двух опор. При сборке для предупреждения защемления тел качения в радиальных подшипниках предусматривают минимальный осевой зазор а=0,2 ÷ 0,3 мм между крышкой подшипника и наружным кольцом, а в радиально-упорных – осевую регулировку путем изменения общей толщины набора прокладок б между фланцем крышки подшипника и его корпусом (рис. 9).

После того как установится при работе узла нормальный тепловой режим, зазор уменьшается до нормальных пределов или исчезает. Величину начального зазора а устанавливают обычно для каждого изделия опытным путем.

Рис. 9. Конструкция узла, выполненная по схеме В

Поэтому данная схема осевой фиксации валов применяется при относительно коротких валах и при дуплексировании (подборе пар подшипников для установки с предварительным натягом) упорных шарикоподшипников, которые применяются в быстроходных механизмах по схеме Б.

Схема Г. Внешние торцы внутренних колец подшипников обеих опор упирают в торцы деталей, закрепленных на валу (рис. 10). Внутренние торцы наружных колец подшипников упирают в буртики отверстий корпуса или стаканов, поставленных в корпусе.

Рис. 10. Конструкция узла, выполненная по схеме Г

Эту схему называют также осевой установкой «в растяжку».

При температурном удлинении вала, установленного по этой схеме, расстояние между подшипниками увеличивается, и поэтому заклинивание тел качения не происходит, что является ее достоинством.

Однако между внешними кольцами подшипников и упорными буртиками корпуса может образоваться зазор, который распределяется между внутренними и наружными кольцами подшипников и не нарушает работы подшипников. Однако, при определенных условиях, зазор может достичь предела, который нежелателен для радиально-упорных шариковых и особенно для конических роликовых подшипников.

Поэтому данную схему осевой установки валов применяют, как и предыдущую, при относительно коротких валах.

Если опорами валов служат радиальные шариковые подшипники или сферические шариковые и роликовые подшипники, которые не боятся увеличенных осевых зазоров, то схему Г можно применять и при относительно длинных валах.

Осевая установка валов по схеме Г требует упорных буртиков (стаканов) в отверстиях, а также регулировочных гаек или других устройств и навыков в их регулировке.

Учитывая, что температурные удлинения по величине незначительны и могут быть определены их значения, в некоторых конструкциях используют жесткие пружины, включая тарельчатые, которые поддерживают натяг в подшипниках в заданных пределах. Это позволяет реализовать преимущества данной схемы установки подшипников.

Источник