Особенности проектирования подшипниковых узлов

Неточность монтажа, нагрев, деформации вала могут привести к заклиниванию вращающихся колёс, что, особенно в момент движения, чревато весьма неприятными последствиями. Предотвращение этого достигается различными мероприятиями [ 34, 44].

Схемы установки подшипников зависят от характера нагружения и деформирования валов (рис. 6.5). Применяют фиксированные и плавающие опоры. В фиксированных внутренние и наружные кольца неподвижны в осевом направлении. В плавающих внешнее кольцо может перемещаться в осевом направлении за счёт установки подшипника в специальном стакане с зазором. Плавающей обычно делают ту опору, где меньше радиальная нагрузка. При большом расстоянии между опорами (вал червяка) фиксированная опора для жёсткости имеет два подшипника. Для свободных температурных перемещений подходят радиальные роликоподшипники с цилиндрическими роликами и радиальные шарикоподшипники с незакреплёнными наружными кольцами.

Короткие валы при слабом нагреве можно устанавливать на подшипники враспор, когда один подшипник фиксирует осевое смещение вала в одну сторону, а другой – в другую. Схема с фиксацией подшипников враспор удобна в монтаже, но требует жёстких допусков на линейные размеры и опасна возможным защемлением тел качения при нагреве.

Рис. 6.5. Схемы установки подшипников

При установке враспор для радиальных подшипников оставляют осевой зазор, а для радиально-упорных предусматривают осевую регулировку.

Крепление подшипников на валу и в корпусе выполняют для восприятия осевых нагрузок, действующих на опору.

Для закрепления внутренних колец на валу применяются различные средства (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Способы осевого закрепления внутренних колец

Для фиксации наружных колец применяют различные устройства (рис.6.7).

Рис. 6.7. Способы осевого закрепления наружных колец

Радиально-упорные подшипники требуют осевого регулирования, которое делается смещением наружного кольца (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Осевое регулирование наружных колец

Деформации подшипников качения примерно равны деформациям валов. Поддержание высокой жёсткости подшипниковых узлов обеспечивает точность вращения системы. Максимальную жёсткость имеют точные роликоподшипники.

Жёсткость увеличивается предварительным натягом, суть которого в выборке зазоров и начальном сжатии тел качения. Это достигается взаимным осевым смещением колец (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Способы организации предварительного натяга подшипников

Излишний преднатяг приводит к усилению износа сепаратора из-за набегания на него части тел качения и отставания другой части в связи с разными их диаметрами.

Уплотняющие устройства это специальные детали, выполненные из мягких упругих материалов (мягкие металлы, резина, пластмасса, войлок и т.п.), которые предотвращают вытекание смазки из подшипниковых узлов и попадание в них загрязнения (рис. 6.10).

Манжетные, а также аналогичные им уплотнения с войлочными или металлическими кольцами применяются на низких и средних скоростях, дают плотный контакт подвижных и неподвижных деталей.

Бесконтактные (щелевые и лабиринтные) уплотнения препятствуют протеканию жидкостей и даже газа через каскад щелей и камер. Зазоры и размеры камер назначаются в зависимости от диаметра вала (таб. 6.8)

Рис. 6.10. Основные типы уплотнений

-

Уплотнения, основанные на действии центробежной силы, просты и рациональны, но не обеспечивают полной защиты при остановке машины. Поэтому их применяют при скорости на радиусе сопряжения более 7 м/с, в сочетании с другими, и главным образом для защиты подшипников от загрязнения продуктами износа из общей масляной ванны.

Контрольные вопросы

Что является исходными данными для проектирования опор скольжения?

Какие материалы применяются для вкладышей?

Какие посадки назначаются для установки вкладыша в корпус?

Какие данные необходимо знать для расчёта подшипников качения?

Как в зависимости от реакций опоры назначают тип подшипника?

Какими мерами предотвращается заклинивание опор валов?

В чём различие фиксированной и плавающей опор?

Какие способы существуют для закрепления внутренних и наружных колец подшипников?

Как выполняют осевое регулирование радиально-упорных подшипников?

Как и за счёт чего увеличивается жёсткость подшипниковых узлов?

Какие существуют уплотняющие устройства подшипниковых узлов?