Условные обозначения подшипников качения

Подшипники имеют условные обозначения, составляемые из цифр и букв.

Две первые цифры, считая, справа, обозначают для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм внутренний диаметр подшипников, деленный на 5 (иначе для обозначения размера пришлось бы занять три цифры). Третья цифра справа совместно с седьмой обозначает серию подшипников всех диаметров, кроме малых (до 9 мм). Основная из особо легких серий обозначается цифрой 1, легкая – 2, средняя – 3, тяжелая – 4, легкая широкая – 5, средняя широкая – 6 и т.д.

Четвертая справа цифра обозначает тип подшипника:

радиальный шариковый однорядный 0

радиальный шариковый двухрядный сферический 1

радиальный с короткими цилиндрическими роликами 2

радиальный роликовый двухрядный сферический 3

роликовый с длинными цилиндрическими

роликами или иглами 4

роликовый с витыми роликами 5

радиально-упорный шариковый 6

роликовый конический 7

упорный шариковый 8

упорный роликовый 9

Нули, которые должны стоять левее последней значащей цифры, отбрасывают, что позволяет сократить обозначения для наиболее распространенных подшипников.

Пятая и шестая справа цифры, вводимые не для всех подшипников, обозначают их конструктивные особенности, например угол контакта шариков в радиально упорных подшипниках, наличие стопорной канавки на наружном кольце, наличие встроенных уплотнений и т.д.

Цифры 6; 5; 4 и 2, стоящие через тире (разделительный знак) перед условным обозначением подшипника, обозначают его класс точности, в порядке возрастания точности. Класс 0 не указывается.

Примеры обозначений подшипников класса точности 0: шариковые радиальные однорядные с внутренним диаметром 50 мм легкой серии 210, средней – 310, тяжелой – 410. Роликоподшипники с внутренним диаметром 80 мм, с короткими цилиндрическими роликами и бортами на внутреннем кольце легкой серии – 2216, средней – 2316, тяжелой – 2416, конические легкой серии – 7216, легкой широкой – 7516, средней – 7316, средней широкой – 7616.

Первый из указанных в примерах подшипников при классе точности 5 имеет обозначение 5-210.

Материалы

Шариковые и роликовые подшипники изготавливают из высококачественных сталей, способных противостоять сложным сосредоточенным и переменным напряжениям. Это специальные шарикоподшипниковые стали ШХ 6, ШХ 9, ШХ 15, ШХ 15СГ, с содержанием углерода 1,05 … 1,15 %, марганца 0,2 … 1,2 %, хрома 0,4 … 1,65 %.

Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников качения

Элементы подшипников (шарики, ролики и дорожки колец) работают при циклически меняющейся нагрузке. Основными видами разрушений являются усталостное выкрашивание рабочих поверхностей, смятие рабочих поверхностей дорожек, задиры и абразивное изнашивание из-за попадания пыли и грязи, разрушение сепараторов и колец.

При нарушении работоспособности подшипников появляется шум.

Основными критериями работоспособности подшипников качения являются долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъемность для неподвижных и медленно вращающихся подшипников при частоте вращения п ≤ 10 мин ^-1.

Порядок подбора и проверка па долговечность подшипников качения

Подшипники качения подбирают по каталогу в зависимости от характера действующей нагрузки и диаметра вала. Выбранный подшипник качения проверяют на долговечность при базовой динамической радиальной грузоподъемности С_r.

Базовая динамическая грузоподъемность – постоянная нагрузка, которую подшипник может воспринимать при базовом ресурсе 1 млн оборотов.

Долговечность подшипника – число оборотов, млн. об., которое одно из его колец делает относительно другого до начала усталостного разру­шения материала тел качения или колец.

Базовую долговечность определяют при 90 % надежности (из 100 подшипников могут разрушиться 10) по формуле

, (5.20)

где С_r – базовая динамическая радиальная грузоподъемность подшипника (определяется по каталогу для выбранного подшипника);

Р_r – эквивалентная динамическая радиальная нагрузка на подшипник;

р – показатель степени (р = 3 для шариковых подшипников, р= 10/3 для роликовых.)

Тогда скорректированный расчетный ресурс подшипника в миллионах оборотов L_a будет

, (5.21)

где a₁ – коэффициент долговечности при надежности отличной от 90 %;

a₂₃ – коэффициент, учитывающий влияние свойств металла подшипника и условия эксплуатации (по ИСО качество металла и условия эксплуатации учитываются самостоятельными коэффициентами a₂ и a₃, где a₂ a₃ = a₂₃).

Требуемая динамическая грузоподъемность равна

, (5.22)

Скорректированный расчетный ресурс подшипника в миллионах оборотов L_a и скорректированный расчетный ресурс подшипника в часах L_h связаны соотношением

. (5.23)

Условие пригодности подшипника: L_h ≥ L_h.потр, где L_h.потр – требуемый ресурс работы подшипника.

Если условие не выполнено, следует выбрать подшипники следующей серии.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников

P_r = (XVF_r + YF_a)K_δ K_т, (5.24)

где X, Y – коэффициенты радиальной и осевой динамической нагрузки соответственно выбираются в зависимости от типа подшипника и соотношения осевой и радиальной нагрузок F_а / F_r;

V – коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца, V = 1,2 при вращении наружного кольца);

K_δ – динамический коэффициент, учитывающий влияние перегрузок на долговечность;

K_т – коэффициент, учитывающий влияние температуры (K_т = 1 при температуре ниже 100 °С).

Необходимо учитывать, что при выборе радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников, а также конических роликоподшипников осевая нагрузка не оказывает влияния на величину эквивалентной нагрузки до тех пор, пока не превысит определенной величины, определяемой отношением , где е – параметр осевого нагружения, значение которого приводится в справочниках. Следовательно, при расчет ведут на действие только одной радиальной нагрузки, т.е. принимают X = 1 и Y = 0.

В радиально-упорных подшипниках при действии на них даже только радиальных нагрузок возникают осевые силы S, определяемые по формулам:

для конических роликоподшипников – S = 0,83 e F_r;

для радиально-упорных шарикоподшипников – S = e F_r.

В связи с этим осевые нагрузки, действующие на радиально-упорные подшипники, должны определяться с учетом действия, как внешних усилий, так и внутренних в зависимости от относительного расположения подшипников.

При действии только радиальной нагрузки для подшипников с короткими цилиндрическими роликами расчет ведут по формуле

P_r = VF_r K_δ K_т. (5.25)

Рекомендации по выбору расчетных коэффициентов приведены в справочниках.

При частоте вращения п ≤ 10 мин^-1 действующую нагрузку рассматривают как статическую и расчет ведут по статической грузоподъемности С_0r, приведенной в каталоге:

С_0r ≥ P_0r, (5.26)

где P_0r – эквивалентная статическая радиальная нагрузка,

P_0r = X₀ F_r + Y₀ F_a, (5.27)

где F_а, F_r – радиальная и осевая составляющие нагрузки, действующей на подшипник;

X₀ – коэффициент статической радиальной нагрузки;

Y₀ – коэффициент статической осевой нагрузки.

Конструкции подшипниковых узлов

По способу фиксации осевого положения вала опоры разделяются на фиксирующие и плавающие.

Плавающие опоры воспринимают только радиальную силу, так как допускают осевое перемещение вала.

Фиксирующие опоры ограничивают осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях, воспринимают радиальную и осевую силы. В качестве фиксирующих опор применяют радиальные шариковые и радиально-упорные шариковые и роликовые подшипники, при этом их кольца должны фиксироваться на валу и в корпусе для восприятия осевых нагрузок.

В случае, когда обе опоры фиксирующие, радиально-упорные подшипники могут устанавливаться по двум основным схемам, показанным на рис. 5.8. Если от осевых сил, возникающих в подшипниках, вал сжимается (рис. 5.8, а), то такая схема установки называется «враспор» (или схема «Х»), а если от этих сил вал растягивается (рис. 5.8, б), такая схема называется «врастяжку» (или схема «О»).

В силу конструктивных особенностей подшипники, установленные «враспор», искусственно уменьшают расстояние между опорами, что благоприятно влияет на прочность и жесткость вала в случае приложения нагрузки между опорами (червяки, косозубые и ведомые конические зубчатые колеса). Если нагрузка приложена на консоли (ведущие конические зубчатые колеса), то целесообразнее использовать схему «врастяжку», у которой расстояние между опорами искусственно увеличивается, что обеспечивает большую жесткость конструкции и меньшие нагрузки на подшипники.

Обе эти схемы рекомендуются только для коротких валов, т.к. у длинных валов (из-за теплового расширения материала вала) подшипники может заклинить. Для схемы «враспор» длина вала должна быть не более 6…8 диаметров под подшипник; для схемы «врастяжку» – не более 8…10 диаметров.

Для относительно длинных валов (L/D > 10) одну опору делают фиксирующей в обоих направлениях, а другую плавающей.

а) б)

Рис. 5.8. Схема действия нагрузок на конические подшипники:

а) – «враспор»; б) – «врастяжку»

Фиксирующие опоры ограничивают осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях. Плавающие опоры допускают осевое перемещение в обе стороны (рис. 5.9; 5.10). В плавающей опоре внутреннее кольцо закреплено с обеих сторон, наружное свободно.

Рис. 5.9. Схема установки вала, когда осевая нагрузка на вал не передается.

Роликовые радиальные подшипники осевую нагрузку не воспринимают:

1 – манжета; 2 – маслоотражательные кольца

Рис. 5.10. Схема осевой фиксации на двух опорах «враспор»:

1 – манжета; 2 – маслоотражательные кольца