Справочник

Предварительный натяг в опорах и дуплексация подшипников качения

1. Предварительный натяг в опорах с подшипниками качения

Зазоры в подшипниках и упругие деформации его деталей при работе под действием нагрузки вызывают осевые и радиальные вибрации вала, которые в ряде машин и механизмов недопустимы. Жесткость опор на подшипниках качения может быть значительно повышена при создании предварительного натяга. В обычных подшипниках относительное осевое смещение колец под действием осевой нагрузки слагается из свободного перемещения в пределах имеющейся в подшипнике осевой игры, а также от упругой деформации рабочих поверхностей в местах контакта тел качения с дорожками качения. Сущность предварительного натяга заключается в том, что пара подшипников получает предварительную осевую нагрузку, которая ликвидирует осевую игру в комплекте, создавая начальную упругую деформацию в местах контакта рабочих поверхностей колец с телами качения. Если затем к подшипнику приложить рабочую осевую нагрузку, то относительное перемещение его колец вследствие дополнительной деформации рабочих поверхностей будет значительно меньше, чем до создания предварительного натяга.

Предварительный натяг вызывает одинаковую деформацию в обоих подшипниках, а вал на участке установки пары подшипников испытывает растяжение от нагрузки Ао (рис. 1, а).

Опора на подшипниках с предварительным натягом

Рис. 1. Опора на подшипниках с предварительным натягом до (а) и после (б) приложения рабочей осевой нагрузки А

После приложения рабочей осевой нагрузки А увеличивается нагружение подшипника 1 (рис. 1, б) и уменьшается нагружение подшипника 2, а растягивающее усилие на валу уменьшается на величину Т. В результате давление на шарики подшипника 2 составит Ао–Т, а давление на шарики подшипника 1 будет А+Ао–Т. По мере увеличения осевой рабочей нагрузки А при определенном соотношении сил подшипник 2 и вал будут полностью разгружены от усилия, а подшипник 1 будет находиться только под действием внешней осевой нагрузки А.

Предварительный натяг увеличивает внутреннее трение в подшипниках (особенно конических), однако под действием рабочей нагрузки создание предварительного натяга на внутреннее трение практически не влияет.

По мере износа тел и дорожек качения в процессе эксплуатации предварительный натяг будет уменьшаться, и если не принять соответствующие меры, то в подшипнике образуется осевая игра на величину зазора. Для сохранения в подшипниковых узлах предварительного натяга в процессе эксплуатации, предусматривают в них компенсирующие устройства, поддерживающие предварительный натяг на постоянном уровне, что сохраняет работоспособность механизма (шлифовального шпинделя станка).

Минимальный предварительный натяг для радиально-упорных подшипников:

где Fr – радиальная нагрузка на подшипник, Н; Fa – осевая нагрузка, Н; α° – угол контакта.

Знак «+» относится к подшипнику, воспринимающему действующую осевую нагрузку; знак «–» – к подшипнику, который под действием внешней осевой нагрузки разгружается от усилий предварительного натяга. Усилие предварительного натяга А0min выбирают по наибольшему из двух полученных значений.

Предварительный натяг подшипников обычно заключается в принудительном смещении одного из колец подшипника в осевом направлении относительно другого кольца на величину, соответствующую требуемому предварительному натягу. Это достигается приложением постоянной предварительной нагрузки.

С предварительным натягом устанавливают подшипники шариковые радиальные, радиально-упорные, роликовые конические, а также подшипники с короткими цилиндрическими роликами типа 3182000, монтируемые на конусную шейку вала с натягом, способным вызвать расширение внутреннего кольца и полностью ликвидировать в подшипнике радиальный зазор.

Основные методы выполнения предварительного натяга у радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников: при помощи прокладок или втулок разной длины (рис. 2, а), путем осевого сжатия друг с другом наружных и внутренних колец; с помощью пружин, опирающихся на кольцо подшипника (рис. 2, б); регулирующей гайкой (рис. 2, а), доведенной до соприкосновения с кольцом подшипника и затем завернутой на заранее установленный угол, исходя из требуемого осевого смещения кольца, или крышкой. Сборка должна быть выполнена с учетом компенсации погрешностей колец подшипников.

Создание предварительного натяга с помощью

Рис. 2. Создание предварительного натяга с помощью: а – втулок различной длины; б – пружин

Подшипники, работающие с предварительным натягом, должны быть тщательно подобраны попарно, с минимальной разницей допусков на ширину колец и отклонениями от параллельности торцовых поверхностей, а также с минимальными значениями радиального биения посадочных цилиндрических поверхностей и осевого биения торцов, т.е. должна быть произведена их дуплексация.

2. Дуплексация подшипников

Дуплексация подшипников – подбор комплекта шариковых радиально-упорных подшипников по параллельности беговой дорожки и торцов, доработка по точности посадочных поверхностей деталей, их соединяющих, для выбора зазоров (рис. 3).

Дуплексация подшипников

Рис. 3. Дуплексация подшипников: а – определением размера внутреннего кольца; б – определением размера наружного кольца

Точность сопрягаемых с подшипниками деталей должна соответствовать указанной в чертежах точности подшипников, применяемых в сборочной единице. Например, цилиндричность и конусность отверстия шариковых радиально-упорных подшипников для внутришлифовального шпинделя станка, параллельность беговой дорожки и торцов, радиальное биение и параллельность торцов подшипников – не более 0,5 мкм. Допуск точности шариков по размеру и форме – не более 0,125 мкм. Разброс угла контакта шариков с дорожками качения – не более 1-2° у пары подшипников.

При дуплексированной установке этой пары подшипников необходимо обеспечить точность шеек шпинделя и посадочных отверстий в корпусе под подшипники: круглость – 0,5-2 мкм, овальность – 1-3 мкм, радиальное биение относительно оси – 1-2 мкм, несоосность отверстий под подшипники в корпусе – 2 мкм на длине 400 мм, шероховатость поверхности – Ra=0,025-0,1 мкм. В зависимости от радиального размера подшипников величина осевого усилия, которым обеспечивается предварительный натяг подшипников, может изменяться от 30 до 60 кГ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *