Внутрішній зазор і попередній натяг підшипників

Швидкий пошук

Підшипники використовуються в конструкціях фіксують або плаваючих опор. Для плаваючих опор застосовують посадку підшипника з зазором, що забезпечує рухливість зовнішнього кільця підшипника в осьовому напрямку (схеми а, б). Зазвичай плаваючою роблять опору, яка несе меншу частину радіального навантаження. При створенні фіксує опори довгого валу часто використовують два підшипника для збільшення жорсткості (схема б). Температурне переміщення забезпечується посадкою радіального шарикопідшипника з зазором (зовнішнє кільце рухомо) або застосуванням радіального роликопідшипника з циліндричними роликами.

Схеми установки підшипників

Зовнішні та внутрішні кільця фіксують опор нерухомі (схема в, г) в осьовому напрямку і перешкоджають зсуву вала в ту або в іншу сторону. Застосування фіксуючих опор допустимо при установці коротких валів враспор в умовах незначного нагрівання. Вал з фіксують опорами зручний при монтажі, але вимагає контролю лінійних допусків і обліку теплового розширення, щоб запобігти заклинювання тіл кочення. Для радіально-наполегливих підшипників установка враспор повинна включати можливість осьової регулювання.

Величина внутрішнього зазору визначає взаємне розташування пари однорядних радіально-наполегливих шарикопідшипників. Внутрішній зазор виставляють після їх монтажу, причому осьову фіксацію забезпечує другий підшипник.

Попередній натяг

Для підвищення точності і жорсткості підшипникових вузлів, усунення люфтів і поліпшення віброакустичних параметрів, рекомендують установку підшипників з попереднім натягом. Преднатяг, тобто задана осьова навантаження, компенсує зазори підшипника, створює пружну деформацію між максимально можливою кількістю тіл кочення підшипника і його кільцями, запобігає їх прослизання. Типові приклади застосування преднатяга - це невеликі швидкохідні електродвигуни, шпинделі верстатів і т.п.

Правильно розрахований преднатяг може помітно збільшити довговічність підшипників шпинделя верстата в усьому діапазоні швидкостей обертання. Величина преднатяга розраховується при розробці дизайну шпинделя, причому в розрахунку потрібно врахувати складну динаміку, тепловий баланс, а також їх вплив на величину натягу при високих швидкостях обертання шпинделя. Відцентрові сили, що діють на тіла кочення, притискають їх до зовнішнього кільця підшипника, збільшуючи преднатяг від легкого до середнього або сильного. Без урахування цих процесів, що збільшують крутний момент і нагрів підшипника, можна не продовжити, а скоротити термін його служби. Невірно розрахований преднатяг, підвищене навантаження, нагрівання і прискорений знос тіл кочення зменшують ресурс підшипника.

L - легкий преднатяг;

M - середній преднатяг;

S - сильний преднатяг.

Сьогодні відсутній єдиний стандарт, що нормує преднатяг, і різні виробники підшипників використовують різні його визначення. Код класу преднатяга може включатися в позначення підшипників.

Способи виконання попереднього натягу

Регулювання преднатяга виконується двома основними способами:

• твердий, задається конструкцією підшипника (п.1.2);
• пружинний, задається зовнішньої пружиною (п.3).

Підшипник слід навантажувати не більше, ніж це задано нормами експлуатації, оскільки сила преднатяга встановлює баланс параметрів жорсткість / крутний момент / збільшення робочої температури.

1. Установка проставок заданої товщини між однойменними (зовнішніми / внутрішніми) кільцями пари звичайних радіально-наполегливих шарикопідшипників і стяжка друге кілець (внутрішніх / зовнішніх відповідно) до вибірки зазору між ними.
2. Застосування парних радіально-наполегливих шарикопідшипників, дотичних парою однойменних кілець, з зазором між другою парою. Стягнути кільця другої пари до вибірки зазору.
3. Створення необхідного навантаження на зовнішнє кільце підшипника за допомогою пружини, внутрішнє кільце фіксоване. Це найбільш ефективний натяг, здатний збільшити ресурс підшипника. Пружна навантаження пружини, на відміну від жорсткої стяжки кілець, оптимізує напруги деформації в точках торкання кілець і тіл кочення, а довгий робочий хід пружини не тільки стабілізує зазори, але і компенсує температурні переміщення.

Преднатяг найчастіше застосовують при установці кулькових радіальних і радіально-наполегливих підшипників, а також роликових конічних підшипників. Внаслідок теплового розширення, на преднатяг і регулювання підшипника може істотно впливати температура підшипникового вузла. Фактори, що визначають температуру підшипників - оптимальні мастила, навантаження, швидкості обертання, повинні ретельно враховуватися. Якість підшипників, їх правильний монтаж і експлуатація, забезпечують статичну і динамічну жорсткість підшипникового вузла і як наслідок - збільшують термін служби.

Твердий преднатяг вимагає точного дотримання різниці рівнів торцевих поверхонь зовнішнього і внутрішнього кілець підшипника. При монтажі підшипника, кришка або гайка стискає кільця, зрівнюючи їх торцеві поверхні. Сила, яка виникла при зрівнянні торців, еквівалентна повного статичному преднатягом підшипника. Допуски обробки торців кілець підшипників від різних виробників помітно різняться, конструктори повинні враховувати це при розрахунку бажаного преднатяга. За відсутності єдиного промислового стандарту, критичні параметри допусків нерідко втрачають при виборі підшипника.

Після складання підшипників з вільними допусками преднатяга в вузол, результуючий натяг в підшипниках може істотно змінитися. У гіршому випадку, сумарний преднатяг може зменшитися, що призведе до зниження жорсткості вузла, відведенню інструменту, падіння точності, втрати динамічної стабільності, значного скорочення терміну служби інструменту і вузла в цілому. Проблема контролю та дотримання допусків стає особливо критичною при аварійних ремонтах і заміні підшипників в «польових умовах».

Пружинний преднатяг дуже ефективний при малих навантаженнях і великих швидкостях обертання, забезпечуючи оптимальну навантаження кілець підшипників, запобігаючи прослизання тіл кочення і неминучі пошкодження в результаті. Експериментально визначено, що Роликопідшипники потрібна мінімальне навантаження, що становить 2% C, а шарикопідшипнику - 1% C, де С - номінальна статична і динамічна навантаження згідно каталогу або тих. паспорту. Мінімальне навантаження слід збільшити, якщо на підшипник діють великі прискорення, якщо швидкість обертання становить 50% і більше від граничного значення, заявленого виробником.

При швидкостях обертання вище 350 000 DN (= D внутрішній діаметр підшипника, мм * N швидкість обертання, об / с) розвантаження може привести до аварії підшипникового вузла. Крім прослизання і нагріву, в підшипниках виникають інші побічні ефекти, в тому числі деградація мастила, нерівномірне навантаження на тіла кочення, що веде до руйнування сепаратора.

Комплекти підшипників мають три групи зазору:

• СА - осьової зазор зменшений;
• СВ - осьової зазор стандартний;
• СС - осьової зазор збільшений.

Комплекти підшипників мають три групи натягов:

GA -лёгкій, GВ - середній, GC - важкий.

Підшипники з попереднім натягом призначені тільки для парної установки, так як зростає ризик збільшення попереднього натягу.

Таблиця 1: Осьовий внутрішній зазор спарених однорядних радіально-наполегливих шарикопідшипників встановлених по О-подібною чи Х-образної схемами