Зазори і попередні натяг в підшипниках

Під радіальним або осьовим зазором мають на увазі повне радіальне або відповідно осьове переміщення в обох напрямках одного кільця щодо іншого.

Оптимальні значення радіальних і осьових зазорів для даних умов експлуатації підшипника дозволяють забезпечити раціональний розподіл навантаження між тілами кочення, необхідне зміщення вала і корпуса в радіальному і осьовому напрямках, а також поліпшити і підвищити стабільність виброакустических характеристик, знизити втрати на тертя.

У підшипниках нерегульованих типів розрізняють три види радіальних зазорів: початковий, посадковий і робочий.

Посадковий зазор завжди менше початкового в зв'язку з деформаціями кілець в радіальному напрямку після установки підшипника на робоче місце. При роботі підшипникового вузла і сталому температурному режимі утворюється робочий зазор, який може бути більше або менше посадкового залежно від схеми установки підшипників, сприйманого навантаження і перепаду температур вала і корпуса.

ГОСТ 24810-81 встановлює умовні позначення груп зазорів і числові значення радіального і осьового зазорів в стані поставки для підшипників кочення, наведених в табл. 53.
ГОСТ 24810-81 не поширюється на підшипники:
- кулькові радіальні зі знімним зовнішнім кільцем;
- кулькові радіальні однорядні з канавкою для вставляння кульок;
- кулькові радіально-наполегливі однорядні;
- кулькові радіально-наполегливі дворядні з двома зовнішніми кільцями;

53. Групи зазорів і їх позначення

позначення групи
зазорів

Найменування типів
підшипників

6, нормальна, 7,8,9
2, нормальна, 3,4

Кулькові радіальні однорядні без канавок для вставляння кульок з отвором:
циліндровим
конічним

2, нормальна, 3,4,5
2, нормальна, 3,4,5

Кулькові радіальні сферичні дворядні з отвором:
циліндровим
конічним

1,6,2,3,4
0,5, нормальна, 7,8,9

Роликові радіальні з короткими циліндричними роликами з циліндричним отвором; роликові радіальні голчасті з сепаратором:
з взаємозамінними деталями
з невзаємозамінними деталями

2, 1, 3, 4
0, 5, 6, 7, 8, 9

Роликові радіальні з короткими циліндричними роликами з конічним отвором:
з взаємозамінними деталями
з невзаємозамінними деталями

Роликові радіальні голчасті без сепаратора

2, нормальна, 3, 4, 5
1, 2, нормальна, 3,4, 5

Роликові радіальні сферичні однорядні з отвором:
циліндровим
конічним

1, 2, нормальна, 3, 4, 5
1, 2, нормальна, 3, 4, 5

Роликові радіальні сферичні дворядні з отвором:
циліндровим
конічним

2, нормальна, 3, 4
2, нормальна, 3

Кулькові радіально-наполегливі дворядні:
з нерознімним внутрішнім кільцем
з роз'ємним внутрішнім кільцем

Примітка. Позначення груп наведено в порядку збільшення значення зазору.

- кулькові радіально-наполегливі однорядні з роз'ємним зовнішнім або внутрішнім кільцем;
- роликові радіальні голчасті зі штампованим зовнішнім кільцем,
а також на підшипники кочення, для яких встановлені особливі значення зазорів.

За ГОСТ 24810-81 для підшипників різних типів встановлені групи зазорів: нормальна і додаткові (з меншими і великими значеннями зазорів) (табл. 53)
Нерегульовані типи підшипників виготовляють з порівняно невеликими проміжками; після установки на вал і в корпус вони можуть працювати без додаткового регулювання.
Розміри зазорів для однорядних радіальних кулькових підшипників наведені в табл. 54.
Підшипники, призначені для нормальних умов експлуатації (перепад температур між зовнішніми і внутрішніми кільцями незначний - 5. 10 ° С), повинні мати зазор, відповідний основний - нормальній групі.

Основна область застосування підшипників зі збільшеними зазорами - опори зі значними коливаннями робочих температур, а також опори, в яких кільця підшипника через очікувані великих динамічних навантажень монтують на вал і корпус зі значними посадочними натягами. Радіальні однорядні шарикопідшипники, призначені для сприйняття тільки осьових сил, повинні мати збільшений радіальний зазор, що дозволяє збільшити кут контакту в підшипнику, тобто підвищити його осьову вантажопідйомність. Радіальні несамоустанавлівающіеся підшипники із збільшеним радіальним зазором застосовують при відхиленнях від співвісності посадочних місць.

54. Розміри зазорів для однорядних радіальних кулькових підшипників без канавок
для вставляння кульок з циліндричним отвором

номінальний
діаметр
d отвори
підшипника, мм

Розмір зазору Gr, мкм

П одшіпнікі зі зменшеним зазором встановлюють в опорах при високих вимогах до радіального або осьового биття вала, що працює з помірною частотою обертання при ефективному охолодженні.
Осьові і радіальні зазори регульованих підшипників можуть бути встановлені в певних межах тільки при монтажі в вузлі машини. Необхідний осьової зазор в наполегливих підшипниках встановлюють також при монтажі. В. залежності від конструкції вузла регулювання осьових зазорів здійснюють зміщенням зовнішнього або внутрішнього кільця підшипника.
Оптимальне значення зазорів встановлюють експериментально для кожного конкретного вузла. Якщо підшипники зібрані з великим зазором, то все навантаження сприймає тільки один або два кульки або ролика (рис. 22, а). Умови роботи підшипників при таких великих зазорах несприятливі, і тому такі зазори неприпустимі. Зменшення зазорів призводить до більш рівномірного розподілу навантаження між тілами кочення, знижує вібрації, підвищує жорсткість опори. Наявність деяких осьових зазорів позитивно позначається на зниженні моменту опору обертанню. Звичайні радіально-наполегливі підшипники регулюють так, щоб осьової зазор при сталому температурному режимі був би близький до нуля. В цьому випадку під дією радіальної навантаження знаходяться близько половини тіл кочення (рис. 22, б).
У деяких вузлах, наприклад, в верстатобудуванні для підвищення жорсткості опор, точності обертання валу і поліпшення виброакустической характеристики вузла застосовують збірку підшипників з попереднім натягом. У цьому випадку більш половини або все тіла кочення підшипника знаходяться під навантаженням (рис.22, в).

Мал. 22. Розподіл навантажень на тіла кочення:
а - при підвищеному зазорі;
б - при нульовому зазорі;
в - при попередньому натягу або при значній осьової навантаженні

Сутність попереднього натягу полягає в тому, що пару підшипників попередньо навантажують осьовою силою, яка усуває осьової зазор в комплекті, створюючи початкову пружну деформацію в місцях контакту робочих поверхонь кілець з тілами кочення. Якщо потім до підшипника докласти робочу осьову навантаження, то відносне переміщення його кілець внаслідок додаткової деформації робочих поверхонь буде значно менше, ніж до створення попереднього натягу. Попередній натяг викликає однакову деформацію в обох підшипниках. Такі підшипники працюють в більш важких умовах, так як підвищуються навантаження на тіла кочення, момент опору обертанню і знос, а також знижується ресурс підшипника.

Вплив зазорів і натягів на ресурс показано на рис. 23.

Мал. 23. Вплив зазорів і натягів на ресурс
(L - ресурс у відсотках від розрахункового)

Діаметр отвору
підшипника d, мм

Осьової зазор при вугіллі контакту а. °

Наведені в табл. 55-57 значення відповідають нормальним умовам експлуатації, при яких температура внутрішніх кілець радіально-наполегливих підшипників не перевищує температуру зовнішніх кілець більш ніж на 10 ° С, а різниця температур вала і корпуса становить

10-20 ° С; робоча частота обертання n наполегливих підшипників не перевищує половини гранично допустимої частоти обертання nпр для підшипників даного типорозміру.
При монтажі підшипників з конічним отвором на конічну шийку вала початковий радіальний зазор зменшується внаслідок розширення внутрішнього кільця. Осьове переміщення внутрішнього кільця з отвором, що має конусність 1:12, щодо шийки вала або втулки викликає зменшення початкового радіального зазору, рівне приблизно 1/15 величини переміщення.
Для усунення впливу гироскопического ефекту в наполегливих підшипниках при n> 0,5 nпр застосовують збірку з попереднім натягом, здійснюваним комплектом пружин, що навантажують підшипник осьовою силою, Н:

де D і d - зовнішній і внутрішній діаметри стандартного підшипника, мм; n - частота обертання, об / хв.