Выбор подшипников. При выборе типа и размеров подшипников качения учитывают следующие факторы:
- значение и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная);
- характер нагрузки (постоянная, переменная, вибрационная, ударная);
- частоту вращения кольца подшипника;
- необходимый ресурс (в часах или миллионах оборотов);
- состояние окружающей среды (температуру, влажность, запыленность, кислотность и т.п.);
- особые требования к подшипнику, предъявляемые конструкцией узла (необходимость самоустанавливаемости подшипника в опоре с целью компенсации перекосов вала или корпуса; способность допускать перемещения вала в осевом направлении; монтаж подшипника непосредственно на вал, на закрепительную или закрепительно-стяжную втулку; необходимость регулирования радиального и осевого зазора подшипника, повышения жесткости и точности вращения, снижения момента трения, шумности; желательные габаритные размеры узла; требования к надежности; стоимость подшипника и узла в целом).
Если нет повышенных требований к частоте и точности вращения, применяют подшипники класса точности 0 по ГОСТ 520-89.
Наметив тип, конструктивную разновидность и схему установки подшипников, выполняют расчет на ресурс при требуемой надежности или/и на статическую грузоподъемность, осуществляют выбор подшипника по каталогу. В зависимости от рабочих скоростей и условий работы выбирают способ смазывания, тип смазочного материала, защиту его от загрязнения и вытекания из подшипника.
Схемы установки подшипников. В большинстве случаев валы должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на фиксирующие и плавающие. В фиксирующих опорах ограничено осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях. В плавающей опоре осевое перемещение вала в любом направлении не ограничено. Фиксирующая опора воспринимает радиальную и осевую силы, а плавающая опора - только радиальную.
В некоторых конструкциях применяют так называемые "плавающие" валы. Эти валы имеют возможность осевого смещения в обоих направлениях, их устанавливают на плавающих опорах. Осевая фиксация вала осуществляется не в опорах, а какими-либо другими элементами конструкции, например торцами деталей, зубьями шевронных зубчатых колес.
На рис. 24 показаны основные способы осевого фиксирования валов.
В схемах 1а и 16 вал зафиксирован в одной (левой на рисунке) опоре: в схеме 1а - одним подшипником; в схеме 16 - двумя однорядными подшипниками. В плавающей опоре применяют обычно радиальные подшипники. Эти схемы применяют при любом расстоянии / между опорами вала. Схему 16 характеризует большая жесткость фиксирующей опоры, особенно в случае применения в одной опоре двух радиально-упорных подшипников с большими углами контакта.
Назначая фиксирующую и плавающую опоры стремятся обеспечить примерно равную нагруженность подшипников и наименьшие силы трения в плавающей опоре.
Рис. 24.Способы осевого фиксирования валов
При температурных колебаниях плавающий подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность отверстия корпуса изнашивается. Поэтому при действии на опоры вала только радиальных сил в качестве плавающей выбирают менее нагруженную опору.
Если выходной конец вала соединяют муфтой с валом другого узла, в качестве фиксирующей принимают опору вблизи выходного конца вала.
В схемах 2а к 26 вал зафиксирован в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении. Эти схемы применяют с определенными ограничениями по расстоянию между опорами, что связано с изменением зазоров в подшипниках вследствие нагрева деталей при работе. При нагреве самих подшипников зазоры в них уменьшаются; при нагреве вала его длина увеличивается.
Из-за увеличения длины вала осевые зазоры в подшипниках схемы 2а также уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала в опорах, предусматривают при сборке осевой зазор "а". Значение зазора должно быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. В зависимости от конструкции узла и условий эксплуатации а = 0,15 ... 1,0 мм.
Схема 2а установки подшипников конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При установке в опорах радиальных подшипников отношение l/d ≈ 8 ... 10.
В опорах схемы 2а могут быть применены и радиально-упорные подшипники. Так как эти подшипники более чувствительны к изменению осевых зазоров, то соотношение между величинами / и d для них является более жестким и не должно превышать l/d = 6 ... 8. Меньшие значения относят к роликовым, большие - к шариковым радиально-упорным подшипникам. По этой схеме не рекомендуется применять радиально-упорные подшипники с углом контакта а = 25 ... 40°.
При установке вала по схеме 26 вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала меньше, так как при увеличении длины вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. Расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме 2а: для подшипников шариковых радиальных l/d = 10 ... 12; шариковых радиально-упорных l/d ≤ 10; конических роликовых l/d ≤ 8.
Более длинные валы устанавливать по схеме 26 не рекомендуют, так как вследствие температурных деформаций вала могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников.
