Практическая работа №10
КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы – изучение конструкций радиальных и радиаль-
но-упорных шариковых и радиально-упорных роликовых подшип-
ников и определение их долговечности.
Основными видами опор валов и вращающихся осей в маши-
нах являются подшипники качения. Они предназначены для вос-
приятия нагрузки, приложенной к валу или оси, и передачи ее на
корпус или станину машины, а также для фиксации валов и осей и
осуществления их вращательного движения.
Преимущества опор качения: малые потери на трение, не тре-
бовательны к смазке, небольшой размер в направлении оси, полная
взаимозаменяемость при ремонте и невысокая стоимость.
Подшипники качения классифицируются по следующим при-
знакам:
1) по форме тел качения – шариковые и роликовые;
2) по направлению действия основной воспринимаемой на-
грузки - радиальные, упорные и радиально-упорные;
3) по числу рядов тел качения – однорядные, двухрядные, и
многорядные;
4) по способности самоустановки – самоустанавливающиеся
(радиальные двухрядные шариковые и роликовые сфериче-
ские подшипники) и несамоустанавливающиеся.
Шариковые радиальные подшипники (табл.6.1) отличают-
ся быстроходностью (скорость на цапфе вала v≤20м/с), восприни-
мают радиальные и небольшие осевые силы, допускают небольшие
перекосы (до 0,5о) и применяются обычно в редукторах с прямозу-
быми цилиндрическими колесами, для валов цепных и ременных
передач. Подшипник состоит из наружного и внутреннего колец,
тел качения и сепаратора, который разделяет тела качения друг от
друга и исключает их непосредственный контакт.
Радиально-упорные шариковые подшипники (табл. 6.2)
применяются для быстроходных валов при одновременном дейст-
вии радиальных и осевых сил. Они встречаются в редукторах с ци-
линдрическими косозубыми колесами, с коническими колесами и
червячных редукторах. Чем больше угол контакта α, тем больше
воспринимаемая осевая сила. Перекосы валов не допускаются.
Конические радиально-упорные роликовые подшипники
(табл.6.3) менее быстроходные (v≤12м/с), но способны восприни-
мать большие одновременно действующие радиальные и осевые
силы, в том числе и ударные. Перекосы валов не допускаются.
Подшипники качения имеют основное условное обозначение
в виде набора цифр. Оно используется для их маркировки, указы-
вается на чертежах, в спецификациях и т.д. Пример условного обо-
значения: 5- 36210 – подшипник шариковый радиально-упорный с
углом контакта α=12о, легкой серии с внутренним диаметром 50мм,
высокого класса точности.
В условном обозначении две первые цифры справа соответ-
ствуют внутреннему диаметру подшипника, поделенному на 5 (для
подшипников с внутренним диаметром 20…495мм), цифры 00, 01,
02, 03, соответственно, обозначают диаметры 10, 12, 15, 17мм.
Третья цифра обозначает серию подшипников всех диамет-
ров, кроме малых диаметров (до 9мм): сверхлегкая серия обознача-
ется цифрой 9, особо легкая – 1, легкая – 2, средняя – 3, широкая –
4, легкая широкая – 5, средняя широкая – 6 и т.д.
Четвертая цифра обозначает тип подшипника:
радиальный шариковый однорядный подшипник обозначается
цифрой 0 (цифра 0 в условном обозначении не указывается);
радиальный шариковый двухрядный сферический – 1;
радиальный с короткими цилиндрическими роликами – 2;
радиальный роликовый двухрядный сферический – 3;
радиальный с длинными цилиндрическими роликами – 4;
радиальный с витыми роликами – 5;
радиально-упорный шариковый – 6;
роликовый конический – 7;
упорный шариковый – 8;
упорный роликовый – 9.
Пятая и последующие цифры вводятся не для всех подшип-
ников и обозначают их конструктивные особенности, например,
угол контакта в радиально-упорных подшипниках, наличие стопор-
ной канавки на наружном кольце, наличие встроенных уплотнений
и т.д.
Цифра, стоящая через тире (разделительный знак), обозна-
чает класс точности подшипника: нормальный класс точности обо-
значается цифрой 0 (не указывается), повышенный – 6, высокий –
5, особо высокий – 4, сверхвысокий – 2.
Класс точности определяется, в основном, величиной ради-
ального биения беговых дорожек и торцов колец подшипника.
Если внутренний диаметр подшипника меньше 10 мм, то на
третьем месте стоит цифра 0, а цифра, обозначающая серию, пере-
мещается на второе место (вместо третьего). Первая цифра (справа)
обозначает непосредственно внутренний диаметр подшипника.
Подшипники маркируются номерами. Расшифровка номера производится справа налево. Первые две цифры (d ≥ 10 мм) или одна цифра (d = 1…9 мм) характеризуют внутренний диаметр подшипника; 3-я цифра или 2-я цифра (при d = 1…9 мм) указывает серию подшипника; 4-я цифра представляет тип подшипника. Цифр в номере подшипников может быть и больше 4-х. Цифры, начиная с 5-й, характеризуют конструктивные разновидности подшипников.
Примеры расшифровки подшипников по номерам.
№ 29 – d = 9 мм; серия легкая (цифра 2); радиальный шариковый (3-ей цифры нет или 0). № 36102 – d = 15 мм; серия особо легкая (цифра 1); шариковый радиально-упорный (цифра 6); угол контакта α = 120 (цифра 3).
№ 8308 – d = 40 мм; серия средняя (цифра 3); шариковый упорный (цифра 8).
№ 2505 – d = 25 мм; серия легкая широкая (цифра 5); роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами (цифра 2). № 4074907 – d = 35 мм; серия сверхлегкая (цифра 9); роликовый радиальный с длинными игольчатыми роликами (цифра 4); остальные цифры – конструктивные разновидности.
№ 7612 – d = 60 мм; серия средняя широкая (цифра 6); роликовый конический радиально-упорный (цифра 7).
Для подшипников d ≥ 20 ммвнутренний диаметр определяется
d = 2-е правые цифры, умноженные на 5 (см. примеры).
В маркировке подшипников перед номером через дефис указывается класс точности (кроме 0). Классы точности подшипников мы рассматривали в разделе «Основы взаимозаменяемости».
При выборе подшипника следует везде, где это допустимо,
отдавать предпочтение шарикоподшипникам по сравнению с более
дорогостоящими роликоподшипниками, а также использовать ра-
диальные подшипники вместо радиально-упорных и подшипники
нормального класса точности.
При проектировании машин подшипники качения подбирают
из числа стандартных с последующей проверкой на долговечность
по усталостному выкрашиванию (n >1мин-1) или на статическую
грузоподъемность по пластическим деформациям (n ≤1мин-1).
Критерий расчета на долговечность:
Lh≥LhT,, (6.1)
где Lh – долговечность (ресурс) выбранного подшипника, ч; LhT -
необходимая долговечность подшипника, ч.
Для машин, работающих в одну смену и эксплуатируемых не__
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему подшипники качения получили преимущественное
распространение?
2. Из каких деталей состоят подшипники качения?
3. Приведите классификацию подшипников качения.
4. Назовите основные типы подшипников качения.
5. Перечислите особенности конструкции и работы радиаль-
ных и радиально-упорных шариковых подшипников.
6. Перечислите особенности конструкции и работы роликовых
конических подшипников.
7. Определите основные размеры и тип подшипников, имею-
щие условные обозначения: 208, 36308, 7510.
8. Каким подшипникам следует отдавать предпочтение при их
выборе?
9. Что такое динамическая и статическая грузоподъемности
подшипников?
10. Что такое эквивалентная нагрузка подшипника?
11. Как определяются коэффициенты радиальной X и осевой Y
нагрузок подшипника?
11. Как определяется ресурс подшипника?
12. Как в расчетах подшипников на ресурс учитывают условия
эксплуатации?