§ 9.2. Схемы установки подшипников качения

Для предотвращения заклинивания тел качения, вызываемо­го температурным удлинением вала или неточностью изготов­ления деталей подшипникового узла, применяют две основные схемы установки подшипников:

1. с фиксированной и плавающей опорой (рис. 9.9 — 9.13);

2. с фиксацией враспор.

По схеме 1 в одной опоре устанавливают подшипник, фиксирующий положение вала относительно корпуса в обоих направлениях; он жестко крепится в осевом направлении как на валу, так и в расточке корпуса (см. рис. 9.9). Опора А — фиксирующая; она воспринимает радиальную и двусторон­нюю осевые нагрузки. Внутреннее кольцо второго подшипни­ка Б жестко (с помощью разрезного кольца) крепится на валу в осевом направлении; внешнее кольцо может свободно пере­мещаться вдоль оси стакана (опора Б — плавающая). Для свободного перемещения внешнего кольца подшипника в ста­кане необходимо назначить соответствующую посадку с за­зором, а также обеспечить соответствующий зазор (а).

В качестве плавающей опоры (Б) выбирают ту, которая воспринимает меньшую радиальную нагрузку (рис. 9.10, 9.11). При значительных расстояниях между опорами для увеличения жесткости фиксирующей опоры часто устанавливают два одно­рядных радиально-упорных шарикоподшипника (рис. 9.12) или два конических роликоподшипника (рис. 9.13). Такая установка характерна для червячных редукторов (для вала червяка).

Рис. 9.9. Вал установлен на радиальных подшипниках; правый – фиксированный,

Левый – «плавающий»

Рис. 9.13. Червячный вал установлен на двух конических роликоподшипниках;

Правый подшипник – «плавающий» (радиальный однорядный)

В узлах, спроектированных по схеме 2, наружные кольца подшипников упираются в торцы крышек, а торцы внутренних колец - в буртики вала (рис. 9.14, 9.15, 9.16).

Во избежание защемления тел качения от температурных деформаций предусматривают зазор (а), превышающий тепловое удлинение

где  = 1210^-6 — коэффициент линейного расширения стали 1/°С; t₀ - начальная температура вала и корпуса, ^oС: t₁ - ра­бочая температура вала и корпуса, °С; l — расстояние между опорами, мм.

Для радиальных шарикоподшипников при обычном перепаде температур вала и окружающей среды принимают а  0,240,5 мм. Регулируют зазор с помощью мерных прокладок (б) между торцовыми поверхностями корпуса и крышками (рис. 9.14). Схема 2 имеет ряд преимуществ: корпус может быть выполнен со сквозной расточкой с одной установки, без заплечиков, стаканов и уступов, что обеспечивает боль­шую точность посадочных мест; число деталей в узле сокращается; удобен монтаж и регулировка узла. Следует отметить и недостатки данной схемы: необходимость назна­чения более жестких допусков на линейные размеры, возможность защемления тел качения при больших температур­ных деформациях.

В узлах на рис. 9.15, 9.16 подшипники крепят закладными крышками; необходимый зазор а регулируют компенсаторным кольцом б.

Рис. 9.14. Вал-шестерня установлен на радиальных подшипиках (враспор)

Рис. 9.15. Вал установлен на ралиальных подшипниках; крышки врезные

Рис. 9.16. Промежуточный вал редуктора установлен на радиальных шарикоподшипниках; крышки врезные

Рис. 9.17. Вал-шестерня установлен на радиально-упорных шарикоподшипниках (враспор)

Рис. 9.18. Вал конического редуктора установлен на конических роликоподшипниках, поставленных враспор

Схему 2 – с осевой фиксацией подшипников враспор — следует применять для сравнительно коротких валов, исполь­зуя радиально-упорные шариковые или роликовые подшипни­ки (регулируемые). Такие подшипники (без предварительного натяга) допускают регулирование осевых зазоров в необхо­димых пределах при их монтаже и в процессе эксплуатации. Тепловые удлинения вала не должны полностью выбирать осевые зазоры. Конструкция таких опор представлена на рис. 9.17, 9.18, 9.19. В узлах рис. 9.17, 9.18 осевой зазор регулируется комплектом металлических прокладок б толщиной 0,05-0,5 мм, установленных между корпусом (стаканом) и крыш­кой.

Регулировки осевого зазора в узле рис. 9.19 осуществляются винтом 1, шайбой стопорной 2 и шайбой-упором 3.

Подшипниковые узлы с радиально-упорными подшипника­ми, поставленными враспор, рекомендуется применять при отношении l/d = 68 (рис. 9.18, 9.19). Жесткость опор с радиально-упорными подшипниками в большой степени зави­сит от схемы установки их в узле.

На рис. 9.20 показаны две схемы установки радиально-упорных подшипников, поставленных враспор и врастяжку. При одинаковом размере Б величина опорной базы L₂ значительно больше L₁. На рис. 9.21 представлен узел входного вала-шестерни конического редуктора: подшипники поставлены врастяжку. За счет увеличения базового размера L обеспечи­вается большая жесткость узла. Ориентировочно можно при­нимать L / l = 2З.

Рис. 9.19. Вал установлен на конических роликоподшипниках; крышки врезные

Рис. 9.20. Установка двух радиально-упорных подшипников, поставленных:

а – враспор, б – врастяжку

Рис. 9.21. Вал-шестерня на конических роликоподшипниках, поставленных врастяжку