SKF. Общий каталог подшипников - часть 52

 

  Главная      Учебники - Производство     SKF. Общий каталог подшипников

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  50  51  52  53   ..

 

 

SKF. Общий каталог подшипников - часть 52

 

 

Эффект преднатяга подшипников

Основной эффект преднатяга подшипников 

заключается в следующем:

•  увеличивается жесткость узла

•  уменьшается уровень шума при работе 

подшипника

•  увеличивается точность вращения вала

•  компенсируются процессы износа и смятия 

деталей в процессе эксплуатации

•  увеличивается срок службы подшипника.

Высокая жесткость

Жесткость подшипника (в Н/мкм) определяется 

как отношение силы, действующей на подшип­

ник, к упругой деформации в подшипнике. 

Упругие деформации под воздействием нагруз­

ки у подшипника с преднатягом будут меньше, 

чем у подшипников, не имеющих преднатяга.

Малошумность

Чем меньше рабочий зазор в подшипнике, тем 

лучше направление тел качения в ненагружен­

ной зоне и меньше уровень шума при работе 

подшипника.

Точность вращения вала

Подшипники, установленные с преднатягом, 

обеспечивают более точное направление вала, 

т.к. преднатяг ограничивает изгиб вала под 

действием нагрузки. Например, более точное 

направление вала и повышенная жесткость 

установленных с преднатягом подшипников 

ведущих шестерен и дифференциалов означает, 

что зацепление шестерен будет точным и неиз­

менным, а дополнительные динамические силы 

будут минимальными. В результате работа 

зубчатой передачи будет малошумной и срок  

ее службы увеличится.

Компенсация износа и усадки

В процессе износа и пластического смятия 

сопряженных деталей зазор в подшипниковом 

узле увеличивается; это увеличение, однако, 

можно компенсировать при помощи преднатяга.

Увеличение срока службы

В определенных случаях преднатяг подшипни­

ковых узлов позволяет повысить их эксплуата­

ционную надежность и продлить срок службы. 

Правильно рассчитанная величина преднатяга 

оказывает благоприятное влияние на распреде­

ление нагрузки в подшипниках и, следова­

тельно, увеличивает их срок службы (

 раздел 

«Поддержание правильной величины 

преднатяга» на стр. 216).

Определение силы преднатяга

Преднатяг может выражаться в виде силы или 

расстояния, хотя основным техническим пара­

метром является усилие преднатяга. В зависи­

мости от способа регулировки предварительный 

натяг косвенно влияет на момент трения в 

подшипнике.

Эмпирические величины оптимальных сил 

предварительного натяга можно получить из 

апробированных конструкций, технические 

характеристики которых используются при 

разработке подобных конструкций. Для новых 

конструкций SKF рекомендует производить 

расчет силы преднатяга и проверять точность 

таких расчетов посредством испытаний. 

Поскольку, как правило, не все факторы, влияю­

щие на реальные условия эксплуатации, бывают 

точно известны, на практике могут потребо­

ваться поправки и уточнения. Надежность расче­

тов, прежде всего, зависит от того, насколько 

точно прогнозируемый температурный режим 

работы и упругое поведение сопряженных 

деталей и, самое главное, корпуса соответствуют 

реальным условиям эксплуатации.

При определении величины предваритель­

ного натяга прежде всего нужно рассчитать  

силу преднатяга, требуемую для обеспечения 

оптимального сочетания жесткости, срока 

службы и эксплуатационной надежности 

подшипника. Затем рассчитывается сила пред­

натяга, прикладываемая при монтаже подшип­

ника. В процессе монтажа сохраняется обычная 

температура окружающей среды, а подшипники 

не подвергаются рабочей нагрузке.

Величина преднатяга при нормальной рабо­

чей температуре зависит от нагрузки на подшип­

ник. Радиально­упорные шарикоподшипники 

или конические роликоподшипники способны 

воспринимать радиальные и осевые нагрузки, 

действующие одновременно. Под воздействием 

радиальной нагрузки в подшипнике возникает 

сила, действующая в осевом направлении, 

которая, как правило, должна восприниматься 

вторым «зеркально» расположенным подшип­

ником. Чисто радиальное смещение одного 

кольца подшипника относительно другого 

будет означать, что половина окружности 

подшипника (то есть половина тел качения) 

Применение подшипников

208

находится под нагрузкой, а осевая сила, 

возникающая в подшипнике, будет равна:

F

a

 = R F

r

 для однорядных радиально­упорных 

шарикоподшипников или

F

a

 = 0,5 F

r

/Y для однорядных конических 

роликоподшипников,

где F

r

 – радиальная нагрузка на подшипник 

(

† рис. 37).

Величина переменной R с учетом характера 

контакта внутри радиально­упорных шарико­

подшипников определяется согласно указаниям, 

приведенным в разделе ”Определение осевой 

силы для отдельно устанавливаемых или 

сдвоенных подшипников” начиная со стр. 415.

Величины коэффициента осевой нагрузки Y 

для конических роликоподшипников представ­

лены в таблицах подшипников.

Если одиночный подшипник подвергается 

радиальной нагрузке F

r

, то для реализации 

грузоподъемности этого подшипника к нему 

должна быть приложена внешняя осевая сила 

Fa вышеуказанной величины. Если приложен­

ная внешняя сила будет меньше, количество 

тел качения, несущих эту нагрузку, будет 

меньше, и грузоподъемность подшипника соот­

ветственно уменьшится.

В подшипниковом узле, состоящем из двух 

радиально­упорных подшипников или двух 

конических роликоподшипников, установлен­

ных по О­образной или Х­образной схеме, 

каждый из подшипников должен восприни­

мать осевые силы попеременно. Если оба 

подшипника одинаковы, радиальная нагрузка 

действует в центре между подшипниками и 

подшипниковый узел отрегулирован на нуле­

вой зазор, то распределение нагрузки, при 

котором половина тел качения находится под 

нагрузкой, происходит автоматически. При 

других вариантах, особенно при наличии 

внешней осевой нагрузки, может возникнуть 

необходимость преднатяга подшипников для 

компенсации зазора, возникающего в резуль­

тате упругой деформации подшипника, с 

учетом осевой нагрузки и достижения более 

благоприятного ее распределения в другом 

подшипнике, который осевую нагрузку не несет.

Преднатяг также увеличивает жесткость 

подшипникового узла. Принимая решение 

относительно жесткости подшипникового узла, 

следует помнить, что на нее оказывает влияние 

не только упругость подшипников, но и упру­

гость вала и корпуса, а также тип посадки колец 

подшипников, равно как и упругие дефор­

мации всех прочих деталей, находящихся  

в поле действия сил, включая опоры. Все эти 

факторы в значительной степени определяют 

общую упругость системы вала. Осевая и 

радиальная упругость подшипника зависит  

от его внутренней конструкции, т.е. от условий 

контакта (точечного или линейного), количест­

ва и диаметра тел качения и величины угла 

контакта. Чем больше угол контакта, тем 

больше осевая жесткость подшипника.

Если в первом приближенном значении пред­

положить линейную зависимость упругости  

от нагрузки, т.е. постоянный коэффициент жест­

кости подшипника, то сравнение показывает, 

что осевое смещение в подшипниковом узле, 

Рис. 37

'

B

'

B

'

S

209

имеющем преднатяг, будет меньше, чем в 

подшипниковом узле, не имеющем преднатяга, 

при одной и той же внешней осевой силе K

a

 

(

† диаграммa 2). Например, подшипниковый 

узел ведущей шестерни состоит из двух 

конических роликоподшипников А и В разного 

размера, имеющих константы жесткости С

A

 и С

B

и подвергается воздействию силы преднатяга 

F

0

. Если осевая сила K

a

 действует на 

подшипник А, подшипник В будет ненагружен 

и дополнительная нагрузка, действующая на 

подшипник А, и осевое смещение вала шес­

терни будет меньше, чем у подшипника, не 

имеющего преднатяга. Однако, если внешняя 

осевая сила превышает величину

 

 

q  c

A

 

w

K

a

 = F

0   

 1 + —–    ,

 

 

<  c

z

то подшипник В будет освобожден от действия 

осевой силы преднатяга, и величина осевого 

смещения под воздействием дополнительной 

нагрузки будет такой же, что и у подшипнико­

вого узла без преднатяга, т.е. будет определять­

ся исключительно константой жесткости под­

шипника А. Таким образом, чтобы предотвратить 

полное разгружение подшипника В, когда на 

подшипник А действует нагрузка K

a

, требуется 

создать преднатяг следующей величины:

 

c

B

F

0

 = K

a

 –––––––

 

c

A

 + c

B

Характер сил и упругих перемещений, происхо­

дящих в подшипниковом узле, установленном с 

преднатягом, а также влияние изменения вели­

чины силы преднатяга проще всего определить 

по диаграмме «сила преднатяга/ путь пред­

натяга» (

† диаграмма 3). Эта диаграмма 

состоит из кривых жесткости деталей, подвер­

гающихся преднатягу относительно друг друга, 

и позволяет выяснить следующее:

•  отношение между силой преднатяга и путем 

преднатяга в пределах подшипникового 

узла, имеющего преднатяг

•  отношение между внешней осевой силой K

a

 

и нагрузкой на подшипник для подшипни­

кового узла, имеющего преднатяг, а также 

упругой деформацией, вызываемой воз­

действием внешней силы.

На диаграммe 3, все детали, которые подвер­

гаются воздействию дополнительной нагрузки 

за счет действия рабочих сил, представлены 

кривыми, восходящими слева направо, а все 

ненагруженные детали – кривыми, восходя­

щими справа налево. Кривые 1, 2 и 3 соответст­

вуют различным силам преднатяга (F

01

, F

02

 < F

01

 

и F

03

 = 0). Пунктирными линиями отмечены 

силы, относящиеся к самому подшипнику,  

а сплошными – те, что относятся к положению 

подшипника в целом (подшипник с сопряжен­

ными деталями).

При помощи диаграммы 3 можно, например, 

объяснить соотношения сил, возникающие  

в подшипниковом узле ведущей шестерни 

(

† рис. 39стр. 213), где преднатяг создается 

посредством регулировки подшипника А 

относительно подшипника В через вал и корпус. 

Внешняя осевая сила K

a

 (осевая составляющая 

сил на зубьях передачи) накладывается на 

силу преднатяга (кривая 1) таким образом, что 

подшипник А подвергается действию дополни­

тельной нагрузки, в то время как подшипник  

В разгружен. Нагрузка, действующая в месте 

расположения подшипника А, обозначается 

F

aA

, а в месте расположения подшипника  

В – F

aB

.

Под влиянием силы K

a

 вал ведущей 

шестерни смещается по оси на величину d

a1

Меньшая по величине сила преднатяга F

02

 

(кривая 2) выбрана таким образом, что подшип­

ник В полностью разгружается осевой силой 

K

a

, т.е. F

aB

 = 0 и F

aA

 = K

a

. В этом случае вал 

ведущей шестерни смещается на величину 
d

a2

 > d

a1

. Если узел не имеет преднатяга 

(кривая 3), то величина осевого смещения вала 

ведущей шестерни будет наибольшей 

(d

a3

 > d

a2

).

Применение подшипников

210

Диаграмма 2





'





D

"

D

#

 ,

B

E

B

D

"

,

B

Осевое смещение d

a

Без преднатяга

Внешняя осевая сила K

a

С преднатягом F

0

Диаграмма 3







'



'



,

B

,

B

'

B"

'

B#

E

B

E

B

E

B

Осевое смещение d

a

Осевая сила F

a

Сила преднатяга F

0

Подшипник B

Подшипник  A

Положение подшипника  A (общее)

Положение подшипника B 

(общее)

211

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  50  51  52  53   ..