Конструирование подшипниковых узлов - часть 1

161

8.4. Конструирование подшипниковых узлов

Выбор типа подшипника. При выборе типа подшип-

ника необходимо учитывать их стоимость. Самыми дешевы-
ми считаются шариковые радиальные подшипники легкой
серии.

Для подавляющего большинства механизмов общего

машиностроения обычно используют подшипники класса
точности 0, но если требуется повышенная точность враще-
ния вала, то следует выбирать подшипники более вы-
сокого класса 6, 5, 4 или 2.

Подшипниковый узел – источник шума. Для уменьшения

шума быстроходных шпинделей рекомендуется применять под-
шипники высокого класса точности.

Радиальный шариковый однорядный подшипник –

самый дешевый подшипник и поэтому находит широкое
применение в машиностроении. Этот подшипник восприни-
мает радиальную, радиальную и осевую одновременно или
чисто осевую нагрузку. Обеспечивает осевое фиксирование
вала в двух направлениях. Допускает перекос колец до 1/4

°.

Подшипник хорошо работает при высокой частоте враще-
ния.

Радиальный шариковый двухрядный сферический

подшипник воспринимает главным образом радиальную на-
грузку. Осевую нагрузку воспринимает, но только незначи-
тельной величины. При незначительной осевой нагрузке мо-
жет фиксировать вал от осевых смещений в двух направле-
ниях. Подшипник допускает перекос колец до 2

°. Этот тип

подшипника применяется в ножевых валах фуговальных и
рейсмусовых станков.

Радиально-упорный шариковый подшипник может

воспринимать одновременно радиальную и одностороннюю
осевую нагрузку или чисто осевую нагрузку. Подшипник хо-
рошо работает при высокой частоте вращения. Подшипники

162

этого типа устанавливают парными комплектами, при этом
одноименные торцы наружных колец (узкие или широкие)
должны быть обращены друг к другу. Это позволяет фикси-
ровать вал в обоих осевых направлениях.

При высокой радиальной нагрузке в шпиндельных уз-

лах применяют также роликовые радиальные или радиально-
упорные подшипники [34]. При этом следует учитывать, что
шариковые подшипники обеспечивают большую точность и
частоту вращения, а роликовые – большую грузоподъем-
ность и жесткость.

Соосность посадочных мест. Для предотвращения

перекоса колец подшипника и перегрузки его тел качения
цилиндрические поверхности посадочных мест под подшип-
ники должны быть соосны. Это достигается просто, если
подшипниковые опоры размещаются в общем корпусе. Если
используется два корпуса, то их сначала фиксируют на ста-
нине штифтами, а затем отверстия под наружные кольца
подшипников растачивают с одной установки за один про-
ход. Использование двух корпусов без дополнительной рас-
точки возможно в случае установки в них сферических само-
устанавливающихся подшипников.

Посадочные места на валах всегда должны вытачи-

ваться на станке с одной установки.

Жесткость и прочность деталей подшипникового

узла достигается при использовании следующих рекоменда-
ций. Нагрузки, действующие на опоры, не должны вызывать
в стенках корпусов и валах прогибов, способных привести к
нарушению соосности. Для этого стенки корпусов с расточ-
ками под наружные кольца подшипников должны иметь дос-
таточную толщину.

Высота заплечиков на валах и в отверстиях корпусов

должна быть достаточной для восприятия осевых нагрузок.

Торцовые крышки должны быть достаточно жесткими, что-
бы предотвращать нарушение положения подшипника.

Для обеспечения нормальной сборки и разборки

подшипникового узла необходимо предусмотреть фаски на
конце шейки вала и расточки у корпуса. В конструкции узла
должна быть предусмотрена возможность применения съем-
ников для снятия подшипника. Для этого в корпусах и на ва-
лах выполняются специальные пазы под лапы съемников,
расположенные под углом 120

° (рис. 48, а).

Пазы

163

В глухих корпусах следует предусмотреть резьбовые

отверстия, через которые с помощью болтов подшипник
можно выпрессовать из корпуса (рис. 48, б).

Рис. 48. Способы съема подшипника:
а – съемником, установленном в пазы;
б – болтами

Фиксация подшипников. Валы должны удерживаться

подшипниками от осевых смещений, т.е. должны быть зафикси-
рованы в осевом направлении относительно корпуса. Фиксирова-
ние подшипников в корпусе осуществляется по одной из четырех
схем, приведенных на рис. 49.

Рис. 49 Схемы фиксации подшипников в корпусе:

Схема I. В корпусе фиксируется с обеих сторон наружное

кольцо одного подшипника. Вторая опора является скользящей
(плавающей) не зафиксированной в осевом направлении. Такая
конструкция позволяет компенсировать тепловое удлинение де-
талей узла. Удлинение вала при нагревании равно, мм:

)

(

−

⋅

−

где t

– рабочая температура вала,

°С;

–температура окружающей среды,

°С;

l – длина вала, мм.

Требуемый осевой зазор создается с помощью набора

мерных прокладок, устанавливаемых между торцовыми поверх-
ностями корпуса и фланцев крышек. Обычно осевой зазор со-
ставляет около 0,5 мм.

При использовании схемы I жесткость вала радиальная,

осевая и угловая получается небольшой. Кроме того, затрудняет-
ся расточка корпуса, т.к. исключается возможность его обработки
с одной установки.

Схема II. В фиксируюшей опоре устанавливается два

подшипника, которые при регулировании позволяют исключить
радиальную и осевую игру вала. Сдвоенный подшипник значи-
тельно увеличивает угловую жесткость вала. Однако конструк-
ция подшипникового узла усложняется.

Схема III. Внешние торцы подшипников упираются в

торцы крышек или других деталей корпуса. Обеспечивается фик-
сация в распор. Схема конструктивно проста и находит широкое
применение при коротких и жестких валах.

Схема IV. Эта схема обеспечивает осевую фиксацию вала

врастяжку. Она исключает заклинивание вала при его нагрева-
нии, однако такая схема конструктивно сложна и применяется
сравнительно редко.

В конструкциях шпинделей наиболее часто применяются

схемы I и II, в которых фиксируется обычно опора, ближняя к
режущему инструменту. В ней устанавливается один или два
подшипника. Другая подшипниковая опора, расположенная око-
ло шкива или муфты, делается "плавающей".

164

содержание .. 1 2 3 ..