Подшипники качения
Основные типы. Подшипники качения обычно состоят из двух колец — наружного 1 и внутреннего 2, между которыми размещают тела качения 3 (шарики или ролики), отделяемые друг от друга сепараторами 4 (рис. 3.12, а). Наружное кольцо служит для крепления подшипника в корпусе, а внутреннее — для крепления на валу.
По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют меньшие моменты трения при трогании с места и в процессе движения, в частности момент трогания, в 5... 10 раз меньше, чем у подшипников скольжения; обеспечивают высокую точность центрирования при восприятии значительных радиальных и осевых нагрузок; сохраняют работоспособность при больших частотах вращения и в широком диапазоне изменения температуры; стандартизованы и нормализованы в производстве, что сокращает время проектирования опор вращения, обеспечивает полную взаимозаменяемость, уменьшает стоимость опорных узлов.
В опорах приборов, работающих, как правило, при малых нагрузках, наибольшее применение получили шарикоподшипники следующих типов.
Радиальные однорядные шарикоподшипники, в которых дорожки качения на наружном и внутреннем кольцах выполняют соответствующими радиусами ρн и ρв, большими радиуса шарика rш (рис. 3.12, б). Точки касания шариков с дорожками качения лежат полностью, а дорожки качения выполнены так, что прямая, проходящая через центр шарика и точки касания шарика с дорожками качения, образует с плоскостью, перпендикулярной оси подшипника и проходящей через центры шариков, угол а, который называют углом контакта (рис. 3.12, в). Угол а определяет способность воспринимать осевую нагрузку (с увеличением угла а осевая нагрузка возрастает).
Классификацию стандартных подшипников качения и систему их условных обозначений см. в [5]. Для стандартных подшипников качения с одним и тем же диаметром внутреннего кольца предусмотрены различные серии, отличающиеся размерами колец и тел качения (рис. 3.12, г): сверхлегкая 1, особо легкая 2, легкая 3, легкая в плоскости, перпендикулярной оси подшипника и проходящей через центр шариков. Радиальные однорядные шарикоподшипники могут воспринимать не только радиальные, но и осевые нагрузки, которые действуют в обоих направлениях и не превышают 70% неиспользованной допускаемой радиальной нагрузки.
Радиально-упорные однорядные шарикоподшипники, у которых один из бортов наружного или внутреннего кольца срезан почти широкая 4, средняя 5, средняя широкая 6, тяжелая 7. Это обеспечивает возможность выбора подшипников по грузоподъемности в зависимости от действующих нагрузок при постоянном диаметре цапфы вала (см. с. 81). Для уменьшения габаритных размеров, снижения момента трения и увеличения быстроходности узла подшипника в приборостроении часто применяют нестандартные, малогабаритные шарикоподшипники (рис. 3.13, а, б), в которых отсутствуют наружные или внутренние кольца, а дорожки качения выполняют на цапфе вала и в корпусных деталях. В насыпных подшипниках цапфу выполняют конической (рис. 3.13, в) или галтельной. Коническая форма цапфы удобна для регулирования осевого и радиального зазоров, а галтельная цапфа допускает некоторый перекос вала относительно подшипника. Радиус галтели rг принимают равным 0,52...0,56 диаметра шарика dm. Минимальное число шариков zmin = 3.