 |
Влияние нагрузки и её направления на работу подшипников качения
|
|
|
|
Величина нагрузки - это один из факторов, который обычно обусловливает выбор размера используемого подшипника. В целом, роликоподшипники способны воспринимать более значительные нагрузки по сравнению с шарикоподшипниками того же размера, а подшипники с максимальным количеством тел качения (бессепараторные подшипники) способны нести более тяжелые нагрузки по сравнению с соответствующими подшипниками, снабженными сепараторами. Шарикоподшипники используются в основном для малых и средних нагрузок. Для тяжелых нагрузок и валов большого диаметра больше подходят роликоподшипники.
У вращающегося под нагрузкой подшипника поверхности соприкосновения дорожек и тел качения, как правило, выглядят немного матовыми. Это не признак износа в обычном смысле, такое явление не оказывает влияния на долговечность подшипника. Матовые участки поверхности дорожек качения внутренних и наружных колец являются следами качения, которые выглядят по-разному в зависимости от условий вращения и нагружения. Исследование следов качения на разобранном подшипнике даёт возможность делать выводы о том, при каких условиях он был установлен и работал. Зная различия между нормальными и фактическими следами качения, можно определить, работал ли подшипник в нормальных или в необычных условиях.
Следующие эскизы, приведенные в таблице 2, показывают нормальные следы качения при различных условиях вращения и нагружения (рис.20 - 26) и типичные следы качения, возникающие при неблагоприятных условиях работы (рис. 27 - 33).
В большинстве случаев дефекты подшипников могут быть выявлены по следам качения. Вид и расположение следов качения могут быть полезными вспомогательными средствами при диагностике повреждений подшипников. На примере радиальных и упорных шарикоподшипников показаны типичные виды следов качения. Однако эти данные могут быть распространены и на подшипники качения других видов.
|
|
|
Таблица 2. Результат влияния различных видов нагрузки на следы качения.
| Радиальная нагрузка. (рис. 20) Направление нагрузки постоянное. Вращается внутреннее кольцо, наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. | 
Рис. 20. Радиальная нагрузка.
| |||
| Радиальная нагрузка. (рис.21) Направление нагрузки постоянное. Вращается наружное кольцо, внутреннее кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Наружное кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. |
Рис.21. Радиальная нагрузка.
| |||
| Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и внутреннее кольцо. (рис.22) Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Наружное кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. |
Рис.22. Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и внутреннее кольцо.
| |||
| Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и наружное кольцо. (рис.23) Внутреннее кольцо не вращается. Наружное кольцо вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. |
Рис.23. Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и наружное кольцо. | |||
| Осевая нагрузка постоянного направления. (рис.24) Вращается внутреннее или наружное кольцо. Внутреннее и наружное кольца: след качения равномерно распространён по всей окружности дорожек качения обоих колец, однако смещён в сторону. | 
Рис.24. Осевая нагрузка постоянного направления.
| |||
| Комбинированная нагрузка постоянного направления. (рис.25) Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, равномерно распространённый по всей окружности дорожки качения, смещён в одну сторону. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении радиальной нагрузки, распространяется по всей окружности дорожки качения, однако смещён в сторону. | 
Рис.25. Комбинированная нагрузка постоянного направления.
| |||
| Осевая нагрузка постоянного направления. (рис.26) Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое и свободное кольца: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности обоих колец. | 
Рис.26. Осевая нагрузка постоянного направления.
| |||
| Радиальная нагрузка постоянного направления, дополнительно - дисбаланс. (рис.27) Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее и наружное кольца: след качения равномерно распространён по всей окружности дорожек качения обоих колец. | 
Рис.27. Радиальная нагрузка постоянного направления, дополнительно - дисбаланс.
| |||
| Подшипник установлен с предварительным натягом посредством посадки с натягом на вал. (рис.28) Радиальная нагрузка постоянного направления. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо:
равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении радиальной нагрузки, распространяется по всей окружности посередине дорожки качения. | 
Рис.28. Подшипник установлен с предварительным натягом.
| |||
| Овально деформированное наружное кольцо. (рис.29) Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: следы качения, самые широкие в направлении деформации кольца, на двух диаметрально противоположных участках дорожки качения. | 
Рис.29. Овально деформированное наружное кольцо.
| |||
| Перекос наружного кольца. (рис.30) Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: следы качения на двух диаметрально противоположных участках дорожки качения, смещённые друг относительно друга по диагонали. | 
Рис.30. Перекос наружного кольца.
| |||
| Перекос внутреннего кольца. (рис.31) Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. Зазор в подшипнике, вследствие перекоса внутреннего кольца, уменьшается; длина следа качения по окружности дорожки качения зависит от того, насколько уменьшается зазор в подшипнике. | 
Рис.31. Перекос внутреннего кольца.
| |||
| Свободное кольцо смещено эксцентрично тугому кольцу. (рис.32) Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения. Свободное кольцо: след качения распространяется по всей окружности, однако смещён относительно центра кольца.
| 
Рис.32. Свободное кольцо смещено эксцентрично тугому.
| |||
| Перекос свободного кольца. (рис.33) Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения. Свободное кольцо: неравномерно широкий след качения, наиболее широкий в зоне наибольшей нагрузки, расположен в середине дорожки качения. | 
Рис.33. Перекос свободного кольца.
| |||
| Моментная нагрузка. (рис.34) Если нагрузка действует на подшипник эксцентрично, возникает опрокидывающий момент. Несмотря на то, что двухрядные подшипники и, в частности, радиальные или радиально-упорные шарикоподшипники могут воспринимать опрокидывающие моменты, в таких случаях лучше использовать спаренные однорядные радиально-упорные шарикоподшипники или конические роликоподшипники с расположением по 0- образной или Х-образной схеме. | 
Рис.34. Моментная нагрузка.
| |||
|
|
|
