Шариковые подшипники
Шариковые подшипники в машиностроении находят весьма широкое распространение как радиальные подшипники (фиг. 249, а), воспринимающие нагрузки, направленные перпендикулярно оси вала, упорные или аксиальные (фиг. 249, б), воспринимающие нагрузки вдоль оси вала, и, наконец, радиально-упорные, способные воспринять как радиальные (перпендикулярные), так и осевые (параллельные) нагрузки.
Фиг. 249. Радиальные (а) и упорные (б) шариковые подшипники
Ввиду того что вращающиеся элементы (шарики), воспринимающие на себя нагрузку от шеек валов, имеют шарообразную форму, значительно хуже сопротивляющуюся давлениям, чем ролики (цилиндрическая, коническая, бочкообразная форма), шариковые подшипники в прокатном производстве применяются преимущественно в нажимных устройствах рабочих клетей, в вспомогательном оборудовании и приспособлениях, в качестве либо упорных, либо радиально-упорных подшипников, работая главным образом на осевые нагрузки, но не на шейках рабочих валков, где имеют место весьма большие давления.
а) Радиальные шариковые подшипники бывают однорядные (фиг. 248, а) и двухрядные (фиг. 250, а), причем каждый из них может быть несамоустанавливающимся (фиг. 248, а и 250, а) и самоустанавливающимся (фиг. 250, б и в).
Однорядный несамоустанавливающийся подшипник (фиг. 248, а) состоит из наружного кольца А, внутреннего В, сепаратора и шариков Ш, причем радиус канавок наружного и внутреннего колец несколько больше радиуса шариков.
Для придания шариковому подшипнику большей сопротивляемости осевым нагрузкам радиус желобка доводят до 0,515 диаметра шариков, а глубину — до 0,245.
Двухрядный несамоустанавливающийся подшипник (фиг. 250, а) по своему устройству аналогичен однорядному, но имеет не один, а два ряда шариков, с общим для обоих рядов или отдельными сепараторами.
Самоустанавливающиеся однорядные и двухрядные подшипники (фиг. 250, б и в), в отличие от несамоустанавливающихся, для точности установки имеют вместо наружного неподвижного кольца А (фиг. 248, а) два кольца А и Е, из которых внутреннее А соприкасается с внешним Е по полукруглой поверхности, допускающей перемещение внутренней части подшипника, вызванное неправильной его установкой. Так как шарики в этом случае подвергаются дополнительным осевым нагрузкам, оказывающим вредное влияние на подшипник, фирма сконструировала новый самоустанавливающийся подшипник (фиг. 250, г), в котором внешнее кольцо А вместо желобов для катания, шариков имеет сферическую выточку с центром О на оси подшипника. Для предотвращения заклинивания шариков линии касания последних в точках а и а с поверхностями качения колец должны быть параллельны между собой во всех положениях, а также касательные должны пересекаться в одной точке на оси ХХ .
Фиг. 250. а — схема двухрядного шарикового подшипника, б и в — схема однорядного (б) и двухрядного (в) шариковых подшипников с самоустанавливающимися кольцами; г— самоустанавливающийся двухрядный подшипник
Фиг. 251. а и б — несамоустанавливающийся упорный шариковый подшипник (а) и схема установки на вал (б); в и г— самоустанавливающийся упорный шариковый подшипник со сферическими шайбами (в) и сферическими опорными кольцами (г)
б) Упорные (аксиальные) шариковые подшипники, служащие для восприятия осевых нагрузок, бывают одинарные и двойные (двойного действия) при действии нагрузок в одном или обоих направлениях, причем последние (двойные), в свою очередь, состоят из однорядных и двухрядных с одним или двумя рядами шариков.
Как одинарные, так и двойные шариковые подшипники бывают несамоустанавливающиеся (с плоскими шайбами) и самоустанавливающиеся со сферическими шайбами или сферическими опорными кольцами.
Одинарный несамоустанавливающийся упорный шарикоподшипник (фиг. 251, а) состоит из двух плоских шайб А и В, между которыми расположены шарики , заключенные в сепаратор С. Шайба А с отверстием меньшего диаметра плотно вживается на вал шайба В с большим отверстием (фиг. 251, б) по своему наружному диаметру подгоняется к корпусу подшипника, при этом обе шайбы, воспринимающие давление, должны между собой быть строго параллельны, а их оси совпадать, иначе одна часть шариков будет заклиниваться и перегружаться, тогда как другая освобождаться от нагрузки.
Одинарный самоустанавливающийся подшипник со сферическими шайбами (фиг. 251, в) и сферическими опорными кольцами (фиг. 251, г) в отличие от первых (несамоустанавливающихся), обеспечивает от заклинивания шариков и перегрузок, благодаря широкому внутреннему отверстию шайб и сферической поверхности, опирающейся на соответственную выточку в корпусе подшипника.
Упорные подшипники двойного действия (фиг. 252, а) предназначены для восприятия нагрузок, действующих в обоих направлениях, и обычно состоят из насаживаемой на вал средней шайбы А, двух шайб В, помещаемых в корпусе и имеющих широкие внутренние отверстия, и двух рядов шариков с сепараторами. Подшипники двойного действия (двойные) подобно одинарным изготовляются с плоскими (фиг. 252, а) или же со сферическими шайбами и опорными кольцами (фиг. 252, б).
Фиг. 252. а и б — упорные подшипники двойного действия с плоскими (а) и со сферическими шайбами и опорными кольцами (б); виг — двухсторонние упорные подшипники с одним (в)
и двумя рядами шариков (г)
Для двухстороннего действия применяются также двухсторонние упорные подшипники с одним (фиг. 252, б) и двумя рядами шариков (фиг. 252, г), причем в первом случае обе сферические шайбы В имеют игру как в отношении корпуса А, так и относительно шайб С центральной втулки , сидящей на валу; во втором случае (фиг. 252, г) устройство подшипника почти аналогичное, если не считать средней шайбы, насаживаемой прочно на вал и разделяющей оба ряда шариков. Сферические кольца в обоих случаях предотвращают заклинивание шариков и обеспечивают надлежащее самоцентрирование.
в) Радиально-упорные шариковые подшипники, предназначенные для восприятия радиальных и осевых усилий, бывают однорядные (фиг. 253, а) при одностороннем действии нагрузок и двухрядные (фиг. 253, б) при двухстороннем действии нагрузок; в последнем случае могут быть применены специальные однорядные подшипники с четырьмя точками касания шарика (фиг. 253, в) при небольших аксиальных нагрузках и высоких числах оборотов; или же специальные двухрядные (фиг. 253, г), но с различным положением шариков, имеющих разные диаметры и работающих обособленно на радиальные и упорные нагрузки.
Значительно улучшенная обработка поверхностей подшипников с плоскими кольцами, достигнутая в последнее время, привела к тому, что многие иностранные фирмы ( , Фишер и др.) [173] совершенно отказались от дальнейшего применения сферических упорных подшипников, ранее считавшихся самоустанавливающимися ошибочно, и заменили их одинарными и двойными упорными подшипниками с плоскими кольцами.