При конструировании подшипникового узла необходимо произвести надлежащий расчет и правильно выбрать необходимые типоразмеры подшипников качения для той или иной машины (прибора), полностью учитывая требования к долговечности, теплоотводу и способу смазки.
Конструкции подшипниковых узлов различаются в зависимости от габаритных размеров, нагрузок и скоростей объектов машиностроения и приборостроения, однако можно выделить общие требования, которым должен удовлетворять любой подшипниковый узел для обеспечения надежной работы установленных в нем опор качения:
- Необходимо конструктивное и технологическое обеспечение соосности посадочных мест подшипников каждого из валов, достигаемое, как правило, расточкой, а если возможно, шлифовкой «напроход» двух или нескольких гнезд под подшипники для каждого вала.
- Возможное снижение числа стыков в элементах узла. Например, использование стаканов и переходных втулок, в которые вмонтированы подшипники, лишь в тех случаях, когда конструктивное решение без них было бы невозможным. Таким образом, улучшается соосность и отвод тепла от подшипника.
- Следует обеспечить удобство монтажа-демонтажа подшипников и узла в целом.
- Необходимо выбрать надлежащие посадки внутренних колец на вал и наружных колец в корпус с обеспечением жесткой связи за счет посадочного натяга для того кольца, которое вращается вместе с валом или корпусом. При этом посадки с большими натягами допустимы лишь при очень больших, особенно ударных нагрузках. В мелких приборах оптимальными являются натяги от 0 до 3 мкм. Для невращающихся колец натяг заменяется небольшим зазором. В приборах зазоры имеют размер от 2 до 5 мкм, иногда несколько больше.
- При сравнительно длинных валах I = (10-12) d монтаж одной из опор осуществляется с фиксацией в осевом направлении, а остальных – без осевой фиксации («плавающая» опора). «Плавающий» подшипник, будучи жестко зафиксирован своим вращающимся кольцом, должен иметь скользящую посадку для второго кольца, позволяющую ему с малым сопротивлением перемещаться при тепловых деформациях вала или корпуса. Фиксируется, как правило, более нагруженный подшипник, на который передаются возможные двухсторонние осевые усилия, что должно быть учтено при его выборе. Легконагруженная опора, естественно, легче «плавает» в осевом направлении.
- В узлах с радиально-упорными подшипниками (речь идет о подшипниках не сдвоенного типа и немногоконтактных подшипниках) выполняется односторонняя фиксация обоих подшипников. Предпочтителен заранее рассчитанный натяг, осуществляемый пружинами или жесткими крышками с прокладками. При отсутствии особых требований к точности и жесткости узла допустима регулировка осевой игры парного комплекта подшипников в узких пределах.
- При перекосе вала за счет смещения осей гнезд под подшипники, превышающем 15-20 угловых минут, необходимо использовать самоустанавливающиеся (сферические) подшипники. В данном случае обязательна установка с фиксированной опорой.
- Необходимо соблюдение минимальной неперпендикулярности заплечиков вала и корпуса по отношению к оси вращения. В зависимости от точности узла она лежит в пределах от 2 или 3 до 20 мкм, причем, для крупных подшипников допустимы несколько большие отклонения.
- Следует, по возможности, исключать регулировку осевого смещения подшипников резьбовыми деталями, так как даже при мелкой резьбе определенный перекос упорного торца неизбежен.
- Необходимо использовать упорно-радиальные и радиально-упорные подшипники на горизонтальных валах, так как применение упорных подшипников, несмотря на их повышенную осевую жесткость, нежелательно, а при повышенных скоростях вообще недопустимо из-за возможности смещения комплекта шариков с сепаратором относительно колец при разгрузке подшипника, а также вследствие гироскопических эффектов и нагружения краев колец центробежными силами шариков.
- Обязательное выполнять осевое крепление концевых подшипников на валах при значительных и особенно при ударных нагрузках. Легкие приборные подшипники, как правило, не требуют осевого крепления при наличии правильно выбранных посадок. При этом осевая фиксация должна обеспечиваться крышкой или заплечиком корпуса.
- Допускается установка радиально-упорных подшипников «враспор» с фиксацией и регулировкой торцовыми крышками при длинах валов I ≤ (10-12) d. При большей длине валов лучше устанавливать сдвоенный радиально-упорный шарико- или роликоподшипник и прочие опоры выполнять «плавающими».
- При вращающихся наружных кольцах и при установке двух радиально-упорных подшипников на ось регулировка осуществляется гайкой, навинчивающейся на резьбовой хвостовик этой оси. Гайка и хвостовик должны иметь мелкую резьбу и надежный замок для предупреждения саморазвинчивания.
- Возможно использование для осевой фиксации подшипников пружинных колец, вставляемых в проточки на валу или в корпусе. При этом осевая регулировка становится невозможной. При больших осевых усилиях установка стопорных колец недопустима.
- Необходима двухсторонняя фиксация безбортовых колец «плавающих» роликоподшипников с короткими цилиндрическими роликами, поскольку «плавание» обеспечивается небольшим осевым смещением роликов по неподвижной (в осевом направлении) дорожке качения безбортового кольца.
- Количество пластичной смазки не должно превышать 1/3 объема свободного пространства, не занятого подшипником.
- Следует производить заливку жидкого масла в корпус до центра тела качения, ниже всех расположенного в подшипнике.
- Выполнять упор фитиля смазки в маслоподъемный корпус, примыкающий к внутреннему кольцу подшипника на уровне зазора плавания сепаратора.
- Гарантированные зазоры вращающихся уплотнений и маслоотбойных шайб относительно корпусных гнезд должны быть в пределах 0,3-1,5 мм (в зависимости от точности изготовления и сборки узла).
