Выбор преднатяга

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

В зависимости от сферы применения подшипниковых узлов может возникнуть необходимость в предварительном натяге подшипников. Например, натяг может быть целесообразен в случаях, когда требуется высокая степень жёсткости или точность вращения. Преднатяг может также потребоваться для обеспечения минимального нагружения подшипника в условиях отсутствия внешней нагрузки или очень лёгких нагрузок во время работы.
Создание преднатяга во время монтажа обычно сопровождается измерением усилия (в некоторых случаях — величины смещения) или момента трения.
Эмпирические величины предварительного натяга можно получить из результатов контрольных замеров апробированных конструкций, на технические характеристики которых можно полагаться при разработке подобных конструкций. Для новых конструкций SKF рекомендует производить расчёт силы преднатяга с помощью программ SKF SimPro Quick или SimPro Expert, а затем проверять точность теоретических параметров путём тестовых испытаний оборудования. Надёжность расчётов для конкретного узла зависит от того, насколько точно прогнозируемый температурный режим работы и упругие деформации сопряжённых деталей, особенно корпуса, соответствуют реальным условиям эксплуатации. В таких случаях при испытаниях необходимо учитывать влияние пуска при низких температурах окружающей среды.

Общие сведения о преднатяге

В зависимости от типа подшипника преднатяг может быть радиальным или осевым. Например, прецизионные цилиндрические роликоподшипники в силу своей конструкции могут иметь только радиальный преднатяг, а радиально-упорные шарикоподшипники или конические роликоподшипники — только осевой преднатяг.
Одиночные конические роликоподшипники или радиально-упорные шарикоподшипники обычно устанавливаются со вторым подшипником того же типа и размера по О-образной схеме (линии нагружения расходятся, рис. 1) или по Х-образной схеме (линии нагружения сходятся, рис. 2). Это также относится к однорядным радиально-упорным шарикоподшипникам.
Расстояние L между центрами давления будет больше, если подшипники установлены по О-образной схеме (рис. 1), по сравнению с их установкой по Х-образной схеме (рис. 2). Подшипники, установленные по О-образной схеме, способны воспринимать более высокие опрокидывающие моменты.
Если в процессе работы вал нагреется до более высокой температуры, чем корпус, то величина преднатяга, которая была отрегулирована в процессе монтажа при обычной температуре окружающей среды, изменится. Поскольку тепловое расширение вала происходит как в осевом, так и в радиальном направлении, подшипники с расположением по О-образной схеме менее чувствительны к температурным воздействиям, чем подшипники, установленные по Х-образной схеме.
При регулировке преднатяга подшипникового узла важно, чтобы установленная величина преднатяга имела минимально возможный разброс. Для этого в процессе монтажа конических роликоподшипников следует несколько раз провернуть вал, чтобы ролики вошли в правильный контакт с направляющим бортом внутреннего кольца.

Преднатяг при помощи пружин

Создание преднатяга подшипников позволяет уменьшить уровень шума, например, малогабаритных электродвигателей и аналогичного оборудования. В приведённом примере подшипниковый узел состоит из двух однорядных радиальных шарикоподшипников, установленных с преднатягом на каждом конце вала (рис. 3). Простейшим способом создания преднатяга является использование пружинной шайбы. Пружина воздействует на наружное кольцо одного из двух подшипников. Это наружное кольцо должно допускать осевое смещение.
Сила преднатяга остаётся практически постоянной даже при осевом смещении подшипника в результате теплового расширения.
Требуемую величину силы преднатяга можно ориентировочно рассчитать по формуле: 

F = k d

где
=сила преднатяга [кН]

=коэффициент, описание которого дано ниже
=диаметр отверстия подшипника [мм]

Для малогабаритных электродвигателей величина коэффициента k принимается равной от 0,005 до 0,01. Если преднатяг используется, главным образом, для защиты подшипника от воздействия вибрации в неподвижном состоянии, величина преднатяга должна быть больше — k = 0,02.
Метод нагружения пружинами также широко используется для создания преднатяга радиально-упорных подшипников шпиндельных узлов высокоскоростных шлифовальных станков. Данный метод непригоден для тех случаев, когда требуется высокая степень жёсткости узла, изменяется направление нагрузки, либо могут возникать случайные пиковые нагрузки.
Более подробная информация представлена в разделе «Преднатяг подшипников» [PDF].
SKF logo