Выбор посадки

При выборе посадки следует использовать представленную в данном разделе информацию, а также общие рекомендации в последующих разделах.

1. Условия вращения

Условия вращения относятся к кольцу подшипника и рассматриваются применительно к направлению действующей нагрузки (таблица 1). Существуют три различных условия:
  • вращающаяся нагрузка
  • неподвижная нагрузка
  • нагрузка в произвольном направлении
Нагрузка считается вращающейся, если кольцо подшипника вращается при неподвижной нагрузке или кольцо неподвижно при вращающейся нагрузке. Тяжёлые нагрузки, которые не вращаются, но постоянно меняют направление, например нагрузки на подшипники шатунов и штоков, как правило, считаются вращающимися нагрузками. При слишком свободной посадке кольцо подшипника, на которое воздействует вращающаяся нагрузка, проворачивается на посадочном месте, что приводит к износу и/или фреттинг-коррозии поверхностей. Для предотвращения этого, вращающееся кольцо следует установить на посадочном месте с натягом. Степень натяга зависит от условий эксплуатации (→ см. ниже пункты 2 и 4).
Нагрузка считается неподвижной, если кольцо подшипника и нагрузка являются неподвижными или кольцо и нагрузка вращаются с одинаковой скоростью. В таких условиях кольца подшипника, как правило, не проворачиваются на своих посадочных местах. Соответственно, они не нуждаются в посадке с натягом, если этого не требуется по другим причинам.
Нагружение в произвольном направлении соответствует переменным внешним нагрузкам, ударным нагрузкам, вибрациям и дисбалансным колебаниям, возникающим в высокоскоростном оборудовании. Такие условия работы вызывают изменения направления нагрузки, не поддающиеся точному определению. При невозможности определения направления нагрузки и, особенно, в условиях тяжёлого нагружения, согласно рекомендациям SKF, желательно, чтобы оба кольца имели посадку с натягом. Для внутреннего кольца обычно используется величина натяга, рекомендуемая при воздействии вращающейся нагрузки. Однако, если наружное кольцо должно иметь свободное осевое перемещение в корпусе при действующей невысокой нагрузке, можно использовать чуть более свободную посадку, чем та, что рекомендуется для вращающейся нагрузки.

2. Величина нагрузки

Степень посадки внутреннего кольца с натягом на посадочном месте на валу должна определяться на основании величины нагрузки, действующей на подшипник. Как правило, внутреннее кольцо подшипника деформируется пропорционально действующей нагрузке. Деформация может ослабить натяг между внутренним кольцом и валом, вызывая проворачивание кольца (кольцо «гуляет») на посадочном месте. Чем выше уровень нагрузки, тем большая степень натяга требуется (рис. 1). Посадка с натягом влияет на зазор или преднатяг подшипника. В условиях работы при вибрации и ударных нагрузках следует отдать предпочтение более плотной посадке.
Величина нагрузки на подшипник определяется следующими соотношениями:
  • малая нагрузка: P ≤ 0,05 C
  • нормальная нагрузка: 0,05 C < P ≤ 0,1 C
  • тяжёлая нагрузка: 0,1 C < P ≤ 0,15 C
  • очень тяжёлая нагрузка: P > 0,15 C

3. Внутренний зазор в подшипнике

При установке подшипников на валу или в корпусе с натягом кольца подвергают упругой деформации (сжимают наружное или растягивают внутреннее кольцо) для уменьшения внутреннего зазора в подшипнике. Тем не менее, необходимо поддерживать определённый минимальный зазор (→ «Зазор в подшипнике»). Посадка с натягом может быть настолько плотной, что для предотвращения нежелательного преднатяга может возникнуть необходимость использования подшипников с начальным зазором больше нормального (рис. 2 ).

4. Разница температур

Зачастую внутреннее кольцо имеет более высокую температуру, чем наружное кольцо. Это может привести к уменьшению внутреннего зазора (→ рис. 3 и «Зазор подшипника») или увеличить преднатяг (→ «Предварительный натяг подшипника»).
В процессе эксплуатации кольца подшипника обычно нагреваются до более высокой температуры, чем детали, на которых они установлены. Это может вызвать ослабление посадки внутреннего кольца на его посадочном месте и, в свою очередь, расширение наружного кольца может препятствовать его требуемому осевому перемещению в корпусе. Быстрые запуски также могут ослабить посадку внутреннего кольца, если выделяемое при трении тепло в подшипнике недостаточно быстро рассеивается. В некоторых случаях трение уплотнений подшипника может вызывать тепловыделение, достаточное для ослабления посадки внутреннего кольца.
В связи с этим, необходимо обращать особое внимание на разницу температур и на градиент теплового потока в подшипниковом узле.

5. Точность вращения

Для оборудования, в котором требуется высокая степень точности вращения, необходима посадка с натягом. Свободная посадка может снизить жёсткость и повысить вибрацию. Посадочные места подшипников должны соответствовать как минимум квалитету точности IT5 для вала и IT6 для корпуса. Также должны применяться жёсткие допуски общего биения (таблица 2).

6. Конструкция и материал вала и корпуса

Посадка кольца подшипника на его посадочное место не должна приводить к деформации (некруглости) кольца. Это может быть вызвано, например, нарушением сплошности посадочной поверхности. По этой причине SKF не рекомендует использовать разъёмные корпуса для тех случаев, когда наружные кольца должны иметь большую степень натяга — M7 или более.
Выбранный для разъёмного корпуса допуск на обработку отверстия не должен превышать натяг посадки, обеспечиваемой полем допусков H (или самое большее K).
Для обеспечения достаточной опоры колец подшипника, установленных в тонкостенных корпусах, корпусах из лёгких сплавов или на полых валах, должны использоваться допуски на размеры, обеспечивающие более плотные посадки, чем те, что обычно рекомендуются для толстостенных стальных или чугунных корпусов или сплошных валов (→ «Посадки для полых валов»). Иногда также могут требоваться облегчённые посадки для материалов валов, имеющих коэффициент теплового расширения выше, чем нелегированная сталь.

7. Простота монтажа и демонтажа

Подшипники, имеющие посадку с зазором, как правило, более просты в монтаже и демонтаже, чем подшипники, имеющие посадку с натягом. Если рабочие условия требуют посадки с натягом и относительной простоты монтажа / демонтажа, следует рассмотреть возможность применения разборных подшипников или подшипников с коническим отверстием (→ «Подшипники с коническим отверстием»). Подшипники с коническим отверстием могут устанавливаться на гладких или ступенчатых валах с помощью закрепительных и стяжных втулок или непосредственно на конические шейки валов (рис. 4, рис. 5 и рис. 6).

8. Обеспечение смещения подшипников в плавающих опорах

Если подшипники в плавающей опоре не могут компенсировать осевое смещение (внутренним перемещением в подшипнике), необходимо обеспечить постоянное свободное перемещение в осевом направлении наружного кольца на посадочном месте. Это обеспечивается за счёт свободной посадки кольца, на которое воздействует неподвижная нагрузка (рис. 7). В некоторых случаях, когда наружное кольцо нагружено неподвижной нагрузкой, а подшипник для компенсации смещения должен иметь возможность осевого перемещения в корпусе, можно установить закалённую втулку в отверстие корпуса, которая предотвратит повреждение подшипником своего посадочного места. Любое повреждение посадочного места в корпусе может ограничить осевое перемещение или о привести к тому, что осевое смещение станет невозможным. Это особенно важно, если корпус изготовлен из лёгкого сплава.
При использовании игольчатых роликоподшипников, тороидальных роликоподшипников CARB или цилиндрических роликоподшипников без бортов на одном кольце, оба кольца подшипника могут устанавливаться с натягом, поскольку осевое смещение происходит внутри подшипника.
SKF logo