Łożyska toczne: rozmiary według GOST, klasyfikacja, tabela rozmiarów

Zastosowanie w mechanizmach łożysk tocznych umożliwia wytwarzanie maszyn o wyższej klasie dokładności. Maszyny na tych elementach konstrukcyjnych są bardziej niezawodne i mają dłuższą żywotność. Ponadto ich stosowanie obniża koszty operacyjne.

Możliwości zespołu, w którym zastosowano łożysko toczne, określa dokładność tej części. Odległość od podstawy do osi obrotu i od podstawy do końca wału, jak również promieniowe i powierzchniowe uderzenia muszą się mieścić w pewnych granicach dokładności.

Podczas montażu należy dążyć do tego, aby obudowy łożysk nie uległy deformacji. Kształt siedzeń w obudowie łożyska i na wale powinien spełniać wymagania techniczne pod względem kształtu i chropowatości, bez zadrapań i zadziorów.

Różnice w stosunku do łożysk ślizgowych

W mechanizmach występują dwa typy ruchomych części: podpory oparte na tarciu ślizgowym i podpory oparte na tarciu tocznym.

Podczas korzystania z pierwszych powierzchni roboczych obudowy i wału wzajemnie się poruszają i wchodzą w interakcje, najczęściej rozdzielając smary i wsuń wkładkę. Wsparcie działa, gdy występuje wyraźny poślizg w częściach, które miały kontakt.

W drugim wariancie, elementy toczne są umieszczane w szczelinie pomiędzy powierzchniami, które wzajemnie się poruszają (mogą to być rolki lub kule). W tym przypadku podpory pracują z wykorzystaniem tarcia tocznego. W takich przypadkach zamiast brązu, babbitów lub wykładzin z tworzywa sztucznego w łożyskach, gdzie stosowane jest tarcie toczne, stosuje się łożyska kulkowe lub wałeczkowe ze stali.

Zgodnie z rodzajem obciążenia łożysk obrotowych, są one promieniowe, gdy obciążenie promieniowe działa na podporę, nacisk, gdy podłoże jest poddawane tylko obciążeniom osiowym i promieniowemu, gdy oba typy obciążeń działają razem na podporę.

Każdy rodzaj wsparcia charakteryzuje się rozmiarem, projektem, specyfikacjami dotyczącymi produkcji, instalacji i konserwacji.

Łożyska toczne i łożyska ślizgowe różne mechanizmy odporności na ruch i określanie zużycia części ruchomych podpór. Rodzaj wymaganej jednostki określa się na podstawie oceny procedury operacyjnej mechanizmu lub jego poszczególnych jednostek.

Zalety i wady

Łożyska toczne i ślizgowe mają zarówno zalety, jak i wady. Łożyska toczne mogą być preferowane w stosunku do łożysk ślizgowych ze względu na ich niższy poziom tarcia przy niskich prędkościach i przy ruszaniu z postoju. Ponadto łożyska toczne mają mniejsze wymiary osiowe, co ułatwia montaż konstrukcji podpór samonastawnych, bez konieczności długiego czasu na trudne indywidualne dopasowanie wkładek i ich docierania. Jest to szczególnie ważne w przypadku czopów o dużych średnicach, pracujących pod dużym obciążeniem, o wysokich prędkościach obrotowych i temperaturach.

Kiedy stosuje się łożysko toczne, poprawia się jakość smarowania części i zespołów maszyn oraz jakość ich konserwacji, wydłużony zostaje okres użytkowania powierzchni gniazd cylindrów i wałów. W związku z tym w przypadku większości podparć sprzętu najlepiej nadają się do tego.

Jednak oprócz zalet łożyska toczne mają wiele minusów.

Na przykład duże wymiary. Takie elementy strukturalne są szeroko reprezentowane w sprzęcie inżynieryjnym, są wytwarzane w małych partiach i są bardzo drogie. Łożysko toczne jest gorsze od konkurentów pod względem takich parametrów, jak wymiary promieniowe, ciężar i sztywność.

Bardzo trudno jest wybrać je poprawnie, gdy wysokie prędkości obrotowe są połączone przez działanie dużych obciążeń. Powszechnie wiadomo, że przy rosnącym obciążeniu i prędkości obrotowej węzła zmniejsza się jego trwałość. Załóżmy, że jeśli obciążenie zostanie zwiększone o jedną czwartą w porównaniu do poprzedniej, wówczas żywotność zostanie zmniejszona o połowę, a gdy obciążenie zostanie podwojone, trwałość będzie mniejsza niż 10 razy.

Oznakowanie i wymiary według GOST

Wymagania dotyczące składników i części GOST. Łożyska toczne opisuje GOST 520-2002.

Podstawy symboli tworzyły następujące parametry:

• średnica, która ma otwór łożyskowy;
• seria szerokości (lub wysokości) i seria średnic;
• rodzaje łożysk;
• wdrożenie techniczne.

Jak określić rozmiar łożysk tocznych przez oznaczenie? Zapis nutowy pomoże poradzić sobie z tym zadaniem.

Wszystkie powyższe parametry są oznaczone znakami (lub liczbami). Fakt, z którego składają się oznaczenia, zależy od miejsc, które zajmują w swoim symbolu, jeśli są czytane od lewej do prawej:

Wymiary

Aby dowiedzieć się, w jaki sposób rozmiary łożysk zależą od ich serii, dopuszcza tabela rozmiarów łożysk. Pozwala połączyć serię z zewnętrzną i wewnętrzną średnicą i szerokością.

Wymiary łożyska tocznego. Tabela 1.

Jest to tabela łożysk tocznych, jedna z wielu tabel opisujących tego typu elementy konstrukcyjne.

Klasyfikacja

Jednym ze znaków, na podstawie których klasyfikowane są łożyska toczne, jest kształt elementów tocznych. Zgodnie z nim, łożyska mogą być kulkowe i rolkowe. Elementy toczne do piłek, jak sama nazwa wskazuje, mają bardzo kulisty kształt. Rolujące elementy toczne mogą być cylindryczne, jak również w kształcie beczki lub stożkowate.

Kolejną cechą klasyfikacji jest kierunek obciążenia odbierany przez łożysko toczne. Dzięki tej funkcji wyróżnia się łożyska:

• promieniowe, które odbierają jedynie promieniowe lub głównie promieniowe obciążenia;
• odporny na promieniowanie, zdolny do odczuwania zarówno obciążeń promieniowych, jak i osiowych.

Należy zauważyć, że regulowane łożyska nie są w stanie funkcjonować bez obciążenia na oś. Trwałe może postrzegać tylko siły osiowe. Typ rezystancyjno-radialny działa z obciążeniem osiowym i niskim promieniowym.

Istnieje również klasyfikacja łożysk tocznych, w zależności od tego, z ilu rzędów elementów tocznych składają się. Są jednorzędowe i dwurzędowe.

Zgodnie z taką charakterystyką, jak czułość na odkształcenia, wyróżniają się wahliwe łożyska. Są w stanie normalnie funkcjonować nawet w przypadku pochylenia do 3 °.

System tolerancji i lądowań

Łożyska toczne są szeroko rozpowszechnione. Są one produkowane w specjalnych fabrykach i mają pełną wymienność na powierzchniach, które są określone przez średnice pierścieni: D jest zewnętrzną średnicą zewnętrznego pierścienia, a d jest wewnętrzną średnicą wewnętrznego pierścienia.

Wymienność łożysk tocznych zależy od wymagań dokładności:

• dokładność szerokości pierścienia;
• dokładność średnic pierścieni d, D;
• dokładność powierzchni pierścienia;
• promieniowe i osiowe bicie bieżni, które określa dokładność obrotu;
• dokładność szczeliny, która powstaje przy parametrach roboczych między bieżniami a elementami tocznymi.

Dokładność zestawów zespołów ustawia GOST. Łożyska toczne muszą spełniać wymagania dokładności GOST 520-89, zgodnie z którym istnieje 5 klas dokładności: 0; 6; 5; 4; 2. Większość mechanizmów wykorzystuje węzły klasy dokładności 0. Węzły klasy dokładności wyższe od zera są stosowane przy dużych prędkościach obrotowych oraz w sytuacjach wymagających dużej dokładności obrotu wału (na przykład w maszynach precyzyjnych). Klasa dokładności przed oznaczeniem kreską.

W celu zachowania wymienności łożysk tocznych, średni zwój i owalność otworu oraz powierzchnia pierścieni nie powinny przekraczać połowy tolerancji dla średnich średnic Dc, dc. Te parametry są obliczane jako średnia arytmetyczna maksymalnej i minimalnej średnicy, które są mierzone w 2 skrajnych sekcjach pierścienia.

Dlatego tolerancje łożysk tocznych są przypisane do wymiarów:

• D i d;
• Dc i dc;
• V.

Tolerancje pierścieni są określone jedynie przez klasę dokładności łożyska i jego wymiary, niezależnie od właściwości połączenia z wałem i obudową. Osiąga się to poprzez zmniejszenie zakresu łożysk. Parametry podłączenia pierścieni do wału i obudowy są określane poprzez zmianę pól tolerancji wału i otworu.

Dopasowanie łożysk tocznych powinno być ustalone w taki sposób, aby pierścień, który się obraca, byłby naciągnięty, co wykluczałoby docieranie i poślizg pierścienia wzdłuż powierzchni gniazda podczas pracy w trybie załadowanym.

Lądowanie zależy od takich czynników:

• klasa dokładności;
• rodzaj i wielkość ładunków;
• rodzaj obciążenia.

Załadunek może być lokalny, cyrkulacyjny i oscylacyjny.

W przypadku obciążeń lokalnych działa tylko obciążenie promieniowe o stałej wielkości i kierunku w jednym punkcie powierzchni nośnej łożyska, przenoszone przez pojedynczy punkt powierzchni obudowy lub wału.

Pierścień obciążony w ten sposób musi być zainstalowany tak, aby istniała szczelina, a następnie stopniowo obracać pierścień, unikając lokalnej produkcji pierścienia, trzonu i korpusu.

Jeżeli występuje obciążenie cyrkulacyjne, wpływa to tylko na promieniowe obciążenie przenoszone na cały obwód toru łożyskowego i jest ono postrzegane sekwencyjnie przez powierzchnię obudowy lub wału. Pierścień, który przeżywa ładunek krążeniowy, zamontowany na obudowie lub wału z naprężeniem.

Gdy występuje obciążenie oscylacyjne, wchodzą dwa różne obciążenia promieniowe. Jeden z nich ma stałą wartość i kierunek, a drugi się obraca. Wynik tych obciążeń wpływa na ograniczoną część bieżni pierścieni, przenoszoną na pewną część na powierzchnię osadzenia korpusu lub wału.

Obliczanie

Łożyska toczne są zaprojektowane pod kątem wytrzymałości przy użyciu metody odpryskiwania zmęczeniowego i zapobiegania deformacji plastycznej.

W przypadku trybu stałego te elementy konstrukcyjne oblicza się z równoważnego obciążenia dynamicznego, biorąc pod uwagę charakter i kierunek sił działających na węzeł. Równoważne obciążenie jest przyjmowane w taki sposób, aby zapewniało taką samą żywotność, jak w przypadku rzeczywistych obciążeń.

Nośność charakteryzuje się takimi parametrami, jak: podstawowa nośność dynamiczna C i podstawowe obciążenie statyczne C0.
Pierwszy z nich to obciążenie promieniowe lub osiowe, które wytrzymuje 1 milion obrotów. Podstawowa trwałość - wytrzymałość pod względem niezawodności 90%.

Szacowana trwałość może być określona jako liczba obrotów w milionach lub godzinach pracy, jeżeli wynik jest taki, że na powierzchniach 90% części wsadu nie ma śladów zmęczenia metalu w postaci łuszczenia lub odpryskiwania.

Łożyska kulkowe poprzeczne jednorzędowe

Najbardziej popularny rodzaj łożysk tocznych. Często stosowany w budowie szerokiej gamy urządzeń. Wśród rolek znajdują się maszyny tekturowe, skrzynie biegów, silniki elektryczne. Używany do przeciwdziałania obciążeniom promieniowym, ale może być również przygotowany do percepcji obustronnych obciążeń osiowych. Często są one wykorzystywane wyłącznie do obciążeń osiowych, zwłaszcza gdy liczba obrotów wału jest duża i łożyska wzdłużne nie mogą być używane. Jeżeli luz promieniowy wzrasta, wówczas nośność osiowa nośności również staje się większa, ponieważ w tej sytuacji łożyska mają właściwości promieniowe. Praca łożyska jest możliwa, jeżeli względna niewspółosiowość pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego nie jest większa niż 20 °.

Jeśli chodzi o obudowę łożyska tocznego, najczęściej jest ona wykonana z żeliwa szarego. Materiał do jednorzędowych koszy łożyskowych to stalowe tłoczenie lub materiały przeciwfrykcyjne, takie jak PCB, mosiądz, brąz, duraluminium. W ostatnim czasie do produkcji separatorów zastosowano żywice poliamidowe. Jeśli łożyska mają klasę wysokiej dokładności i masywne klatki obracane, które są wyśrodkowane na pierścieniu zewnętrznym, gdy stosuje się efektywne tryby smarowania, wówczas ich praca jest możliwa nawet przy prędkościach obrotowych przekraczających granicę opisaną w podręcznikach referencyjnych.

Konstrukcyjne typy jednorzędowych łożysk poprzecznych:

• mając jedną podkładkę ochronną;
• posiadające dwie podkładki ochronne;
• z rowkiem na pierścieniu zewnętrznym i pierścieniem instalacyjnym;
• z pierścieniem regulacyjnym i podkładką ochronną;
• po jednostronnej i dwustronnej konsolidacji;
• z rowkiem do wprowadzania kulek bez separatora.

Łożyska kulkowe z jedną podkładką ochronną

Produkowane są wyłącznie z klatkami do tłoczenia. Ich stosowanie przy dużych prędkościach jest niepożądane. Podczas pracy z takimi łożyskami należy stosować smar. Mata ochronna wykonana z metalu, która jest wciskana w rowek na pierścieniu zewnętrznym, może utrzymywać smar po jednej stronie. Z drugiej strony smar wbudowany w łożysko ogranicza się do kołpaka lub uszczelki w zespole. Występująca przestrzeń jest częściowo wypełniona smarem wybranym do specjalnych warunków pracy. Taki wariant projektu części daje zawsze możliwość sprawdzenia go (w miejscu pokrywy lub uszczelnienia) i przeprowadzenia dodatkowego smarowania po drodze.

Łożyska kulkowe z dwoma tarczami

Mają te same separatory i parametry prędkości co poprzednia część, ale robocze smarowanie łożysk tocznych jest układane między podkładkami w procesie montażu w fabryce. Ten rodzaj zespołu jest stosowany w sytuacjach, w których nie można wykonać uszczelnienia w węźle. Tak więc projekt staje się prostszy i zmniejsza całkowitą wagę węzła. Wewnętrzne części takiego łożyska nie mogą być kontrolowane podczas pracy.

Łożyska kulkowe z rowkiem na pierścieniu zewnętrznym

Za pomocą podzielonego pierścienia mocującego, który wchodzi w rowek pierścienia od zewnątrz, możliwe jest zamocowanie łożyska wewnątrz obudowy, które nie wymaga zewnętrznego pierścienia do spoczynku, do ramion obudowy w celu podparcia. Jednak ich zdolność do postrzegania obciążeń promieniowych jest znacznie większa niż w przypadku obciążeń osiowych. Zastosowanie pierścieni instalacyjnych ułatwia projektowanie, zmniejsza rozmiar węzłów i umożliwia przewiercanie przelotowych otworów w obudowie.

Uszczelnione łożyska kulkowe

Łożyska z dwustronnym uszczelnieniem są szeroko stosowane. Jest to gumowa membrana. Węzły, w których ta uszczelka jest nakładana, charakteryzują się dobrą szczelnością. W rezultacie fabryczny środek smarny nie wycieka i zapobiega przedostawaniu się do niego obcych cząstek. Separatory takich łożysk kulkowych są zwykle tekstolitem lub brązem. Chociaż są one również typu kontaktowego, mają zdolność pracy z podwyższonymi prędkościami obrotowymi.

Uszczelnione łożyska kulkowe są często stosowane w łożyskach silników elektrycznych. W tych węzłach pył szczotek jest uwalniany tak intensywnie, że może szybko doprowadzić do pęknięcia innych typów łożysk kulkowych.

Łożyska kulkowe z rowkiem kulowym bez separatora

Różnią się od innych łożysk klasycznego wzornictwa w obecności wyprofilowanych rowków w bokach pierścieni. Kulki są wkładane przez te rowki. Ponieważ takie łożysko toczne ma więcej kulek niż kule oddzielające, daje to przyrost ładunku. Ich celem jest praca przy niskich prędkościach obrotowych z powodu nadmiernego tarcia kontaktujących się elementów tocznych. Tam, gdzie występują obciążenia osiowe, lepiej jest zrezygnować z ich użycia, ponieważ pod ich działaniem kule często przesuwają się względem osie bieżni.

Jako konstruktywna wersja takich łożysk kulkowych są węzły, w których znajduje się zarówno wpust do wkładania kulek, jak i podkładki ochronne.

Jednostki te są używane bez użycia smaru w komorach suszących i jednostkach, które wykorzystują ruch wahadłowy.