Предварительный выбор подшипников

В опорах валов и шпинделей современных станков в основном применяют подшипники качения. Для них характерны небольшие потери на трение и простые системы смазывания. Подшипники качения обеспечивают высокую точность вращения шпинделей (радиальное биение 0,01...0,03 мм, а в прецизионных станках — несколько микрометров) и необходимую виброустойчивость, надежно работают при изменении частоты вращения и нагрузок в широких диапазонах, удобны в эксплуатации.

Тип подшипника выбирается в зависимости от характера воспринимаемых им нагрузок. Предпочтение отдается шариковым радиальным подшипникам, как наиболее дешевым. В опорах, подверженных ударным нагрузкам, предпочтение отдается роликоподшипникам с цилиндрическими роликами, если опора не испытывает осевых нагрузок (или они весьма незначительны). Если же осевые нагрузки достигают радиальных и даже превышают их, то в случаях безударного характера действующих на опору нагрузок следует применять радиально-упорные шариковые подшипники, а в случаях ударных нагрузок – роликовые конические подшипники.

Несущая способность подшипников качения характеризуется динамической и статической грузоподъемностью. Динамическая грузоподъемность радиальных и радиально-упорных подшипников определяется постоянной радиальной нагрузкой, которую каждый из группы идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом может воспринимать при долговечности, составляющей 1 млн. оборотов. Динамическая грузоподъемность упорных и радиально-упорных подшипников определяется постоянной осевой нагрузкой, которую каждый из группы идентичных подшипников может воспринимать в течение 1 млн. оборотов. Статическая грузоподъемность определяется статической нагрузкой, в результате действия которой возникает общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной зоне контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

Быстроходность подшипников качения характеризуется предельной частотой вращения и параметром быстроходности. Превышение предельной частоты вращения приводит к существенному проявлению сил инерции тел качения и сепаратора, возрастанию влияния погрешностей формы тел и дорожек качения и соответствующему нарушению равномерности вращения подшипника, ухудшению условий смазывания, росту износа рабочих поверхностей и перегреву опоры. Предельная частота вращения подшипников в нормальных условиях эксплуатации указывается в каталогах подшипников. Если частота вращения шпинделя должна превышать предельную для подшипников частоту, следует обеспечить хороший отвод теплоты от опор, использовать смазочные материалы малой вязкости.

Обобщенным показателем быстроходности опор шпинделей с радиальными, радиально-упорными и упорно-радиальными подшипниками является параметр быстроходности d_m·n_max (мм · мин^-1), где d_m = 0,5·(d + D); d — диаметр отверстия подшипника, мм; D — наружный диаметр подшипника, мм; n _max — наибольшая частота вращения шпинделя. Иногда в качестве показателя быстроходности опоры считают произведение d·n_max, называемое характеристикой быстроходности.

Подшипники качения для шпинделей станков выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания дорожек качения или из-за износа элементов, приводящего к увеличению зазоров. Считается, что срок службы подшипника закончен, когда по одной из названных причин он не может выполнять своих функций. Показателем долговечности подшипников считается время, в течение которого в тождественных условиях должны работать не менее 90 % партии подшипников данного типоразмера.

Жесткость подшипника характеризуется отношением действующей на него нагрузки к вызываемому упругому сближению колец (при этом контактные деформации на посадочных поверхностях не учитываются), Различают радиальную и осевую жесткость.