Некоторые требования к конструкции подшипников качения и их опор

Чачхиани В. Д., бакалавр

Научный руководитель – доцент, к.т.н Погребняк А.В.

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Интенсивность возбуждаемой подшипниками качения вибрации и шума находится в прямой зависимости от габаритных размеров подшипника. Исследованиями установлено [1, 2, 3], что с увеличением внутреннего диаметра подшипника уровень вибрации возрастает примерно на 1…2 дБ на каждые 5 мм увеличения диаметра. Уровень вибрации увеличивается также с увеличением диаметра тел качения [4].

Учитывая, что переменные усилия, действующие на подшипниковые опоры машины, воспринимаются и передаются наружными кольцами подшипников, существенное значение имеют демпфирующие свойства конструкции и промежуточных модулей.

Роликовые подшипники по сравнению с шарикоподшипниками имеют значительно большую шумность. Малонагруженные роликоподшипники (даже бездефектные и при хорошем монтаже) способны возбуждатьзначительные вибрации. Поэтому в основном выбирают шарикоподшипники или проводят дополнительную нагрузку роликоподшипника.

Требования к соосности. При изготовлении машины должна быть обеспечена требуемая соосность посадочных мест на валу и в корпусе. Особенно чувствительны к несоосности радиально-упорные подшипники, скомплектованные по системе «дуплекс» и «триплекс», так как они ограничивают угловую подвижность опор ротора. Соосность нарушается также в случае погнутости вала или прогиба его под действием сил статического или динамического дисбаланса.

Особое место занимают несоосности подшипников, возникающие в результате коробления корпусных деталей во время работы машины.

Коробление корпусов может возникнуть в процессе монтажа или при нарушении свободы тепловых расширений (сжатий) в процессе пуска или остановки (прогревание или остывание машины).

Требования к обработке посадочных мест. Допуски на отклонение от правильных геометрических форм посадочных мест (цапфы вала и гнезда в подшипниковых щитах), а также чистота обработки их поверхностей должна строго соответствовать требованим ГОСТ для выбранного класса точности

подшипников. Если подшипники качения туго насаживаются на неточно обработанный вал, то погрешности вала передаются на дорожку качения внутреннего кольца и проявляются в виде повышенной волнистости.

Выбор посадок должен обеспечивать фиксацию внутреннего и наружного кольца от проворачивания и сохранения необходимых зазоров (радиальных в подшипнике).

Окончательная величина рабочего зазора зависит от посадки внутреннего кольца на вал и наружного в щит, а также от установившейся разности температур внутреннего и наружного кольца в рабочем режиме машины. Известно, что чрезмерный большой радиальный зазор приводит к увеличению шума в области низких частот, а уменьшенные зазоры – в области высоких частот. Увеличение зазора приводит к значительному повышению вибрации.

Требования к уплотнениям. Тип и конструкция уплотнения зависят от требований, предъявляемых к машине в целом, по защите от окружающей среды (пыль, влага, пары кислот и т.д.).

Правильно сконструированные и подобранные уплотнения должны удовлетворять следующим требованиям:

- не допускать проникновения инородных веществ в полость подшипника;

- не допускать вытекания жидкой фракции смазки из полости подшипника;

- обеспечивать при щелевом уплотнении отсутствие задевания уплотнения за вал;

- при трущемся уплотнении – отсутствие сухого трения и больших потерь в уплотнении.

Неудовлетворительная работа уплотнения сказывается на спектре вибрации. Задевание щелевого уплотнения за вал вызывает повышение вибрации.

Требования к монтажу. При возникновении дефекта монтажа сепаратор может работать с высокими нагрузками, результатом которых является усталостная поломка сепаратора. Большие циклические напряжения возникают в результате опережения или отставания скорости тел качения от скорости вращения сепаратора, т.е. возникновения периодических сил, возникающих при соударении перемычек сепаратора с телами качения. Амплитуда колебаний резко возрастает т.к. частота совпадает с частотой опрокидывания цапфы подшипника при существующем радиальном зазоре. При этом происходит разрушение перемычек сепаратора и дальнейшее разрушение всего подшипника.

Выводы

Определение однозначной связи дефекта с частотами и амплитудами виброускорения позволяют проводить безразборную дефектацию работающих машин. В тоже время, существующее оборудование не позволяет изготовить подшипники, не отличающиеся друг от друга по микрогеометрии поверхностей дорожек качения и тел качения. Этот фактор обуславливает большой разброс уровней виброускорений, доходящий до 15….20 дБ. Однако, локализация неисправностей, приводящая к зарождению и развитию усталостных выкрашиваний, трещин и, как результат к поломке,

перекрывает этот диапазон и несет достаточно информации о состоянии подшипников качения.

Литература

1. Тартаковский Э.Д. Совершенствование технологии диагностирования подшипниковых подшипников качения по вибрационным характеристикам / депонированнная рукопись/ Э.Д. Тартаковский, Е.А. Игуменцев, А.В. Погребняк. – Харьков, ХИИТ, 1990, 20 с. – Деп. ЦНИИТЭИ МПС, № 5135.

2. Погребняк А.В. Совершенствование методики диагностирования подшипников тепловозных турбокомпрессоров по вибрационным зарактеристикам: дис. канд. техн. наук: 05.22.07: защищена 05.10.1990: утв. 15.12.1990 / Погребняк Андрей Валерьевич. – Днепропетровск, 1990. – 164 с. – Библ.: с. 123–132.

3. Погребняк А.В. Діагностичні ознаки руйнування підшипників кочення кранових електродвигунів у високочастотному діапазоні віброакустичного сигнала / А.В. Погребняк, А.В. Євтушенко, О.В. Бережний // Вісник /ХНТУСХ ім. Петра Василенко. – Х., 2013. – Вип. 143. С. 214–221.

4 Шубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин /И.Г. Шубов. – Л.: Энергия, 1974. 197 с.

Дата добавления: 2015-07-16