Зазоры подшипников

Одним из важных элементов любого механизма с вращающимися в строго определенном порядке узлами является шарикоподшипник. Именно он, как опора вала, принимает на себя и передает возникающие в механизме нагрузки на неподвижные корпус или основание всего устройства. Поэтому правильный выбор нужной опоры для вала будет хорошей гарантией продолжительной и надежной работы устройства.

Одним из основных параметров опоры вала, определяющим точность и скорость вращения, уровень вибраций, шума и перегрева, является зазор в подшипнике. Под зазорами понимается небольшое свободное пространство между телами качения и желобами колец.

Необходимость свободного пространства в подшипнике вызвана тем, что температура малого кольца чаще всего на 5-10 градусов (а иногда намного больше) выше наружного. Это обстоятельство приводит к тому, что из-за большой разницы теплового расширения колец начальный зазор в подшипнике может уменьшиться до нуля и даже в «минус». А это - заклинивание и выход из строя всего узла. Для исключения таких явлений и делают изделия с увеличенным начальным зазором. Отсюда и название «тепловой зазор».

Согласно Техническим условиям на все подшипники (ГОСТ 520-2011) виды и величины зазоров регламентированы ГОСТ 24810-2013.

Зазоры подшипников. Классификация, определения

ГОСТ 24810-2013 устанавливает 3 основных видов внутренних зазоров:

• 

  «радиальный внутренний зазор». Это величина линейного перемещения одного кольца относительно другого из крайнего положения в противоположное в радиальном направлении без воздействия внешних сил. Обозначение Gr. Устанавливается для радиальных подшипников;

• 

  «осевой внутренний зазор». Это величина линейного перемещения одного кольца относительно другого из одного крайнего положения в противоположное вдоль оси без усилия. Обозначение Ga. Устанавливается для радиально-упорных опор;

• «теоретический радиальный внутренний зазор». Это разность средних диаметров дорожек качения обоих колец, уменьшенная на двойной диаметр шарика. По сути он равен зазору, описанному выше Gr.

Далее в зависимости от типа и конструкции подшипниковой опоры (шариковые или роликовые, с цилиндрическим или коническим отверстием, однорядный или двухрядный, сферический и т. д.) группа включает в себя несколько групп зазоров. Среди них несколько основных (по ГОСТ) — 6, нормальная, 7, 8, 9 и несколько дополнительных (по РТМ изготовителей) — 1, 0, 2, 3, 4, 5.

Дополнительные группы применяются реже, по специальным заказам и для специальных условий.

В каждом последующем интервале диаметров разброс зазоров (от … до ..) увеличивается с увеличением диаметра подшипника.

В каждой последующей группе зазоров (от 1 до 9) минимальный зазор увеличивается, а разброс остается постоянным (как правило).

Основные группы зазоров и размеры зазоров приведены в ГОСТ 24810-2013.

Свободное пространство в опоре исключает заклинивание тел качения в кольцах.

Обозначение группы зазора вносится в обозначение самого подшипника перед его классом точности. Пример — 65-312..., где 6 означает 6 ряд радиального зазора, а 5 — класс точности 5.

Группа N в обозначении не указывается.

Все сказанное о зазорах выше относится к свободному подшипнику (до внесения в него смазки и монтажа его в механизм). После монтажа зазоры меняются, степень изменения зависит от особенностей монтажа (вида посадки на вал и в корпус, способа выборки осевого зазора.). Зазоры в подшипниках после монтажа называются:

• «посадочный радиальный зазор» - образуется после установки подшипника в механизм, когда уменьшаются одни или увеличиваются другие беговые дорожки колец при посадке их с натягом. Посадочный всегда меньше начального Gr;
• «рабочий радиальный зазор» - получается после стабилизации температурного режима в процессе работы механизма. Может увеличиваться или уменьшаться относительно посадочного.

Зазоры в импортных подшипниках имеют свои обозначения. Их всего 5 - C1, C2, CN, С3, С4, С5. Наиболее распространены — нормальные (CN), С3 (аналог российского 7) и С4 (аналог 8).

Соответствие группы радиального зазора подшипников ГОСТ - ISO

Выбор группы зазора в зависимости от условий работы механизма

Подшипники с нормальным зазором (N) применяются в условиях небольших нагрузок, не высоких скоростей вращения и нормальных температур. При этом внутренние кольца монтируются с натягом (с отрицательным зазором), наружные — с зазором.

Подшипники с уменьшенным зазором (группы 1, 0, 2, 3, 4, 5) применяют в высокоточных и скоростных шпинделях устройств, там где:

• есть повышенные требования по уровням шума и вибрации;
• требуется увеличенная долговечность;
• не исключается чрезмерный нагрев наружного кольца.

Подшипники с увеличенным зазором применяются в устройствах, в которых:

• не исключается высокий нагрев внутреннего кольца;
• предполагаются высокие динамические нагрузки;
• могут быть перекосы колец.

Основная масса изготавливаемых подшипников соответствует нормальной группе зазоров (N), которая и обеспечивает нормальную работу подшипниковых узлов при стандартных посадках и нормальных температурных условиях.

Правильный выбор подшипниковой опоры с оптимальными для конкретных условий эксплуатации зазорами позволяет увеличить допустимые нагрузки, обеспечивает оптимальное распределение нагрузок между шариками (роликами), уменьшает вибрацию и шум от подшипника в процессе всего срока работы устройств.