Внутренние кольца подшипников часто закрепляют на валах посредством только соответствующей посадки. Основные схемы крепления подшипников на валу:
а – неподвижное соединение по прессовой посадке;
б – торцовой шайбой с винтом и стопорной планкой;
в – круглой шлицевой гайкой и стопорной шайбой;
г – стопорным кольцом;
д – конусной разрезной втулкой и натяжной круглой гайкой и стопорной шайбой
Выбор характера посадки подшипника на вал и в корпус зависит от ряда факторов:
типа и размера подшипника;
условий его эксплуатации;
величины, направления и характера нагрузок;
класса точности подшипника;
нагружения неподвижного кольца.
Различают следующие виды нагружения неподвижных колец: местное, циркуляционное и колебательное.
Местная нагрузка воспринимается ограниченным участком дорожки качения и передается на ограниченный участок корпуса.
Циркуляционная нагрузка воспринимается всей окружностью дорожки качения и передается на всю опорную поверхность корпуса. Это наблюдается в том случае, когда вектор нагрузки вращается.
Колебательная нагрузка распространяется на определенный участок невращающегося кольца, например, при качательном движении.
Для вращающегося кольца, передающего внешнее усилие, следует назначать неподвижные посадки, например, в редукторах внутреннее кольцо подшипника должно насаживаться на вал с натягом. Наружное кольцо подшипника, сопряженное с неподвижной частью машины, должно иметь посадку, обеспечивающую весьма малый натяг или даже небольшой зазор, дающий возможность кольцу при работе несколько проворачиваться относительно своего посадочного места, что создаст более равномерный износ беговых дорожек.
Посадка внутреннего кольца подшипника на вал или ось осуществляется по системе отверстия, а наружного кольца в корпус – по системе вала. В связи с этим соединение внутренних колец подшипников с валами при переходных посадках будет фактически неподвижным с гарантированным натягом. При осуществлении неподвижной посадки следует очень тщательно следить за тем, чтобы соединение имело определенный натяг: ослабление посадки ведет к проскальзыванию вала по внутреннему кольцу, температура подшипника резко повышается, и он выходит из строя. При увеличенном натяге внутреннее кольцо подшипника расширяется, радиальный зазор между внутренним и наружным кольцом уменьшается. Это может привести к заклиниванию тел качения: подшипники нагреваются и быстро разрушаются.
Особенно тщательно следует осуществлять посадки радиальных шарикоподшипников. Шейки валов и расточенные отверстия корпусов с грубо обработанными посадочными поверхностями не должны допускаться к монтажу. Шероховатость обработки и геометрические формы посадочных мест в значительной степени влияют на долговечность подшипников.
Овальность, конусность и биение заплечиков должны быть в пределах допусков, установленных для поверхностей, сопрягаемых с подшипниками. Следует помнить, что от точности заплечиков валов и корпусов, а также от размеров галтелей вала зависит нормальная работа подшипников качения и всего узла. При сборке необходимо следить за тем, чтобы заплечики валов и корпусов были строго перпендикулярны к оси вала, и кольца подшипников плотно прилегали к ним по всей поверхности.
Размеры заплечиков вала и корпуса должны быть такими, чтобы при действии значительной осевой нагрузки торцы их не сминались. Однако очень большие заплечики затрудняют демонтаж подшипников, так как в этом случае захватить кольцо подшипника из-за выступа не представляется возможным. Нормальная высота их ориентировочно должна быть равна 1/2 толщины внутреннего кольца. Если нельзя предусмотреть заплечики нормальной высоты, то применяют специальные упорные кольца.
Радиус галтели вала должен быть всегда несколько меньше, чем радиус фаски внутреннего кольца подшипника. То же относится к наружному кольцу. При проектировании валов часто вместо галтелей делают проточки. Однако они ослабляют вал, вызывая концентрацию напряжений, и поэтому ими можно заменять галтели только в том случае, если вал имеет значительный запас прочности.
В тяжело нагруженных валах максимальные напряжения сосредоточиваются на посадочных местах вала у заплечиков. В таких случаях делать выточки и даже галтели нежелательно. Рекомендуется применять плавный конусный переход и ставить специальную упорную шайбу.
Снижение дополнительных воздействий на тяжелонагруженные подшипники достигается применением колец JUVTEK K27, установленных на ротор электродвигателя. Они предотвращают окисление смазки подшипников за счет остановки электроискровых разрядов в подшипниковых узлах.