Цилиндрический подшипник представляет собой разъемную конструкцию, у которой одно из колец ( внутреннее или наружное ), сепаратор и ролики соединены в один неразъемный блок. Такие подшипники , имеющие один ряд роликов, бывают открытые, закрытые и полузакрытые. Подшипники двух последних видов, кроме радиальной нагрузки, могут воспринимать и осевую.
Подшипники открытого вида на одном из колец бортов не имеют, вследствие чего у них не ограничивается взаимное перемещение наружного и внутреннего колец , а также шейки оси и корпуса буксы. Подшипники закрытого вида имеют борта на внутреннем и наружном кольцах (один борт приставной) , чем ограничивается их взаимное перемещение и соответственно перемещение шейки оси и корпуса буксы в пределах осевого разбега. Подшипник полузакрытого вида, имея только один борт на одном из колец или плоское упорное кольцо, воспринимая осевые нагрузки, действующие только в одном направлении .
Применение беззаклепачных сепараторов в цилиндрических подшипниках повышает работоспасобность в условиях высоких динамических нагрузок и улучшает условия смазывания рабочих поверхностей роликов и колец.
Сферические подшипники. Радиальные роликовые сферические двухрядные подшипники ( сферические подшипники) представляют собой конструкцию, в которой внутреннее и наружнее кольца , а также ролики соединены между собой при помощи сепаратора в один блок. Такие подшипники, обладая большой грузоподъемностью, предназначены для восприятия радиальных и значительных осевых нагрузок. При действии осевой нагрузки ограничиваются взаимное перемещения колец , а также шейки оси и менее чувствительны к ударным нагрузкам. Сферические подшипники имеют 2 ряда роликов , размещенных в отдельных сепараторах. Каждый ряд работает самостоятельно . Поверхность качения роликов сферическая, очерченная одним радиусом. Поверхность качения бывает в виде несимметричной (конусной) и симметричной бочек. Ролики с формой несимметричной бочки сужены в сторону от среднего борта внутреннего кольца ( внешняя сторона подшипника).
Диаметр торца , обращенный к среднему борту ( базовый торец) , больше диаметра торца противоположной стороны ролика-----------.При выполнении этого условия уменьшается проскальзывание роликов во время работы. Наибольший диаметр ролика смещен от середины в сторону базового торца и расположен от него на расстоянии . Контакт сферического ролика с дорожной качения наружного кольца происходит по условному диаметру контакта , который расположен от базового торца ролика на расстоянии , где - длина ролика .Ролики с формой симметричной бочки имеют одинаковые диаметры по торцам .У таких роликов наибольший диаметр расположен в среднем сечении. На внутреннем кольце имеются две дорожки качения, между которыми расположен средний направляющий борт, выполненный за одно целое с кольцом.Вследствие того радиус кривизны поверхности дорожек качения наружного кольца у подшипников с формой роликов несимметричной бочки превышает радиус продольной кривизны ролика и благодаря сферической форме поверхности роликов обеспечиваются самоустанавливаемость подшипника и нормальные условия. Металл роликовых подшипников должен обладать высоким пределом упругости и сопротивлением усталости, т.к. подшипники работают в условиях многократного переменного напряжения сжатия. Подшипниковая сталь должна иметь однородную структуру, обладать хорошей обрабатываемостью резанием и не быть хрупкой. Для роликовых подшипников сталь изготовляется в электропечах или мартеновских. Отожженная горячокатанная и холоднотянутая сталь в состоянии поставки должна иметь твердость в пределах 170-207 единиц по Бринеллю (диаметр отпечатка 4,2-4,6мм)Сепараторы сферических подшипников изготовляются на отечественных заводах из латуни марок ЛС59-1, Л62 Пт (ГОСТ931-70) и модифицированного чугуна, а цилиндрических – из латуни марок ЛС59-1, из стали марок 08, 10, 30 (ГОСТ 1050-60), модифицированного чугуна или специального литья.Имеются в эксплуатации беззаклепочные сепараторы из стали марок 08 и 10 ( ГОСТ1050-60), ковкого чугуна , из сплава алюминия и металлопластмасс.
2. СПОСОБЫ ПОСАДОК РОЛИКОВЫХ ПОДШИПНИКОВ НА ШЕЙКУ ОСИ
На подвижном составе ж\д обычно внутренние кольца подшипников закрепляются на шейках оси натягом по классу тугой подшипниковой ( Тп) и глухой подшипниковой (Гп) посадок.
Для обеспечения длительного сохранения натяга буксовых подшипников целесообразно применить посадку Гп с ограничением путем подбора нижнего и верхнего распределения нагрузки при перекосах до 4 градусов. Характер распределения радиальной нагрузки по образующей ролика с формой несимметричной бочки показан на рис.8,а,а с симметрической на рис. 8б.
Ось вращения сферического ролика расположена под углом к оси вращения подшипника, что обеспечивает восприятия значительных осевых нагрузок. Это является большим преимуществом сферических подшипников. ПРИ восприятии радиальных нагрузок вследствие бочкообразной формы роликов и их расположения под углом к оси вращения подшипника возникает горизонтальная составляющая от внешней нагрузки, которая постоянна прижимает ролики к среднему борту внутреннего кольца, вызывая при этом силу трения скольжения. С одной стороны, это является недостатком сферического подшипника , а с другой- преимуществом, так как обеспечивается устойчивое направление движение роликов. У сферических подшипников осевой разбег не проверяется, так как возможность взаимного смещения колец обусловлена конструкцией . Величина осевого разбега зависит от радиального зазора и угла наклона роликов к оси подшипника: с увеличением радиального зазора увеличивается так же и осевой.
Металл, термическая обработка роликовых подшипников . Отечественные и зарубежные подшипники изготовляются из хромистых и хромомарганцевых высокоуглеродистых сталей марок ШХ15 и ШХ15 СГ со сквозной закалкой колец и роликов, а так же из сталей, подвергаемых цементацией, закалке и низкому отпуску. Подшипники из высокоуглеродистой твердокалящейся стали имеют повышенную склонность к хрупкому излому вследствие внутренних напряжений которые могут привести к внезапным разрывам колец и сколом бортов внутренних колец по трещинам усталостного происхождения. Подшипники с цементовонном кольцами имеют пониженную чувствительность к концентрации напряжений стабильность размеров и большую прочность. Однако такая обработка колец связана с большой трудоемкостью и повышенной стоимостью производства .
Торцовое крепление с упругим элементом позволяет выравнивать и упруго передавать осевые нагрузки между роликами амортизировать действие осевых сил равномерно распределять по плоскому упорному кольцу усилие затяжки гайки и тем самым предотвращать излом кольца включать в работу больше количество роликов при действии осевых нагрузок. Надежность крепления подшипников в осевом направлении может быть достигнута применением гайки с кольцевой проточкой или выточкой. Кольцевая выточка на диаметре 152 мм. Ступенчатая на глубину 2 мм. С переходом на 172 мм. Или прямая на глубину 6 мм. Предотвращает изломы плоских упорных колец. С 1974 г. Новые гайки изготавливается с выточками радиусом 6- 8 мм.( рис.30, а ) .У гаек , находящихся в эксплуатации, ступенчатая или прямая вытачка производства при полной ревизии букс.
Торцевые шайбы ( рис. 32), как и торцевые гайки , служат для закрепления подшипников на шейке оси. Шайбы имеют по три отверстия диаметром 22 мм. для болтов, прикрепляющих их к торцу шейки. Центральное отверстие предназначено для прохода центра станка при обточке колес без монтажа подшипников. Материал шайбы – сталь марки Ст. 3. Болты для крепления стопорной планки , стопорного кольца смотровой крышки , крепительной крышки и торцевой шайбы изготовляются по размерам указанным на рис. 33 , или по ГОСТ 7798 – 70.
Прокладка и кольцо. Для уплотнения буксы со стороны крышек между крепительной и смотровой крышками устанавливается прокладка ( рис. 34 а ), а между корпусом буксы и фланцевой поверхностью крепительной крышки – кольцо ( рис. 34 б) . Они изготовляются изрезины группы ХХ1марки 98 – 1 по техническим условиям 1269 – 55 р и должны обеспечивать работу при температуре + ,- 55% С. Прокладки могут быть изготовлены из поронита ( ГОСТ 481 – 71 ), а кольца – из пеньки. Бирка ( рис. 35 ) прилепляется болтами крепительной крышки к буксе правой шейки оси и предназначается для нанесения надписей о времени и месте производства формирования , полного освидетельствования способы посадки подшипников на шейки оси . При горячей посадке гайка непосредственно упирается в упорное кольцо подшипника, поэтому ее высота равная 51 мм. для подшипников с наружным диаметром 250 мм . больше , чем гаек высотой 46 мм . , применяемых при подшипников на втулочной посадке , где гайка упирается в выступающую часть закрепительной втулки. Шестигранная гайка имеет на наружной стороны 11 пазов для установки в них хвостовика стопорной планки. Последняя размещается в пазу торца оси и укрепляется двумя болтами диаметром 12 мм . Круглая гайка ( рис 30 б ) имеет два отверстия с резьбой М 12 для крепления стопорного кольца , которое своими хвостовиками входит в пазторца оси. Торцевые гайки , стопорные планки и кольца изготовляют из стали марки Ст 5. Гайки допускаются делать из стали марки Ос. В ( ГОСТ 4728 -72 ) , планку – из стали марки 40 ( ГОСТ 1050 – 60 ) . Применяются также гайки планки , изготовленные методом точного литья из стали марки 40 Л 1 ( ГОСТ 977 – 65 ) . Неперпендикулярность привалочной плоскости к оси резьбы гайки допускается не более 0.2 мм. Заусенцы не допускаются острые кромки притупляются до р»0,5 мм . Резьба на гайке , проверяемая при изготовлении калибрами, должна иметь предельные отклонение диаметров резьбы с полем допуска 5Н6Н по ГОСТ 16093 – 70 вместо класса точности 2а у осей , изготовленных до 1974 г. Для повышения надежности крепления подшипников в осевом направлении с целью предотвращения ослабления торцевых гаек в последних применяются упругие резиновые кольца. В настоящее время существуют два варианта таких гаек. В варианте №1 ( рис. 30 в ) используется типовая торцевая гайка. Для размещения упругого элемента кольца 1 и шайбы 2 на торце гайке 3 со стороны плоского упорного кольца выполняется паз. Кольцо диаметром 128 мм. изготавливается из круглой резины диаметром 20 мм. марки Н – 2616 в по МРТУ 38 -5 -204 – 65 , а шайбу – из стали марки Ст3 . В варианте №2 применяется специальная гайка ( рис. 30 г ). Гайка 6 имеет специальный паз для размещения резиновой прокладки 4 и шайбы 5