Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Підшипник



План:


Введення

Підшипник кочення з нерухомим зовнішнім кільцем

Підшипник (від слова шип) - виріб, що є частиною опори або упору, яке підтримує вал, вісь або іншу рухому конструкцію із заданою жорсткістю. Фіксує положення в просторі, забезпечує обертання, кочення або лінійне переміщення (для лінійних підшипників) з найменшим опором, сприймає і передає навантаження від рухомого вузла на інші частини конструкції [1] [2].

Опора з наполегливим підшипником називається подпятником.

Основні параметри підшипників: [3]

  • Максимальні динамічна і статична навантаження (радіальна і осьова).
  • Максимальна швидкість (оборотів в хвилину для радіальних підшипників).
  • Посадочні розміри.
  • Клас точності підшипників.
  • Вимоги до мастила.
  • Ресурс підшипника до появи ознак втоми, в оборотах.
  • Шуми підшипника

Навантажують підшипник сили поділяють на:

  • радіальну, що діє в напрямку, перпендикулярному осі підшипника;
  • осьову, діючу в напрямку, паралельному осі підшипника.

1. Основні типи підшипників

За принципом роботи всі підшипники можна розділити на кілька типів:

Основні типи, які застосовуються в машинобудуванні - це підшипники кочення і підшипники ковзання.



2. Підшипники кочення

Пристрій однорядного радіального шарикопідшипника:
1) зовнішнє кільце, 2) кулька (тіло кочення), 3) сепаратор, 4) доріжка кочення, 5) внутрішнє кільце.
Підшипники кочення різних розмірів і конструкцій

Підшипники кочення складаються з двох кілець, тіл кочення (різної форми) і сепаратора (деякі типи підшипників можуть бути без сепаратора), що відокремлює тіла кочення один від одного, що утримує на рівній відстані і направляє їх рух. По зовнішній поверхні внутрішнього кільця і ​​внутрішньої поверхні зовнішнього кільця (на торцевих поверхнях кілець наполегливих підшипників кочення) виконують жолоби - доріжки кочення, по яких при роботі підшипника котяться тіла кочення.

У деяких вузлах машин в цілях зменшення габаритів, а також підвищення точності і жорсткості застосовують так звані суміщені опори: доріжки кочення при цьому виконують безпосередньо на валу або на поверхні корпусних деталі.

Є підшипники кочення, виготовлені без сепаратора. Такі підшипники мають велике число тіл кочення і велику вантажопідйомність. Проте граничні частоти обертання бессепараторних підшипників значно нижче внаслідок підвищених моментів опору обертанню.

Підшипники кочення працюють переважно на терті кочення (є тільки невеликі втрати на тертя ковзання між сепаратором і тілами кочення) тому в порівнянні з підшипниками ковзання знижуються втрати енергії на тертя і зменшується знос. Закриті підшипники кочення (що мають захисні кришки) практично не вимагають обслуговування (заміни мастила), відкриті - чутливі до попадання сторонніх тіл, що може привести до швидкого руйнування підшипника.


2.1. Класифікація

Класифікація підшипників кочення здійснюється на основі таких ознак:

  • По виду тіл кочення
    • Кулькові,
    • Роликові;
  • За типом сприйманого навантаження
    • Радіальні,
    • Радіально-упорні,
    • Завзято-радіальні,
    • Завзяті,
    • Лінійні;
  • За кількістю рядів тіл кочення
    • Однорядні,
    • Дворядні,
    • Багаторядні;
  • За здатністю компенсувати перекоси валів [4]
    • Самоустановлювальні
    • Несамоустанавлівающіеся.

2.2. Механіка

Підшипник являє собою по суті планетарний механізм, в якому водилом є сепаратор, функції центральних коліс виконують внутрішнє і зовнішнє кільця, а тіла кочення замінюють сателіти.

Частота обертання сепаратора або частота обертання кульок навколо осі підшипника
n_c = \ frac {n_1} {2} \ left (1 - \ frac {D_ \ omega} {d_m} \ right)

де n 1 - частота обертання внутрішнього кільця радіального шарикопідшипника,
D ω - діаметр кульки,
d m = 0,5 (D + d) - діаметр окружності осей кульок.

Частота обертання кульки щодо сепаратора
n_ {sp} = \ frac {n_1} {2} \ left (\ frac {d_m} {D_ \ omega} - \ frac {D_ \ omega} {d_m} \ right)

Частота обертання сепаратора при обертанні зовнішнього кільця
n_ {c *} = \ frac {n_3} {2} \ left (1 + \ frac {D_ \ omega} {d_m} \ right)

де n 3 - частота обертання зовнішнього кільця радіального шарикопідшипника.

Для радіально-упорного підшипника
n_c = \ frac {n_1} {2} \ left (1 - \ frac {D_ \ omega \ cos \ alpha} {d_m} \ right)

n_ {sp} = \ frac {n_1} {2} \ left (\ frac {d_m} {D_ \ omega} - \ frac {D_ \ omega \ cos ^ 2 \ alpha} {d_m} \ right)

З наведених вище співвідношень випливає, що при обертанні внутрішнього кільця сепаратор обертається в ту ж сторону. Частота обертання сепаратора залежить від діаметра D ω кульок при незмінному d m: вона зростає при зменшенні D ω і зменшується при збільшенні D ω.

У зв'язку з цим різнорозмірних кульок у комплекті підшипника є причиною підвищеного зносу і виходу з ладу сепаратора і підшипника в цілому.

При обертанні тіл кочення навколо осі підшипника на кожне з них діє нагружающая додатково доріжку кочення зовнішнього кільця відцентрова сила

F_c = 0,5 m d_m \ omega ^ 2_c

де m - маса тіла кочення,
ω с - кутова швидкість сепаратора.

Відцентрові сили викликають перевантаження підшипника при роботі на підвищеній частоті обертання, підвищене тепловиділення (перегрів підшипника) і прискорене зношування сепаратора. Все це скорочує термін служби підшипника.

У завзятому підшипнику, крім відцентрових сил, на кульки діє обумовлений зміною напрямку осі обертання кульок в просторі гіроскопічний момент

M r = J ω c ω s p

Гіроскопічний момент буде діяти на кульки і в обертовому радіально-наполегливому шарикопідшипнику при дії осьового навантаження

M r = J ω c ω s p sin α

де J = \ rho \ cdot \ pi \ cdot D ^ 5_ \ omega / 60 - Полярний момент інерції маси кульки;
ρ - щільність матеріалу кульки;
ω sp і ω с - відповідно кутова швидкість кульки при обертанні навколо своєї осі і навколо осі валу (кутова швидкість сепаратора).

Під дією гіроскопічного моменту кожна кулька отримує додаткове обертання навколо осі, перпендикулярної площині, утвореної векторами кутових швидкостей кульки і сепаратора. Таке обертання супроводжується зношуванням поверхонь кочення, і для запобігання обертання підшипник слід навантажувати такий осьовою силою, щоб дотримуватися умова T f = M r , Де T f - момент сил тертя від осьового навантаження на майданчиках контакту кульок з кільцями.


2.3. Умовне позначення підшипників кочення в Росії

Підшипники з російською маркуванням на виставці.
Чашкові підшипники, шарикопідшипники спеціального призначення та шарикопідшипникових вузли.

Маркування підшипників складається з умовного позначення і стандартизована відповідно ГОСТ 3189-89 і умовного позначення заводу-виробника.

Основне умовне позначення підшипника складається з семи цифр основного умовного позначення (при нульових значеннях цих ознак воно скорочується до 2 знаків) і додаткового позначення, яке розташовується зліва і праворуч від основного. При цьому додаткове позначення, розташоване ліворуч від основного, завжди відокремлене знаком тире (-), а додаткове позначення, розташоване праворуч завжди починається з якої-небудь букви. Читання знаків основного і додаткового позначення проводиться справа наліво.

Схема 1 основного умовного виконання для підшипників з діаметром отвору до 10 мм, крім підшипників з діаметрами отворів 0,6, 1,5 і 2,5 мм, які позначаються через дріб.

X XX X 0 X X
6 5 4 3 2 1
  1. діаметр отвору, один знак;
  2. серія діаметрів, один знак;
  3. знак нуль;
  4. тип підшипника, один знак;
  5. конструктивне виконання, два знака;
  6. розмірна серія (серія ширин або висот), один знак.

Схема 2 основного умовного виконання для підшипників з діаметром отвору понад 10 мм, крім підшипників з діаметрами отворів 22, 28, 32 і 500 мм, що позначаються через дріб.

X XX X X XX
5 4 3 2 1
  1. діаметр отвору, два знака;
  2. серія діаметрів, один знак;
  3. тип підшипника, один знак;
  4. конструктивне виконання, два знака;
  5. розмірна серія (серія ширин або висот), один знак.

Знаки умовного позначення:

Ліворуч:

  • категорія підшипника;
  • момент тертя;
  • група радіального зазору по ГОСТ 24810;
  • клас точності.

Справа:

  • матеріал деталей;
  • конструктивні зміни;
  • температура відпустки;
  • мастильний матеріал;
  • вимоги до рівня вібрації.

2.3.1. Позначення діаметра отвору

Знак позначає діаметр отвору схеми 1 з діаметром отвору до 10 мм повинен бути рівний номінальному діаметру отвору, крім підшипників з діаметрами отворів 0,6, 1,5 і 2,5 мм, які позначаються через дріб. Якщо діаметр отвору підшипника - дробове число, крім величин перерахованих раніше, то він має позначення діаметра отвору округленого до цілого числа, в цьому випадку в його умовному позначенні на другому місці повинна стояти цифра 5. Дворядні сферичні радіальні підшипники з діаметром отвору до 9 мм зберігають умовне позначення за ГОСТ 5720.

Два знака позначають діаметр отвору схеми 2 з діаметром отвору від 10 мм до 500 мм якщо діаметр кратний 5, позначаються приватним від розподілу значення діаметра на 5.

Позначення підшипників з діаметром отвору 10, 12, 15 і 17 як 00, 01, 02, 03 відповідно. Якщо діаметр отвору в діапазоні від 10 до 19 мм відрізняється від 10, 12, 15 і 17 мм, то йому присвоюється позначення найближчого з вказаних діаметрів, при цьому на третьому місці основного позначення ставиться цифра 9.

Діаметри отворів 22, 28, 32 і 500 мм, позначаються через дріб (наприклад: 602/32 (д = 32мм)

Діаметри отвори, рівні дробовому або цілому числу, але не кратне 5, позначаються цілим наближеним приватним від розподілу значення діаметра на 5. В основний умовне позначення таких підшипників на третьому місці ставиться цифра 9.

Підшипники мають діаметр отвору 500 мм і більше, внутрішній діаметр позначається як номінальний діаметр отвору.


2.3.2. Позначення розмірних серій

Розмірна серія підшипника - поєднання серій діаметрів і ширини (висот), що визначає габаритні розміри підшипника. Для підшипників встановлено наступні серії (ГОСТ 3478):

  • діаметрів 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
  • ширин і висот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перелік серій діаметрів вказаний в порядку збільшення розміру зовнішнього діаметра підшипника при однаковому внутрішньому діаметрі. Перелік серій ширин або висот вказаний в порядку збільшення розміру ширини або висоти.

Серія 0 в позначенні не вказується.

Нестандартні підшипники по внутрішньому діаметру або ширині (висоті) мають позначення серії діаметру 6, 7ілі 8. Серія ширин (висот) в цьому випадку не проставляється.


2.3.3. Позначення типів підшипників

Типи підшипників позначаються згідно таблиці 1.

Таблиця 1

Позначення типів підшипників.
Тип підшипника Позначення
Кульковий радіальний 0
Кульковий радіальний сферичний 1
Роликовий радіальний з короткими циліндричними роликами 2
Роликовий радіальний сферичний 3
Роликовий голчастий або з довгими циліндричними роликами 4
Радіальний роликовий з витими роликами 5
Радіально-упорний кульковий 6
Роликовий конічний 7
Наполегливий або упорно-радіальний кульковий 8
Наполегливий або упорно-радіальний роликовий 9

2.3.4. Позначення конструктивного виконання

Конструктивні виконання для кожного типу підшипників, згідно з ГОСТ 3395, позначають цифрами від 00 до 99.

2.3.5. Знаки додаткового позначення

Зліва від основного позначення ставлять знаки:

  • клас точності (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 (або Т) - в порядку збільшення);
  • група радіального зазору по ГОСТ 24810-81 (1, 2 ... 9; для радіально-наполегливих кулькових підшипників позначають ступінь преднатяга 1, 2, 3);
  • момент тертя (1, 2 ... 9);
  • категорію підшипників (А, В, С).

Праворуч від основного позначення ставлять знаки:

  • матеріал деталей підшипників (наприклад, Е - сепаратор з пластичних матеріалів, Ю - деталі підшипників з нержавіючої сталі, Я - підшипники з рідко застосовуваних матеріалів ( тверді сплави, скло, кераміка і т. д.), W - деталі підшипників з вакуумовану стали, А - позначення підшипника підвищеної вантажопідйомності, Х, Х1 - кільця і тіла кочення або тільки кільця (в тому числі одне кільце) з цементованої стали, Р, Р1 - деталі підшипників з теплостійких ( швидкорізальних сталей), Г, Г1 - сепаратор з чорних металів, Б, Б1 - сепаратор з безоловяністой бронзи, Д, Д1 - сепаратор алюмінієвого сплаву, Н, Н1 - кільця і тіла кочення або тільки кільця (в тому числі одне кільце) з модифікованою жароміцної стали (крім підшипників радіальних роликових сферичних дворядних), Е, Е1 - деталі підшипника зі сталі марки ШХ зі спецпрісадкамі ( ванадій, кобальт та ін.)
  • конструктивні зміни (наприклад, К - конструктивні зміни деталей підшипників, М - роликові підшипники з модифікованим контактом);
  • вимоги до температури відпустки (Т, Т1, Т2, Т3, Т4, Т5);
  • мастило закладається в підшипники закритого типу при їх виготовленні (наприклад, С1, С2, С3 і т. д.);
  • вимоги по рівню вібрації (наприклад, Ш1, Ш2, ШЗ і т. д.).

3. Підшипники ковзання

Корінний підшипник ковзання, коленвала двигуна із заливкою бабітом.

Підшипник ковзання - опора чи направляюча механізму або машини, в якій тертя відбувається при ковзанні сполучених поверхонь. Радіальний підшипник ковзання являє собою корпус, що має циліндричний отвір, в який вставляється робочий елемент - вкладиш, або втулка з антифрикційного матеріалу і змазує пристрій. Між валом і отвором втулки підшипника є зазор, заповнений мастильним матеріалом, який дозволяє вільно обертатися валу. Розрахунок зазору підшипника, що працює в режимі поділу поверхонь тертя мастильним шаром, проводиться на основі гідродинамічної теорії мастила.

При розрахунку визначаються: мінімальна товщина змащувального шару (вимірювана в мкм), тиску в змащувальному шарі, температура і витрата мастильних матеріалів. Залежно від конструкції, окружної швидкості цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает: низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды и может быть; жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для не металлических подшипников), пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.), твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.) и газообразной (различные инертные газы, азот и др.). Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).


3.1. Класифікація

В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.

Подшипники скольжения разделяют:

  • в зависимости от формы подшипникового отверстия
    • одно- или многоповерхностные,
    • со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),
    • со/без смещением центра (для конечной установки валов после монтажа);
  • по направлению восприятия нагрузки
    • радиальные и
    • осевые (упорные, подпятники),
    • радиально-упорные;
  • по конструкции
    • неразъемные (втулочные; в основном для I-1),
    • разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном для всех, кроме I-1),
    • встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
  • по количеству масляных клапанов
    • с одним клапаном,
    • с несколькими клапанами;
  • по возможности регулирования
    • нерегулируемые,
    • регулируемые.

Ниже представлена таблица групп и классов подшипников скольжения (примеры обозначения: I-1, II-5).

Група Клас Способ смазки Вид трения Примерный коэффициент трения Призначення Область застосування
I (несовершенная смазка) 1 Малое количество, подача непостоянная Граничное 0,10,3 Малые скорости скольжения и небольшие удельные давления Опорные ролики транспортеров, ходовых колес мостовых кранов
2 Обычно непрерывная Полужидкостное 0,020,1 Кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки
  • Линейные и формовочные машины
  • Кузнечно-прессовое оборудование
  • Прокатные станы
  • Грузоподъемные машины
3 Масляная ванна или кольца 0,0010,02 Мало меняющаяся по величине и направлению усилия, большие и средние нагрузки
Под давлением Переменная нагрузка
  • Газовые двигатели
  • Тихоходные и судовые двигатели
II 4 Кольца, комбинированный или под давлением Жидкостное 0,00050,005 Малые окружные скорости валов, особо тяжелые условия работы при переменных по величине и направлениях нагрузке
  • Электрические машины средней и малой мощности
  • Легкие и средние редукторы
  • Центробежные насосы и компрессоры
  • Прокатные станы
5 Под давлением 0,0050,05 Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения

3.2. Достоинства

  • Надежность в высокоскоростных приводах
  • Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки
  • Бесшумность
  • Порівняно малі радіальні розміри
  • Припускають установку рознімних підшипників на шийки колінчастих валів і не вимагають демонтажу інших деталей при ремонті
  • Проста конструкція в тихохідних машинах
  • Дозволяють працювати в воді
  • Припускають регулювання зазору і забезпечують точну установку геометричній осі валу
  • Економічні при великих діаметрах валів

3.3. Недоліки

  • В процесі роботи вимагають постійного нагляду за мастилом
  • Порівняно великі осьові розміри
  • Великі втрати на тертя при пуску і недосконалої мастилі
  • Велика витрата мастильного матеріалу
  • Високі вимоги до температури і чистоті мастила
  • Знижений коефіцієнт корисної дії
  • Нерівномірний знос підшипника і цапфи
  • Застосування більш дорогих матеріалів

4. Приклади

  • Радіально-упорний кульковий підшипник

  • Радіально-упорний кульковий підшипник з чотирьохточковим контактом

  • Самоустановлювальний дворядний радіальний кульковий підшипник

  • Радіальний кульковий підшипник для корпусних вузлів

  • Радіальний роликовий підшипник

  • Радіально-упорний роликовий підшипник (конічний)

  • Самоустановлювальний радіальний роликовий підшипник

  • Самоустановлювальний радіально-завзятий роликовий підшипник

  • Самоустановлювальний дворядний радіальний роликовий підшипник з бочкоподібними роликами (сферичний)

  • Наполегливий кульковий підшипник

  • Наполегливий роликовий підшипник

  • Ролики і сепаратор наполегливої ​​голчастого підшипника


Примітки

  1. Відомості про підшипники: Що таке підшипники і їх основні різновиди - www.snr.com.ru / e / about_bearings / about_bearing.htm
  2. ПІДШИПНИК | Онлайн Енциклопедія Кругосвет - www.krugosvet.ru / enc / nauka_i_tehnika / tehnologiya_i_promyshlennost / PODSHIPNIK.html
  3. Робочі характеристики підшипників | Підшипники - podshipneek.ru / podshipniki-nsk / rabochie-harakteristiki-podshipnikov.html
  4. Скойбеда А. Т., Кузьмін А. В., Макейчік Н. Н. Деталі машин та основи конструювання: Учеб. / За заг. ред. А. Т. Скойбеди - Мн. : Вишейшая школа, 2000. - С. 426. - 584 с. - 3000 екз . - ISBN 985-06-0081-0.

Література

  • Анурьев В. І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3 т. / Под ред. І. Н. Жесткова - 8-е изд., Перераб. і доп .. - М .: Машинобудування, 2001. - Т. 2. - 912 с. - ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК 621.001.66 (035).
  • Нічіпорчік С. Н., Корженцевскій М. І., Калачов В. Ф. та ін Глава 13. Підшипники ковзання / / Деталі машин у прикладах і задачах: [Учеб. посібник] / За заг. ред. С. Н. Нічіпорчіка - 2-е изд. - Мн. : Виш. школа, 1981. - 432 с. - ISBN ББК 34.44 Я 73, УДК ​​621.81 (075.8).
  • Лєліков О. П. Основи розрахунку і проектування деталей і вузлів машин. Конспект лекцій з курсу "Деталі машин" - М .: Машинобудування, 2002. - 440 с. - ISBN 5-217-03077-1, УДК 621.81.001.66, ББК 34.42.
  • Іосілевіч Г. Б. Деталі машин: Підручник для студентів машинобудівн. спец. вузів - М .: Машинобудування, 1988. - 368 с. - ISBN 5-217-00217-4, УДК 62-2 (075.8), ББК 34.44.



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru