Вопрос 17

Подшипники. Сравнительная оценка подшипников качения и

скольжения. Приближенный расчет подшипников скольжения

Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей. Они восприни­мают нагрузки, приложенные к валу, передают их на корпус машины и сохраняют заданное положение оси вращения вала. В зависимости от рода трения подшипники делятся на подшипники качения и подшипники скольжения.

В качестве опор валов подшипники скольжения используются в конструкциях, в которых применение подшипников качения затруднено или недопустимо по ряду причин:

- необходимость выполнения диаметрального разъема по условиям сборки, (например, для коленчатых валов);

- особо высокоскоростные подшипники, в условиях работы которых долговечность подшипников качения резко сокращается;

- работа в воде, агрессивных средах, в которых подшипники качения неработоспособны из-за коррозии.

К недостаткам подшипников скольжения можно отнести:

- тяжелонагруженные подшипники нуждаются в принудительном подводе под давлением смазочного материала для поддержания режима жидкостного трения и отвода выделяющейся теплоты;

-при работе в условиях пониженных температур возрастает пусковой момент из-за загустения масла.

В простейшем виде подшипник скольжения представляет собой втулку (вкладыш), встро­енную в корпус машины.

1 - втулка (вкладыш) 2 - смазочная канавка 3 - стопорный винт 4 - корпус машины 5 - опорный участок вала, называемой цапфой.

Цапфу, передающую радиальную нагрузку, называют шипом, если она расположена на конце вала, и шейкой при расположении в середине вала. Цапфу, передающую осевую нагрузку, называют пятой, а опору - подпятником. Подпятник обычно работает в паре с радиальным подшипником.

Работа трения в подшипнике скольжения зависит от ряда параметров:

- удельной нагрузки на подшипник;

- угловой скорости цапфы;

- наличия и типа смазочного материала;

- физико-механических характеристик контактирующих поверхностей.

Работа трения нагревает подшипник, а с увеличением температуры понижается вязкость масла и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. Поэтому температура в подшипнике не должна превышать некоторого предельного значения.

На практике стремятся реализовать в подшипнике жидкостное трение, когда процесс трения переносится в слой жидкого смазочного материала, обладающего невысоким сопротивлением сдвигу и предохраняющего поверхности деталей от повреждения. Значение коэффициента жидкостного трения находится в пределах 0,001.. .0,005.

При переходе на полужидкостное трение в подшипнике будет смешанное трение - одновременно жидкостное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущиеся поверхности покрыты тончайшей пленкой смазки, образовавшейся в результате действия молекулярных сил.

Классификация подшипников качения. Схемы установки подшипников на валах

Подшипник качения представляет собой готовый узел, основным элементом которого являются тела качения (1), установленные между внутренним (2) и на­ружным (3) кольцами и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором (4). Подшипники качения стандартизованы и изготавливаются в массовом производстве на крупных специализированных заводах.

Подшипники качения имеют следующие достоинства по сравнению с подшипниками скольжения:

- малые потери на трение, незначительный нагрев, малые пусковые моменты;

- малый расход смазки;

- простота обслуживания и замены подшипника;

- меньшие габаритные размеры в осевом направлении;

- сравнительно малая стоимость вследствие массового производства.

Недостатки:

- малонадежны в высокоскоростных приводах из-за опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил;

- сравнительно большие радиальные размеры;

- шум при больших скоростях;

- высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследс­твие большой жесткости конструкции подшипника.

Класификация

Подшипники качения классифицируется по различным признакам:

1) по форме тел качения:

- шариковые (а);

- роликовые (мо­гут быть с цилиндрическими короткими (б) и длинными (в) роликами, витыми (г), коническими (д), бочкообразными (е) и игольчатыми роликами (ж));

2) по направлению воспринимаемой нагрузки:

- радиальные;

- радиально-упорные;

- упорно-радиальные;

- упорные;

3) по относительным габаритным размерам подшипники подразделяются на серии:

- сверхлегкую;

- особо легкую (1);

- легкую (2);

- среднюю (3);

- тяжелую (4);

- легкую широкую (5);

- среднюю широкую (6);

4) по точности изготовления подшипники качения подразделяются на классы:

- нормального (0);

- повышенного (6);

- высокого(5);

- особо высокого(4);

- сверхвысокого(2).

Условное обозначение подшипников качения.

Подшипники маркируют нанесением на торец кольца ряда цифр. Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495мм размер внутреннего диаметра определяется умно­жением указанных двух цифр на 5. Третья цифра справа обозначает серию под­шипника. Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Обозначается цифрами от 0 до 9.

Пример: Подшипник 7306. Здесь 06 указывает на то, что внутренний диаметр равен 30мм; 3 - средняя серия; 7 - подшипник является роликовым коническим. Класс точности маркируется слева от условного обозначения подшипника. Для нормального класса 0 не маркируется.

Можно выделить следующие основные конструктивные типы подшипников:

- роликовый радиальный подшипник с цилиндрическими роликами. Восприни­мает только радиальную нагрузку. Допус­кает осевое взаимное смещение колец. Воспринимает значительно большие наг­рузки (в 1,7 раза), чем шариковые. Пло­хо работает при перекосах вала;

- шариковый радиальный одноряд­ный подшипник. Предназначен для радиальной наг­рузки, но может воспринимать и осевую в пределах 70% от неиспользованной ради­альной. Допускает перекосы вала до 0,25°.

- шариковый радиально-упорный подшипник. Предназначен для комбинированной нагрузки. Подшипник характеризуется углом контакта . Чем больше этот угол, тем выше осевая грузоподъемность. Эти подшипники выпускаются с углами кон­такта 12^о, 26^о, 36°.

- роликовый конический подшипник. Воспринимает одновременно радиальную и осевую нагрузку. Обладает большой грузоподъемностью. Не допускает переко­са колец. Эти подшипники, как и предыдущие, уста­навливают попарно, они должны быть наг­ружены осевой силой - внешней или спе­циально созданной при сборке. Угол кон­такта (половина угла при вершине конуса дорожки качения наружного кольца) в пределах 10...16°.