Лекция подшипники качения

1. Общие сведения. Классификация и материалы

2. Основные типы подшипников качения

3. Особенности рабочего процесса подшипников качения

4. Виды разрушения и критерии работоспособности подшипников качения. Расчет на долговечность

5. Подбор подшипников качения

6. Опоры подшипников качения

7. Смазка и уплотнения

1. «Общие сведения. Классификация и материалы»

Общие сведения

П одшипник качения – это сборочная единица, которая состоит из наружного 1 и внутреннего 3 колец с дорожками качения А, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4, разделяющего и направляющего тела качения. Т.о., цапфа вала и корпус разобщены телами качения. Это позволило заменить трение скольжения трением качения и существен­но, снизить коэффициент трения. Основные стандартные размеры подшипника: d и D – внутренний и наружный диаметры; В – ширина колец.

Достоинства: малые потери на трение, высокий к.п.д. (до 0,995) и незначительный нагрев; высокие надежность и нагрузоч­ная способность; малые габаритные размеры в осевом направлении; невысокая стоимость вследствие массового производства; высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин; простота в эксплуатации и малый расход смазки.

Недостатки: по­ниженная долговечность при удар­ных нагрузках; большое рассеи­вание долговечности из-за неодина­ковых зазоров в собранном под­шипнике, неоднородности материа­ла и термической обработки де­талей; относительно большие ради­альные размеры; шум при работе.

Классификация

1. По направлению действия воспринимаемой на­грузки подшипники качения делятся на: радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.

2. По форме тел качения – на: шариковые (а) и роли­ковые, которые могут быть: с цилиндрическими короткими (б) или длинными (в) роликами, коническими (г), бочкообразными (д), игольчатыми (е) и витыми (ж).

3. По числу рядов тел качения – на: одно-, двух-, четырех- и многорядные.

4. По основным конструктивным признакам: – на самоустанавливающиеся (сферические) и несамоустанавливающиеся.

В зависимости от нагрузочной способности и габаритных размеров при одном и том же внутреннем диаметре подшипники разделя­ют на серии: по радиальным размерам – сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые; по ширине – узкие, нормальные, широкие и особо широкие серии.

Материалы

Тела качения и кольца изготовляют из высокоугле­родистых хромистых подшипниковых сталей ШХ15, ШХ15СГ и других с термообработкой, до твердости HRC60…65 и последую­щими шлифованием и полированием. Сепараторы чаще всего штам­пуют из низкоуглеродистой листовой стали. Для быстроходных подшипников изготовляют массивные сепараторы из бронзы латуни, текстолита, капрона и т.п.

2. «Основные типы подшипников качения»

Основные типы подшипников качения: а — шарикоподшипник радиальный однорядный; б — шарикоподшипник радиальный двухрядный сферический (самоустанавливающийся); в — роликоподшипник с короткими цилиндрическими роликами радиальный однорядный без бортов на наружном кольце; г — роликоподшипник с витыми роликами радиальный однорядный; д — роликоподшипник с игольчатыми роликами радиальный с бортами на наружном кольце; е — роликоподшипник сферический с асимметричными роликами радиальный двухрядный; ж — шарикоподшипник радиально-упорный однорядный; з — роликоподшипник с коническими роликами радиально-упорный однорядный; и — шарикоподшипник упорный одинарный.

Ш ариковые радиальные подшипники – наиболее простые и дешевые подшипники, предназначенные для восприятия радиальной нагрузки, но, имея желобчатые дорожки качения, могут воспринимать и осевую нагрузку. Они обладают большой быстроходностью, фиксируют вал в двух направлениях и допускают небольшие перекосы колец (до 15'). Это самые распространенные подшипники в машиностроении. Их собирают путем эксцентричного смещения внутреннего кольца в наружном.

Шариковые радиальные сферические подшипники предназначены в основном для восприятия радиальной нагрузки, но могут воспринимать и небольшую осевую нагрузку. Дорожка качения на наружном кольце выполнена по сфере, что обеспечивает нормальную работу (самоустановку) подшипника даже при значи­тельном (до 2…3°) перекосе колец. Применяют для валов, под­верженных значительным прогибам; при установке подшипников в разных корпусах и т. п.

Р оликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрически­ми роликами способны воспринимать значительные ра­диальные нагрузки. Требуют точной соосности посадочных мест, в противном случае ролики работают кромками и подшипники быст­ро разрушаются. Применяют для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих» опор.

Роликовые радиальные подшипники с игольчатыми роликами обладают высокой радиальной грузоподъемностью при небольших радиальных габаритах. Осевую нагрузку не воспринимают. Весьма чувствительны к прогибам и несоосности посадочных мест. Применяют в опорах, требующих компактности в радиальном рогибам и несоосности посадочных мест. ебольших ют 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000направлении.

Ш ариковые радиально-упорные подшипники способны воспринимать комбинированные радиально-осевые нагрузки. Осе­вая грузоподъемность их зависит от угла контакта α [альфа] (угол контакта шариков с кольцами). Стандартные подшипники имеют угол α = 12, 26 и 36º. С увеличением угла α осе­вая грузоподъемность возрастает за счет уменьшения радиальной. Подшипники воспринимают осевую нагрузку только в одном на­правлении. Для восприятия осевых нагрузок в обоих направлениях их устанавливают парно. Применяют для жестких быстроходных валов.

Р оликовые конические подшипники предназначены для восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок. Для восприятия двусторонних осевых нагрузок подшип­ники применяют в паре. Конструкция их разъемная. Чувствительны к перекосам колец, поэтому требуют точного монтажа и жестких валов. При, монтаже и в процессе эксплуатации необходима тщательная регулировка осевых зазоров. Если зазор больше допускаемого, то ролик перекашивается. При этом нарушается его линейный контакт с кольцами; возникает точечный контакт, что вызывает, разрушение роликов. При малом зазоре подшипник перегревается, что приводит к защемлению тел качения и выходу его из строя. Применяют при средних, и низких частотах вращения.

Шариковые упорные подшипники воспринимают только осевые нагрузки; однорядные (а), в одном направлении двухряд­ные (б) в двух направлениях. Допускают небольшие частоты вращения, так как под действием центробежных сил шарики стремятся выйти из беговых дорожек, при этом возрастают трение, нагрев и возможно даже закаливание шариков.