МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Ибрагимов а. У. Колупаев а. А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе

«Изучение конструкции и выбор подшипников качения»

Рекомендовано учебно-методическим советом ФГБОУ ВПО «ИжГТУ

имени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве элемента ЭУМКД для студентов всех специальностей и направлений, при изучении дисциплин «Детали машин», «Машиноведение», «Детали машин и основы конструирования», «Основы машиноведения»

Ижевск 2014

УДК 621.817

Составители: Ибрагимов А.У., к.т.н., профессор кафедры «УК»,

Колупаев А.А., к.т.н., доцент кафедры «УК».

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 «Изучение конструкции и выбор подшипников качения» / Составители Ибрагимов А.У., Колупаев А.А., Ижевск, ИжГТУ, 2014 г. - 22 с.

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 «Изучение конструкции и выбор подшипников качения», содержат рекомендации и указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам: «Детали машин», «Машиноведение», «Детали машин и основы конструирования», «Основы машиноведения».

Содержание

1. Цель лабораторной работы……………………………………………………4

2. Общие сведения о подшипниках качения……………………………………4

3. Изучение технических характеристик подшипников качения……………..6

3.1 Оборудование…………………………………………………………….6

3.2 Порядок выполнения работы……………………………………………6

4. Освоение метода расчета долговечности подшипников……………………7

4.1 Определение эквивалентной динамической нагрузки…………………7

4.2 Определение расчетной долговечности подшипников………………..8

4.3 Корректировка долговечности подшипников………………………….8

4.4 Подготовка расчетных данных к отчету………………………………..8

4.5 Примеры расчета долговечности подшипников………………………10

4.6 Оформление отчета по лабораторной работе………………………….12

5. Контрольные вопросы………………………………………………………..14

Рекомендуемые литературные источники……………………………………14

Приложения

(отдельная брошюра)

Приложение 1. Краткие характеристики подшипников качения основных типов………………………………………………………..…………2

Приложение 2. Основные размеры и характеристики подшипников качения………………………………………….………………11

Приложение 3. Методические указания к курсовому проекту «Выбор

подшипников качения», Н.С. Голубков, А.У. Ибрагимов…………………...43

1 Цель лабораторной работы

Основной целью лабораторной работы является:

-изучение конструкций подшипников качения, их классификации и системы условных обозначений;

-изучение технических характеристик и областей применения подшипников качения различных типов;

-освоение метода расчета долговечности подшипников при различных условиях нагружения.

2 Общие сведения о подшипниках качения

Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей, воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и передают их на корпус машины. При этом вал должен фиксироваться в определенном положении и легко вращаться вокруг заданной оси. Во избежание снижения КПД машины потери в подшипниках должны быть минимальными. По характеру трения подшипники разделяют на две большие группы:

- подшипники скольжения (трение скольжения);

- подшипники качения (трение качения).

Подшипники качения используются в электродвигателях, подъемно-транспортных и сельскохозяйственных машинах, летательных аппаратах, локомотивах, вагонах, металлорежущих станках, зубчатых редукторах и многих других механизмах и машинах. Основные типы подшипников качения показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело качения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор.

Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наружного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рисунок 1, а). В зависимости от формы тел качения различают: подшипники шариковые (рисунок 1 - д, б, ж, и) и роликовые (рисунок 1 - в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рисунок 1 - д). Тела качения установлены между кольцами и удерживаются сепаратором на определенном расстоянии друг от друга. Типы и конструктивные исполнения подшипников качения стандартизованы [1, 2].

Материалы подшипников качения выбираются с учётом высоких требований к твёрдости и износостойкости колец и тел качения. Это шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ, а также цементируемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А. Твёрдость колец и роликов обычно HRC 60...65, а у шариков немного больше – HRC 62... 66, поскольку площадка контактного давления у шарика меньше. Сепараторы изготавливают из мягких углеродистых сталей либо из антифрикционных бронз для высокоскоростных подшипников. Широко внедряются сепараторы из дюралюминия, металлокерамики, текстолита, пластмасс. Для подшипников с повышенными требованиями по ресурсу и надежности применяют стали с электрошлаковым и вакуумно-дуговым переплавами: ШХ15-Ш; ЩХ15-В и др.

Подшипники качения подразделяют по способности воспринимать радиальную и осевую нагрузку в опоре: радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные.

Радиальные подшипники (см. рисунок 1 - а…е) воспринимают (в основном) радиальную нагрузку, т. е. нагрузку, направленную перпендикулярно к геометрической оси вала. Упорные подшипники (см. рисунок 1- и, к) воспринимают только осевую нагрузку. Радиально-упорные (см. рисунок 1- ж, з) и упорно-радиальные подшипники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую нагрузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для преобладающей осевой нагрузки.

В зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диаметров и ширины подшипники делят на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую. В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре кольца подшипника наружный диаметр кольца и его ширина изменяются.

По классам точности подшипники различают следующим образом:

"0" – нормального класса; "6" – повышенной точности; "5" – высокой точности; "4" – особо высокой точности; "2" – сверхвысокой точности.

При выборе класса точности подшипника необходимо помнить о том, что, чем точнее подшипник, тем он дороже.

По форме тел качения подшипники делят на шариковые (см. рисунок 1- а, б, ж, и), с цилиндрическими роликами (см. рисунок 1-в), с коническими роликами (см. рисунок 1 - з, к), игольчатые (см. рисунок 1- д), с витыми роликами (см. рисунок 1-е), с бочкообразными роликами (сферическими) (см. рисунок 1- г). Тела качения игольчатых подшипников тонкие ролики — иглы диаметром 1,6—5 мм. Длина игл в 5—10 раз больше их диаметра. Сепараторы в игольчатых подшипниках отсутствуют. По числу рядов тел качения различают однорядные (см. рисунок 1 - а, в, д…к) и двухрядные (см. рисунок 1- б, г). По конструктивным и эксплуатационным признакам подшипники делят на самоустанавливающиеся (см. рисунок 1- б, г) и несамоустанавливающиеся (см. рисунок 1- а, в, д…к).

Маркировка подшипников состоит из их условного обозначения в соответствии с ГОСТ 3189-89. Основное условное обозначение подшипника состоит из 7 основных знаков [1], и наносится на каждый подшипник качения в виде условного клейма, обозначающего тип, размер, класс точности, завод-изготовитель. На неразъемные подшипники клеймо наносят на одно из колец, на разборные — на оба кольца. Например, на радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (см. рисунок 1- в), где наружное кольцо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами составляет комплект с сепаратором и роликами. На один и тот же диаметр шейки вала предусматривается несколько серий подшипников, которые отличаются размерами колец и тел качения и соответственно величиной воспринимаемых нагрузок. В пределах каждой серии подшипники разных типов взаимозаменяемы в мировом масштабе. В стандартах указываются: номер подшипника, размеры, вес, предельное число оборотов, статическая нагрузка и коэффициент работоспособности.

Первая и вторая цифры справа условно обозначают его номинальный внутренний диаметр d (диаметр вала). Для определения истинного размера d (в миллиметрах) необходимо указанные две цифры умножить на пять. Например, подшипник ...04 имеет внутренний диаметр 04 • 5 = 20 мм. Это правило распространяется на подшипники с цифрами ...04 и выше, до ...99, т. е. d<495 мм. Подшипники с цифрами... 00 имеют d=10 мм; ...01 d=12 мм; ...02 d=15 мм; ...03 d=17 мм.

Третья цифра справа обозначает серию подшипника, определяя его наружный диаметр: 1 — особо легкая, 2 — легкая; 3 — средняя, 4 — тяжелая; 5 — легкая широкая, 6 — средняя широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Если эта цифра 0, то это означает, что подшипник радиальный шариковый однорядный; шариковый однорядный (если левее 0 нет цифр, то 0 не указывают); 1 — радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 — радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 — радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 — игольчатый или роликовый с длинными цилиндрическими роликами; 5 — роликовый с витыми роликами; 6 — радиально-упорный шариковый; 7 — роликовый конический (радиально-упорный); 8 — упорный шариковый; 9 — упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника (неразборный, с защитной шайбой, с закрепительной втулкой и т. п.). Например:

50312 — радиальный однорядный шарикоподшипник средней серии со стопорной канавкой на наружном кольце;

150312 — тот же подшипник с защитной шайбой;

36312 — радиально-упорный шариковый однорядный подшипник средней серии, неразборный.

Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ширине.

ГОСТ 520-89 устанавливает следующие классы точности подшипников качения: 0 — нормальный класс (как правило, 0 в обозначении не указывают); 6 — повышенный; 5 — высокий, 4 — особо высокий, 2 — сверхвысокий. Цифру, обозначающую класс точности, ставят слева от условного обозначения подшипника и отделяют от него знаком тире. Например 6-206 означает шариковый радиальный подшипник легкой серии с номинальным диаметром 30 мм, класса точности 6.

Кроме цифр основного обозначения слева и справа от него могут быть дополнительные буквенные или цифровые знаки, характеризующие специальные условия изготовления данного подшипника. Для углубленного изучения и в случае практического применения подшипников целесообразно обратиться к информационным источникам [1, 2, 3, и др.].

Разновидности подшипников приведены в приложении П1, а характеристики основных типов подшипников в приложении П2.