11.1.2.Подшипники качения

В настоящее время подшипники качения являются основным видом опор в различных областях машиностроения. Подшипники качения стандартизованы в широком диапазоне типоразмеров.

Подшипник качения (рис. 11.1) состоит из наружного 1 и внутреннего 3 колец с дорожками качения, тел качения (шариков или роликов) 2 и сепараторов 4, служащих для разделения и направления тел качения. В большинстве случаев внутреннее кольцо насаживается на вал и вращается с ним, а наружное запрессовывается в корпус и является неподвижным.

По виду тел качения различают подшипники шариковые и роликовые, по числу рядов тел качения – однорядные и многорядные, по нагрузочной способности подшипники делят на несколько серий.

Рис. 11.59

Кольца, шарики и ролики изготавливают из специальных шарико-подшипниковых хромистых сталей ШХ6, ШХ9, ШХ15 с последующей термообработкой, из малоуглеродистых сталей с последующей цементацией и закалкой, из пластмасс. Сепараторы чаще всего штампуют из мягкой углеродистой стали или цветных металлов.

Смазка подшипников качения существенно влияет на их долговечность, уменьшает трение, способствует отводу тепла, предохраняет от коррозии и т.д. Подшипники качения смазывают пластичными и жидкими минеральными смазками.

Пластичные смазки применяют для подшипников, работающих при окружной скорости поверхности вала до 10 м/с и температуре до 120С.

Жидкая смазка применяется при любых скоростях и температуре узла подшипника до 150С, жидкие смазки имеют лучшие эксплуатационные свойства, чем пластичные (меньше коэффициент трения, лучший отвод тепла и т.д.), но они требуют применения довольно сложных уплотняющих устройств.

Подшипники качения выходят из строя по следующим причинам: усталостное выкрашивание рабочих поверхностей деталей подшипника; образование вмятин на беговых дорожках колец, возникающих под действием больших динамических и статических нагрузок; абразивный износ колец и тел качения в плохо защищенных от пыли и грязи подшипниках; разрушение колец, тел качения и сепараторов при перегрузках и перекосах колец.

Основными причинами выхода из строя подшипников качения являются усталостное выкрашивание при переменных нагрузках и пластические деформации при статическом нагружении. В соответствии с этим расчет подшипников производят на долговечность по динамической грузоподъемности и на статическую грузоподъемность (для предупреждения остаточных пластических деформаций).

11.2.Муфты

Муфтами называют устройства для соединения деталей валов, труб, стержней и т.д. Основное назначение муфт – передача крутящего момента между валами. Наряду с передачей крутящего момента муфты отдельных типов могут выполнять и другие функции (компенсировать погрешности изготовления и монтажа валов, обеспечивать соединение и разъединение валов во время работы машины, предохранять детали от поломок при перегрузках и т.д.).

По назначению и управляемости муфты можно разделить на постоянно замкнутые, сцепные управляемые, сцепные самоуправляемые (автоматические).

Постоянно замкнутые муфты служат для постоянного соединения валов. Их разделяют на жесткие, компенсирующие и упругие.

Жесткие муфты соединяют валы как одно целое. Их применяют при точной соосности валов в тихоходных приводах (рис. 11.2).

Рис. 11.60

Компенсирующие муфты служат для соединения валов с неточно совмещенными геометрическими осями. В зависимости от конструкции они компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов, вызванные неточностью их изготовления и сборки (рис. 11.3, 11.4).

Рис. 11.61

Рис. 11.62

Упругие муфты (втулочно-пальцевые, с резиновой звездочкой, с упругой торообразной оболочкой, со змеевидной пружиной) (рис. 11.5) компенсируют смещения валов и смягчают динамические нагрузки.

Рис. 11.63

Сцепные управляемые муфты предназначены для соединения и разъединения валов во время работы машины. По принципу работы их делят на две группы: а) кулачковые и зубчатые; б) фрикционные (дисковые и конические) (рис. 11.6).

Сцепные самоуправляемые муфты автоматически разъединяют или соединяют валы в зависимости от изменения режима работы: скорости вращения валов (центробежные), направления вращения (обгонные, рис. 11.7), величины крутящего момента (предохранительные, рис. 11.8).

Рис. 11.64

Рис. 11.65

Рис. 11.66. Предохранительная муфта со срезным штифтом

Основной характеристикой муфт является передаваемый крутящий момент. Муфты подбирают по ГОСТу по большему диаметру соединяемых валов и расчетному моменту M_р:

M_p=KM,

где M – номинальный крутящий момент на валу; K – коэффициент динамичности режима нагрузки. Коэффициент K учитывает дополнительные динамические нагрузки от толчков и ударов. Для приводов от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке K=1.151.4; при переменной K=1.52, при ударной K=2.54.