73. Конструкция и материалы подшипников качения.

Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш, или втулкаизантифрикционного материалаи смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки. При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скоростицапфы, условий эксплуатации трение скольжение бываетсухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Большинство радиальных подшипников имеет цилиндрический вкладыш, который, однако, может воспринимать и осевые нагрузки за счёт галтелей на валу и закругления кромок вкладыша. Подшипники с коническим вкладышем применяются редко, их используют при небольших нагрузках, когда необходимо систематически устранять ("отслеживать") зазор от износа подшипника для сохранения точности механизма.

Для правильной работы подшипников без износа поверхности цапфы и втулки должны быть разделены слоем смазки достаточной толщины.

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,водадля не металлических подшипников),пластичной (на основе литиевого мылаикальция сульфонатаи др.),твёрдой (графит,дисульфид молибденаи др.) игазообразной (различные инертные газы,азоти др.). Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методомпорошковой 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 либовысокоскоростным газопламенным напылением),баббитовибронз,полимерных материалов,керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

74. Гидродинамическое трение. Причины выхода из строя подшипников скольжения.

Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки. При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжение бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Срок службы подшипника определяется количеством часов, в течение которых наступает «усталость металла», количеством оборотов подшипника, наличием и количеством смазки. Компании, занимающиеся насосами, прогнозируют ритмичную и надежную работу подшипника в течение нескольких лет. Однако, когда подшипник находится под давлением при вращении вала, нагрузка передается с внутреннего кольца подшипника через элементы качения на внешнее кольцо. Каждый шар несет часть нагрузки, в конечном итоге это приводит к усталости всех металлических частей.

Когда насос работает с максимальной эффективностью, подшипник должен выдерживать следующую нагрузку: - массу узла вращения в сборе, - напряжение, возникшее в процессе подгонки подшипника к валу, - любой предварительный натяг подшипника, обусловленный производителем.

 

В действительности, большинство подшипников становятся неисправными по следующим причинам: - неправильный подбор подшипника к валу (несоблюдение допусков), - отсутствие соосности между насосом и его ведущим шкивом, - деформация валов, - несбалансированность вращающихся элементов, - термическое расширение вала, - бесполезная попытка охладить подшипники, заливая в корпус подшипника воду из шланга или любую другую жидкость. Охлаждение внешней поверхности подшипника служит причиной высыхания смазки подшипника и ухудшения его рабочих свойств, увеличивает трение и создает дополнительную нагрузку на подшипник. - кавитация, - пульсация водяного потока, - аксиальное давление, - деформация корпуса подшипника, - вибрации всех видов, - большое расстояние между крыльчаткой и подшипником, что часто встречается в мешалках и миксерах, - установка некачественного подшипника, что становится серьезной проблемой в связи с ростом производства поддельных подшипников.

 

Из-за перегрузки подшипник начинает нагреваться, а нагрев, в свою очередь, является другой частой причиной преждевременного выхода подшипника из строя. Уменьшение вязкости смазочных материалов в результате нагревания приводит к тому, что подшипник теряет способность нести нагрузку.

Ведущие производители подшипников утверждают, что срок службы масла в подшипнике полностью зависит от тепла. Незагрязненное масло не может высохнуть и его полезный срок службы будет около тридцати лет при тридцати градусах Цельсия (86F). Производственные компании продолжают говорить о том, что срок службы подшипниковой смазки уменьшается вдвое при повышении температуры масла на 10 градусов. Это значит, что регулирование температуры масла является решающим при любой попытке увеличить срок службы антифрикционных подшипников. Вероятно, главная причина преждевременного выхода подшипника из строя заключается в загрязнении смазывающей жидкости подшипника посторонними жидкостями и твердыми частицами. Всего лишь 0,002 % воды в смазке может сократить срок службы подшипника на 48 %. Наличие в смазке шести процентов воды может сократить срок службы на 83 %.