ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Лекция 10
ЧЕВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
А.М. СИНОТИН
Кафедра технологии и автоматизации производства
Подшипники качения Общие сведения
Подшипник качения представляет собой готовый узел, основным элементом которого является тела качения – шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором (рис. 1).
1- наружное кольцо; 2- внутреннее кольцо; 3 - шарик; 4 - сепаратор.
Рисунок 1 – Шариковый однорядный радиальный подшипник
В процессе работы тела качения перекатываются по беговым дорожкам колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Распределение нагрузки между несущими телами качения неравномерно (рис. 2) и зависит от величины радиального зазора в подшипнике и от точности геометрической формы его деталей.
Рисунок 2 – Схема распределения нагрузки между телами качения в подшипнике
Рисунок 3 – Блок зубчатых колец на игольчатых подшипниках без колец
В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипника кольца отсутствуют (рис.3) и тела качения перекатываются непосредственно по цапфе и корпусу. Подшипники качения стандартизованы и изготовляются в массовом производстве специализированными заводами.
Достоинства:
сравнительно малая себестоимость вследствие массового производства подшипников;
малые потери на трение и незначительный нагрев. Потери на трение при пуске и установившемся режиме работы практически одинаковы;
высокая степень взаимозаменяемости, что обеспечивает монтаж и ремонт машин, приборов;
более высокая точность вращения;
малый износ;
менее чувствительны к изменению температуры окружающей среды;
хорошо работают при отсутствии смазки и обладают высокой стабильностью момента трения;
малый расход смазки;
не требуют особого внимания и ухода;
Недостатки:
увеличение веса и габаритных размеров конструкции;
необходимость дополнительных деталей для крепления их в корпусе и на валу;
специфический шум от перекатывания шариков (особенно при больших скоростях);
высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции подшипника;
малонадежны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил;
сравнительно большие радиальные размеры;
Применение
Во всех отраслях машиностроения широко применяются опоры с применением подшипников качения. Полиграфическое оборудование не является исключением. Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. При этом коэффициент трения снижается до 0,0015 – 0,006*.
Основные типы подшипников качения
На рис. 4 изображены основные типы подшипников качения. По форме тел качения они разделяются на шариковые и роликовые (цилиндрические, конические, витые, игольчатые и т.д.), по направлению воспринимаемой нагрузки – на радиальные, упорные и радиально-упорные.
1– шариковый радиальный; 2 – шариковый сферический (самоустанавливающийся); 3 - шариковый радиально-упорный; 4- роликовый радиальный; 5 - роликовый радиально-упорный (конический); 6 - роликовый сферический (самоустанавливающийся); 7 - игольчатый радиальный; 8 - шариковый упорный (простой и самоустанавливающийся)
Рисунок 4 – Основные типы подшипников качения
Радиальные шариковые подшипники – наиболее простые и дешевые. Они допускают небольшие перекосы вала (до ¼ и ½°) и могут воспринимать осевые нагрузки в пределах 70% от неиспользованной радиальной. Эти подшипники наиболее распространены в опорах полиграфического оборудования.
Радиальные роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые (в среднем на 70-90%). Однако они совершенно не воспринимают осевые нагрузки и не допускают перекоса вала. При перекосе вала ролики начинают работать кромками и подшипник быстро разрушается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми и роликовыми подшипниками.
Самоустанавливающиеся шариковые и роликовые подшипники применяются в тех случаях, когда ожидается значительный перекос вала (до 2-3°). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца, а роликам придается бочкообразная форма. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки – до 20% от неиспользованной радиальной.
Применение игольчатых подшипников позволяет уменьшить габариты (по диаметру) при значительных перегрузках.
Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Сепараторы разделяют и направляют тела качения. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом, кроме трения качения, возникают трение скольжения, увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, т.к. сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом.