2. Підшипники
Підшипники служать опорами для валів та обертових осей. Вони забезпечують можливість обертання вала, сприймають радіальні й осьові навантаження, що діють на вал, і передають їх на корпус машини. Від якості підшипників у значній мірі залежать працездатність і довговічність роботи машини. Щоб уникнути зниження ККД механізму, втрати в підшипниках повинні бути мінімальними.
За видом тертя підшипники розділяють на підшипники ковзання і підшипники кочення. У підшипниках ковзання опорна ділянка вала або осі ковзає по робочій поверхні підшипника. У підшипниках кочення тертя ковзання заміняється тертям кочення (установкоютіл кочення).
2.1. Підшипники ковзання – область застосування, класифікація, конструкції та матеріали
У сучасному машинобудуванні підшипники ковзання застосовуються рідше, ніж підшипники кочення. Області застосування підшипників ковзання наступні:
1) для особливо швидкохідних валів (до десятків тисяч обертів у хвилину, коли довговічність підшипників кочення мала);
2) в особливо точних машинах;
3) для важконавантажених валів великого діаметра (коли підшипники кочення серійно не виготовляються);
4) для колінчастих валів, коли за умовами зборки підшипник повинен бути роз’ємним;
5) у підшипникових вузлах, що піддаються значним поштовхам, ударам та вібраційному навантаженню;
6) у механізмах,що працюють у воді, агресивному середовищі, забрудненому змащенні і т. п.;
7) у механізмах,що вимагають дуже малих діаметральних розмірів підшипників (наприклад, прилади, годинники і т. п.);
8) у допоміжних тихохідних невідповідальних механізмах.
У залежності від напрямку діючого навантаження розрізняють підшипники: радіальні – сприймають радіальне навантаження; упорні або підп’ятники – сприймають осьове навантаження; радіально-упорні – сприймають одночасно радіальне й осьовенавантаження.
При одночасній дії на вал радіальних і осьових навантажень, як правило, застосовують сполучення радіальних і упорних підшипників і значно рідше радіально-упорні підшипники ковзання.
Підшипник ковзання складається з корпуса, вкладишів, що підтримують вал, а також змащувальних і захисних пристроїв. За конструктивним виконанням підшипники бувають роз’ємні і нероз’ємні (рис. 2.1). Основне застосування в машинобудуванні одержали роз’ємні підшипники (рис. 2.1, а). Корпус роз’ємного підшипника складається з двох частин: основи 1, що сприймає навантаження з боку вала чи осі, і кришки 2, що прикріплюється до основи болтами або шпильками. У роз’ємному підшипнику, як правило, два вкладиші 3 і 4. Іноді застосовують багатовкладишні підшипники. Роз’ємні корпуси полегшують монтаж осей і валів, допускають регулювання зазорів зближенням кришки і корпуса.
Нероз’ємний підшипник (рис. 2.1, б) більшпростий у виготовленні і жорсткіший. Недоліки нероз’ємних підшипників: незручність монтажу і демонтажу, неможливість усунення зазорів після зносу. Нероз’ємні підшипники виготовляються з вкладишами і без них.
а
б
Рис. 2.1 – Конструкції підшипників ковзання
Іноді корпусом підшипника служить інша деталь машини, наприклад станина; корпус редуктора і т. п.
Найбільш відповідальною деталлю підшипника ковзання, яка безпосередньо сприймає навантаження, є вкладиш. Матеріал вкладиша повинен, добре опиратися зносу, бути пластичним, сприймати дію ударного навантаження. Коефіцієнт тертя пари цапфа-вкладиш повинен бути мінімальним.
Вкладиші виготовляють з наступних матеріалів: сірого й антифрикційного чавунів (застосовуються при малих навантаженнях і швидкостях); бронзи (володіють високими антифрикційними властивостями і використовуються при великих швидкостях і тисках); латуні (застосовуються при великих навантаженнях, але невеликих швидкостях); бабіту (за антифрикційними властивостями перевершує інші матеріали, але за міцністю поступається чавуну і бронзі), а також з металокерамічних матеріалів: графіту, пластмас, деревини, гуми та ін.