PrikladnayaMekhanika

172

Загальний принцип: зусилля прикладається тільки до того кільця, яке встановлене з натягом і не повинне передаватися на тіла кочення.

Змащення підшипників кочення. Застосовується як для зниження тертя, так і для підвищення тепловідводу.

Пластичні (густі) мастила легші в обслуговуванні, менше витрачаються, зручні в застосуванні в труднодоступних місцях, куди закладаються при збірці, заповнюють і герметизують зазори [20]. Їх недолік в тому, що в конструкції потрібно передбачати спеціальні порожнини. Цю порожнину спочатку заповнюють на 2/3 об'єму при n 1500 об/мин або на 1/2 об'єму при n>1500 об/мин. Надалі зазвичай через кожні три місяці через спеціальні пристрої додають свіже мастило, а через рік її міняють з попереднім розбиранням і промивкою вузла. При консистентному мастилі необхідне застосування щілинних, лабіринтових і відцентрових ущільнень.

Рідкі мастила [12,24,25,31,43] застосовуються при високих температурах, коли густі плавляться і витікають. Забезпечують мінімальні втрати на тертя. Звичайний спосіб у разі нижнього розташування черв'яка – організація масляних ванн (наприклад, картер двигуна і тому подібне), в яких масло налите до рівня нижнього тіла кочення. У зубчатих передачах колеса занурюють не більше ніж на висоту зуба, щоб уникнути великих втрат на перемішування масла. Рівень масла контролюється щупом-масловказівником, як, наприклад, в двигунах легкових автомобілів (рис. 5.15).

а б в Рис. 5.15. Масловказівники: а – жезлові; б – скляні; в – кранові

Розбризкування масла усередині корпусу механізмів відбувається за допомогою спеціальних лопастей-крильчаток або зубчатих коліс і застосовується для створення масляного туману, який сприяє вирівнюванню температури і тепловідводу від механізму. Проте проектувальникові не слід сподіватися на те, що розбризкуванням будуть достатньо змащені підшипники, що знаходяться вище за рівень масляної ванни.

5.3.Контрольніпитання

1.Що є обов'язковим елементом в конструкції підшипників ковзання?

2.Які поломки спостерігаються у підшипників ковзання?

173

3.Для чого в підшипниках кочення застосовується мастило?

4.Які режими тертя можливі в підшипниках ковзання з мастилом?

5.Що вважається критерієм працездатності підшипників кочення?

6.У чому полягає принцип конструкції підшипників кочення?

7.Які тіла кочення застосовуються в підшипниках?

8.Для чого в підшипниках кочення встановлюють сепаратор?

9.Які переваги і недоліки підшипників кочення?

10.По яких ознаках класифікуються підшипники кочення?

11.Які типи підшипників призначаються залежно від навантажень, що діють в опорах?

12.Які причини поломок і критерії розрахунку підшипників кочення?

13.Що таке довговічність підшипника?

14.Що таке вантажопідйомність підшипника?

15.Що таке еквівалентне динамічне навантаження на підшипник і як воно визначається?

16.Як фіксуються внутрішнє і зовнішнє кільця підшипника кочення?

17.Як і навіщо регулюється жорсткість підшипника кочення?

18.З якою метою застосовуються ущільнення в підшипникових вузлах?

19.Які типи ущільнень застосовують для підшипникових вузлів?

20.Які посадки на вал і в корпус призначаються для підшипників

кочення?

21.Як виконується монтаж і демонтаж підшипників кочення?

22.Які види мастил застосовуються для підшипників кочення?

5.4.Лабораторнаробота№8.Випробуванняпідшипниківкочення

5.4.1.Мета роботи

Експериментально визначити момент тертя в підшипниках кочення, що виникає при обертанні вала, залежно від навантаження, кількості мастила, частоти обертання.

5.4.2. Устаткування та матеріали

Установка для випробувань підшипників кочення.

5.4.3. Теоретична частина

Призначення підшипників – підтримувати обертові вали та осі в просторі, забезпечуючи їм можливість обертання [6,13,31].

Підшипники кочення складаються з наступних деталей (рис. 5.16):

1– зовнішнє кільце;

2– внутрішнє кільце;

3– тіла кочення (кульки або ролики);

4– сепаратор (розділяє й направляє тіла кочення).

Змащення підшипників кочення необхідно для зменшення тертя між тілами кочення, кільцями і сепаратором, для поліпшення тепловідводу та запобігання корозії. Застосовують пластичні (ЛІТОЛ - 24, ЦИАТІМ - 201, 221) і рідкі (І - 40А, І - 70А) мастильні матеріали.

174

Рис. 5.16. Підшипник кочення кульковий

Опір обертанню підшипників складається з наступних складових:

–тертя між тілами кочення й кільцями, що у свою чергу складається з тертя катання кульок і додаткового тертя ковзання внаслідок різниць у шляхах кочення по зовнішнім і внутрішнім кільцях;

–тертя тіл кочення об сепаратор і сепаратора об кільця;

–опір мастильного матеріалу;

–втрати на тертя, пов’язані з похибкою форми тіл кочення і кілець, перекосом роликів та ін.

Упідшипниках кочення момент тертя визначають за формулою:

де Fr – радіальне навантаження на підшипник, H; f – наведений коефіцієнт тертя;

d – посадковий діаметр внутрішнього кільця підшипника, мм,

5.4.4. Опис і устрій установки

Установка для випробувань (рис. 5.17) [26-28] являє собою раму 1, на якій закріплені електродвигун 6 і вал 3 на двох опорах кочення 4. Електродвигун через клинопасову передачу 2 надає руху валу 3, на хвостовику якого закріплена підшипникова голівка 5, що дозволяє здійснювати випробування підшипників з різними навантаженням і рівнями мастила.

В установці використаний асинхронний електродвигун АОЛЗ-1-4, потужністю Р=0,6 кВт при n=1410 об/хв і клинопасова передача, що забезпечує три частоти обертання вала 3: 1000, 2000 і 3000 об/хв.

Детальна конструкція підшипникової головки наведена на рис. 5.18. Внутрішні кільця чотирьох досліджуваних підшипників 1,2,3 й 4 насаджені на спільну втулку 5, закріпленої на консолі вала 6 за допомогою призматичної шпонки 7. Зовнішні кільця крайніх підшипників 1 й 4 посаджені в корпус 8, а середніх підшипників 2 і 3 в обойму 9, пов'язану з корпусом через навантажувальний пристрій.

176

Зусилля пропорційно деформації динамометра, що фіксується індикатором годинникового типу 14. Залежність показань індикатора 14 від навантаження наведено на рис. 5.19.

Рис. 5.19. Тарувальний графік динамометра

Перед початком роботи обертанням противаги 15 стрільця маятника 16 встановлюється на нульову позначку шкали 17.

При обертанні вала 1 момент тертя, що виникає в чотирьох підшипниках, передається на корпус і відхиляє вантаж-маятник 18. Момент тертя в підшипниках пропорційний куту відхилення маятника та визначається за шкалою 17.

Мастило заливається через отвір у корпусі до певного рівня. Рівень мастила контролюється візуально через скляну кришку 19.

5.4.5. Порядок виконання роботи

1.Установити ремінь на шківах привода, забезпечивши частоту обертання вала 1000 об/хв.

2.Відпустити навантажувальний гвинт 12 та установити “нуль” на шкалі індикатора 14.

3.Обертаючи противагу 15 встановити стрілку 16 маятника на нульову позначку шкали.

4.Навантажуючи підшипники послідовно силою F (0; 2; 4; 6; 8; 10 кН) і включаючи електродвигун, визначити за шкалою 17 сумарні моменти тертя всіх

чотирьох підшипників T . Повторити дослідження при частоті обертання вала

2000 об/хв.

5.Залити мастило в підшипникову голівку на діаметр нижньої кульки підшипника та повторити дослідження з п. 1-4.

6.Результати занести в табл. 5.2. Розрахувати коефіцієнти тертя f. Оскільки в головці встановлено 4 підшипники попарно, то при зусиллі на

При цьому момент тертя T одного підшипника:

178

Рис. 5.20. Залежності моментів сил тертя Т від навантаження Fr, швидкості обертання та наявності надлишку мастила

6.Висновок та аналіз графіків.

5.4.7. Контрольні питання до лабораторної роботи

1.Призначення та обладнання підшипників кочення.

2.Переваги та недоліки підшипників кочення в порівнянні з підшипниками ковзання.

3.Класифікація підшипників кочення.

4.Причини виникнення тертя в підшипниках кочення.

5.Змащення підшипників кочення.

6.Принцип роботи установки з дослідження підшипників кочення. Призначення основних вузлів і деталей.

7.Як впливає навантаження, швидкість обертання та надлишок мастила на момент тертя в підшипниках кочення?

179

РОЗДІЛ6. МУФТИ

Це пристрої для з'єднання валів і передачі ними крутного моменту [37]. Муфти можуть передавати крутний момент і валам, і іншим деталям

(колесам, шківам і так далі). Вони з’єднують співвісні і неспіввісні вали. Муфти існують тому, що завжди є деяка неспіввісність, перекоси, взаємна рухливість валів. Конструкції муфт вельми різноманітні. Проста муфта зроблена з шматка ніпельної трубочки і сполучає вал електродвигуна з крильчаткою автомобільного склоомивача. Муфти турбокомпресорів реактивних двигунів складаються з сотень деталей і є складними саморегульованими системами.

6.1.Класифікаціямуфт

Групимуфтрозрізняютьпоїхфізичнійприроді.

Муфти механічної дії.

Муфти електричної (електромагнітного) дії.

Муфти гідравлічної або пневматичної дії.

Класи муфт розрізняють по режиму з'єднання валів.

Нерозчеплювані (постійні) – з’єднують вали постійно, утворюють довгі вали (жорсткі, компенсуючі, пружні).

Керовані – з’єднують і роз'єднують вали в процесі роботи, наприклад, широко відома автомобільна муфта зчеплення.

Самодіючі (відцентрові, обгінні та запобіжні) – спрацьовують автоматично при заданому режимі роботи.

Інші.

Основна характеристика муфти – крутний момент, що передається.

Істотні показники – габарити, маса, момент інерції.

Муфта, розрахована на передачу певного крутного моменту виконується в декількох модифікаціях для різних діаметрів валів. Муфти – автономні вузли, тому вони легко стандартизуються.

Муфти розраховують по їх критеріях працездатності:

міцності при циклічних і ударних навантаженнях;

зносостійкості;

жорсткості.

На практиці муфти підбираються з каталогу по величині моменту, який вона передає:

механізму;

K – коефіцієнт режиму роботи: K =1 1,5 – спокійна робота, легкі машини; K =1,5 2 змінні навантаження, машини середньої ваги (поршневі компресори); K =2 6 – ударні навантаження, великі маси (преси, мелені). Для двигунів транспортних машин K завищують на 20 40 % залежно від числа циліндрів.