38.Что такое «подшипник качения»? Какова его конструкция и область применения? Какие виды разрушения подшипников качения вы знаете? Что такое быстроходность и грузоподъемность подшипника качения?

Подшипники качения - опоры валов, в которых трение скольжения заменено трением качения.

Преимущества перед подшипниками скольжения:

1) меньшие моменты сил трения (в 5..10 раз);

2) менее сложный уход, т.е. экономичнее в эк­сплуатации;

3) меньший расход смазки;

4) значительно более высокую степень стандартизации;

5) централизованное массовое производ­ство и низкую стоимость.

К недостаткам подшипников качения следует отнести:

• большие радиальные размеры;

• меньшую демпфирующую способность;

• ограниченную возможность работы при больших угловых скоростях и тяжелых нагрузках.

Подшипник качения (рис. 3.1,б) состоит из:

наружного кольца 1(наружное кольцо устанав­ливают в корпус машины) и

внут. кольца 2(внутр. кольцо устанав­ливают на вал);

тел качения 3 (шариков или роликов), катящихся по беговым дорожкам колец;

сепаратора 4– спец. детали, удерживающей тела качения на равных, постоянных расстояниях одно от другого.

d – внутренний посадочный диаметр;

D – наружный посадочный диаметр;

B – ши­рина колец подшипника;

r – фаска на кольцах подшипника.

В качестве тел качения используют: шарики, ролики цилиндрические короткие, ролики конические, ролики бочкооб­разные.

Классификация подшипников качения

Подшипники качения
По характеру воспринимаемой нагрузки	По числу рядов тел качения	По форме тел качения	По перекосу колец	По габаритным размерам
				ширины В	диаметра D
согласно ГОСТ 3395–75: радиальные; радиально– упорные; упорные; упорно – радиальные	однорядные и двухрядные	шариковые	Самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся	0 – особо узкие; 1 – узкие; 2 – нормальные; 3 – широкие; 4 – особо широкие	0 – сверхлегкие; 1 – особо легкие; 2 – легкие; 3 – средние; 4 – тяжелые
		роликовые: цилиндрические; конические; бочкообразные; витые; игольчатые

Виды разрушения подшипников качения

1) усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и беговых дорожек колец в виде раковин или отслаивания (шелушения) вследствие циклического контактного нагружения. Это – основной вид разрушения подшипников качения (опоры редукторов, электродвигателей, металлорежущих станков и др). Причина – длительная работа. Признаки – стук и вибрация;

2) пластические деформации на дорож­ках качения. Причина – действие ударных нагрузок или значительных статических нагрузок;

3) задиры рабочих поверхностей качения. Причина – недостаточная смазка или неправильный монтаж (слишком маленькие за­зоры в подшипнике);

4) абразивный износ тел качения и колец подшипника. Причина – плохая изоляция подшипника (строительные, дорожные, сельскохозяйственные машины, ткацкие станки и др.).

5) разрушение сепараторов. Причина – действие цен­тробежных сил (удары со стороны тел качения). Это – основной вид разрушения быстроходных подшипников (вращение колец подшипников с частотой более 2000 об/мин);

6) раскалывание колец и тел качения. Причина – перекосы при монтаже или большие.

Быстроходность и грузоподъемность подшипников качения

С ростом частоты вращения колец подшипников увеличивается температура контактных поверхностей, растут потери на трение скольжения тел качения о сепаратор, а также потери за счет сил инерции. Всё это снижает сопротивление разрушениям вследствие раз­вития усталостных трещин и возникновения местного схватывания на контактных поверхностях подшипников. С ростом частоты вращения увеличивается вероятность отказов, связанных с разрушением сепараторов. Для обеспечения необходимой надежности работы в каталогах под­шипников указаны предельные частоты вращения, т.е. ограниченная быстроходность подшипников.

Предельную быстроходность подшипников оценивают условным скоростным параметром [d_m*n], т.е. произведением диаметра окружности “d_m” , на которой расположены цент­ры тел качения, и частоты вращения кольца подшипника “n”.

Параметр [d_m*n] зависит от: типа подшипника, точности его изготов­ления и монтажа в узле,

конструкции и материала сепаратора и вида смазки.

Прочность – основной критерий работоспособности не вращающихся и медленно вращающихся (n < 1об/мин) подшипников качения. Поэтому эти подшипники рассчитывают на статическую грузоподъемность.

Статической грузоподъемностью называется нагрузка С₀, которая вызывает общую остаточ. деформацию наиболее нагруж-ого тела качения с дорожкой качения, равную d_w10 ^{– 4} (d_w – диаметр тела качения). Значения статиче­ской грузоподъемности приводят в каталогах подшипников качения.

Если на подшипник действуют одновременно осевая и радиальная силы, то определяют результирующую нагруз­ку P_e . Подшипник считается выбранным правильно, если выполнено условие: P_eC₀ .

долговечность по усталостному выкрашиванию дорожек качения – основ­ной критерий работоспособности для подшипников качения, вращающихся с частотой n >1 об/мин. Поэтому эти подшип­ники рассчитывают по динамической грузоподъемности в соответствии с ГОСТ 18855–82.

Динамическая грузоподъемность С – величина пост. нагрузки, которую может выдержать подшипник в течении 1 млн. циклов нагружения

где P_e – эквивалентная динамическая нагрузка, кН;

L – долго­вечность, млн. об;

m – показатель степени; для шарикоподшипников m = 3; для роликоподшипников m = 10/3.

Подшипники качения, работающие при час­тоте вращения от 1об/мин до 10 об/мин, рассчитывают на долговечность по усталостному выкрашиванию дорожек качения. При этом принимают частоту вращения кольца подшипника равную n=10 об/мин