Подшипники, их типы

Реферат

Очень мало таких машин, в которых не было бы вращающихся частей — различных колес, рычагов, барабанов. Одни свободно вращаются на своих осях, другие прочно закреплены на валу и, вращаясь вместе с ним, передают движение другим деталям механизма. Между соприкасающимися поверхностями вращающихся деталей колеса, валов и осей и т.д. и опор, на которые они опираются, возникает трение. Трение препятствует свободному вращению деталей. Часто это играет положительную роль в технике, именно благодаря трению работают тормоза. Но трение имеет и отрицательные последствия — оно нагревает металл, вызывает его износ и может привести к поломке маши ны.

Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине значительно легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А если приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение можно, заменив сухое трение жидкостным трением скольжения или трением качения.

Опорные участки вала — их называют шипами или шейками — протачивают, шлифуют и помещают в специальные опоры — подшипники, которые разделяются на 2 основные группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники скольжения состоят из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще — из разъемного корпуса и вкладышей. При сборке вал кладется отшлифованными шейками на нижние половинки вкладышей и накрывается верхними половинками.

Благодаря тому, что трущиеся детали делают всегда из разных материалов (валы — из черных металлов, вкладыши — из бронзы или другого сплава), трение значительно снижается. Но этого мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Постепенно между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.

При больших частотах вращения даже трение жидкостного скольжения вызывает сильный нагрев подшипника. Его надо охлаждать, и это обязанность также поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванну, а на вал надевают кольца, которые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В другие подшипники непрерывно подают масло при помощи специальных насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их. Обеспечить надежную работу подшипников скольжения не просто: они требуют повседневного ухода.

4 стр., 1847 слов

Технология производства подшипников скольжения

... верхнем вкладыше, и силами трения о поверхность вращающегося ротора увлекается в зазор между шейкой и нижним вкладышем. Таким образом между шейкой ротора и нижним вкладышем подшипника создается тонкая пленка масла (масляный ...

Значительно надежнее и удобнее в эксплуатации подшипники качения. В таких подшипниках стальные шарики (шариковые подшипники) или ролики (роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между вращающимися валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковых подшипниках тратится всего несколько тысячных долей общей нагрузки на вал. Смазывать их надо густым маслом только при очередных ремонтах машин.

Решая вопрос о том, какому виду подшипников отдать предпочтение, надо учитывать, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не образовалась масляная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается).

Подшипники качения, наоборот, хорошо работаю при трогании с места. Но и у них есть недостаток: они плохо переносят очень большие нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказывается чрезмерно большим. Поэтому для каждого узла машины подбирается соответствующий тип подшипника. И это необходимо учитывать, когда строишь различные модели.

В обычных электродвигателях, как правило, устанавливают шариковые подшипники; в редукторах подъемных кранов, в колесных парах железнодорожных вагонов — роликовые. А в любом автомобиле много различных видов подшипников: коленчатый вал опирается на подшипники скольжения, полуоси передних колес — на шариковые, вал ведущей шестерни главной передачи — на конические роликовые и т.д.

Для мощных авиационных двигателей, гигантских прокатных станов и других машин, валы которых испытывают очень большие и часто изменяющиеся нагрузки, применяют ИГОЛЬЧАТЫЕ ПОДШИПНИКИ. У них между кольцами находятся обильно смазанные тонкие стальные иглы. Сначала такой подшипник работает как роликовый — иглы катятся по поверхности колец. При увеличении скорости вала иглы перестают катиться и вместе с маслом образуют внутренне кольцо, которое скользит между стальными кольцами подшипника. Игольчатый подшипник сочетает достоинства подшипников скольжения и подшипников качения.

Уменьшить трение можно и другими способами. Вы, вероятно, слышали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором поток воздуха поступает под днище судна и создает там давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, такое судно легко скользит по поверхности воды как бы на воздушной подушке.

На опытах по электричеству в школе вам, наверное, приходилось видеть, как под действием магнитного поля металлическое кольцо приподнимается над сердечником сильного электромагнита. Оно как бы лежит на невидимой магнитной подушке.

Значит, воздушная и магнитная подушки могут уменьшать трение в различных механизмах. Подшипники с воздушным трением находят применение в небольших воздушных (или газовых) турбинах, приводимых в движение сжатым воздухом. Эти турбины имеют очень большие частоты вращения, необходимые для создания прочной воздушной подушки между вращающимися частями и опорой. Здесь воздух одновременно приводит в движение турбину, «смазывает» её и охлаждает.

Подшипник

подпятником

источник не указан 710 дней

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/podshipniki-2/

  • Максимальные динамическая и статическая нагрузка (радиальная и осевая).

  • Максимальная скорость (оборотов в минуту для радиальных подшипников).

  • Посадочные размеры.
  • Класс точности подшипников.
  • Требования к смазке.
  • Ресурс подшипника до появления признаков усталости, в оборотах.
  • Шумы подшипника

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

10 стр., 4733 слов

Вибро-диагностика подшипников скольжения, подшипников качения

... интенсивные в районе шестого подшипника (генератора со стороны турбины), которые нарастали по мере увеличения нагрузки. Размах виброперемешения достиг 140 мкм при 100% нагрузке. Вертикальный компонент вибрации в 1,5...2 ...

радиальную

  • осевую , действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Основные типы подшипников

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

  • подшипники качения;
  • подшипники скольжения;
  • газостатические подшипники;
  • газодинамические подшипники;
  • гидростатические подшипники;
  • гидродинамические подшипники;
  • магнитные подшипники.

подшипники качения

Подшипники качения

Основные типы подшипников 1

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника:

1) внешнее кольцо; 2) шарик (тело качения); 3) сепаратор; 4) дорожка качения; 5) внутреннее кольцо.

Основные типы подшипников 2

Подшипники качения различных размеров и конструкций

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

трение качения

Классификация

Классификация подшипников качения осуществляется на основе

  • По виду тел качения

o Шариковые,

o Роликовые;

  • По типу воспринимаемой нагрузки

o Радиальные,

o Радиально-упорные,

o Упорно-радиальные,

o Упорные,

o Линейные;

  • По числу рядов тел качения

o Однорядные,

o Двухрядные,

o Многорядные;

  • По способности компенсировать перекосы валов [5]

o Самоустанавливающиеся,

o Несамоустанавливающиеся.

Механика

Подшипник представляет собой по существу планетарный механизм, в котором водилом является сепаратор, функции центральных колес выполняют внутреннее и наружное кольца, а тела качения заменяют сателлиты.

Частота вращения сепаратора или частота вращения шариков вокруг оси подшипника

Основные типы подшипников 3

где n 1 — частота вращения внутреннего кольца радиального шарикоподшипника,щ — диаметр шарика,m = 0,5 (D+d) — диаметр окружности осей шариков.

Частота вращения шарика относительно сепаратора

Основные типы подшипников 4

Частота вращения сепаратора при вращении наружного кольца

Основные типы подшипников 5

где n 3 — частота вращения внешнего кольца радиального шарикоподшипника.

Основные типы подшипников 6

Основные типы подшипников 7

Из приведенных выше соотношений следует, что при вращении внутреннего кольца сепаратор вращается в ту же сторону. Частота вращения сепаратора зависит от диаметра D щ шариков при неизменном dm : она возрастает при уменьшении Dщ и уменьшается при увеличении Dщ .

В связи с этим разноразмерность шариков в комплекте подшипника является причиной повышенного износа и выхода из строя сепаратора и подшипника в целом.

При вращении тел качения вокруг оси подшипника на каждое из них действует нагружающая дополнительно дорожку качения наружного кольца центробежная сила

Основные типы подшипников 8

где m — масса тела качения,

щ с — угловая скорость сепаратора.

Центробежные силы вызывают перегрузку подшипника при работе на повышенной частоте вращения, повышенное тепловыделение (перегрев подшипника) и ускоренное изнашивание сепаратора. Всё это сокращает срок службы подшипника.

В упорном подшипнике, кроме центробежных сил, на шарики действует обусловленный изменением направления оси вращения шариков в пространстве гироскопический момент

Основные типы подшипников 9

Гироскопический момент будет действовать на шарики и во вращающемся радиально-упорном шарикоподшипнике при действии осевой нагрузки

Основные типы подшипников 10

где Основные типы подшипников 11 — полярный момент инерции массы шарика;

  • с — плотность материала шарика;

щ sp и щс — соответственно угловая скорость шарика при вращении вокруг своей оси и вокруг оси вала (угловая скорость сепаратора).

Под действием гироскопического момента каждый шарик получает дополнительное вращение вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной векторами угловых скоростей шарика и сепаратора. Такое вращение сопровождается изнашиванием поверхностей качения, и для предотвращения вращения подшипник следует нагружать такой осевой силой, чтобы соблюдать условие, где T f — момент сил трения от осевой нагрузки на площадках контакта шариков с кольцами.

Условное обозначение подшипников качения в России

Условное обозначение подшипников качения в россии 1

Подшипники с российской маркировкой на выставке

Условное обозначение подшипников качения в россии 2

Чашечные подшипники, шарикоподшипники специального назначения и шарикоподшипниковые узлы

ГОСТ 3189-89

Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно сокращается до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (-), а дополнительное обозначение, расположенное справа всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.

Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.

X

XX

X

0

X

X

6

5

4

3

2

1

1. диаметр отверстия, один знак;

2. серия диаметров, один знак;

. знак ноль;

. тип подшипника, один знак;

. конструктивное исполнение, два знака;

. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия от 10 мм и выше, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.

X

XX

X

X

XX

5

4

3

2

1

1. диаметр отверстия, два знака;

2. серия диаметров, один знак;

. тип подшипника, один знак;

. конструктивное исполнение, два знака;

. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Знаки условного обозначения:

Слева:

  • категория подшипника;

  • момент трения;

ГОСТ 24810

  • класс точности.

Справа:

  • материал деталей;

  • конструктивные изменения;

  • температура отпуска;

  • смазочный материал;

  • требования к уровню вибрации.

Два знака обозначающие диаметр отверстия схемы 2 с диаметром отверстия от 10 мм до 500 мм если диаметр кратен 5, обозначаются частным от деления значения диаметра на 5.

Обозначение подшипников с диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 как 00, 01, 02, 03 соответственно. Если диаметр отверстия в диапазоне от 10 до 19 мм отличается от 10, 12, 15 и 17 мм, то ему присваивается обозначение ближайшего из указанных диаметров, при этом на третьем месте основного обозначения ставится цифра 9.

Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь (например: 602/32 (д=32 мм)

Диаметры отверстия, равные дробному или целому числу, но не кратное 5, обозначаются целым приближенным частным от деления значения диаметра на 5. В основное условное обозначение таких подшипников на третьем месте ставится цифра 9.

Подшипники имеющие диаметр отверстия 500 мм и более, внутренний диаметр обозначается как номинальный диаметр отверстия.

Обозначение размерных серий

Размерная серия подшипника — сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478 ):

  • диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;

  • ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Серия 0 в обозначении не указывается.

Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7 или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.

Обозначение типов подшипников

Типы подшипников обозначаются согласно таблице .

Обозначение типов подшипников.

Тип подшипника

Обозначение

Шариковый радиальный

0

Шариковый радиальный сферический

1

Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами

2

Роликовый радиальный сферический

3

Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами

4

Радиальный роликовый с витыми роликами

5

Радиально-упорный шариковый

6

Роликовый конический

7

Упорный или упорно-радиальный шариковый

8

Упорный или упорно-радиальный роликовый

9

Обозначение конструктивного исполнения

Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395 , обозначают цифрами от 00 до 99.

Знаки дополнительного обозначения

Слева от основного обозначения ставят знаки:

класс точности

группа радиального зазора

момент трения

категорию подшипников

Справа от основного обозначения ставят знаки:

материал деталей подшипников

конструктивные изменения

требования к температуре отпуска

смазочный материал

требования по уровню вибрации

Подшипники скольжения

Знаки условного обозначения  1

Коренной подшипник скольжения, коленвала двигателя с заливкой баббитом

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 рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и 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 скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим , граничным , жидкостным и газодинамическим . Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

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, вода для не металлических подшипников),

пластичной

  • твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.) и

газообразной

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой 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 либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

Классификация

В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.

Подшипники скольжения разделяют:

  • в зависимости от формы подшипникового отверстия

o одно- или многоповерхностные,

o со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),

o со/без смещением центра (для конечной установки валов после монтажа);

  • по направлению восприятия нагрузки

o радиальные

o осевые (упорные, подпятники),

o радиально-упорные;

  • по конструкции

o разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном для всех, кроме I-1),

o встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);

  • по количеству масляных клапанов

o с одним клапаном,

o с несколькими клапанами;

  • по возможности регулирования

o нерегулируемые,

o регулируемые.

Достоинства

  • Надежность в высокоскоростных приводах

  • Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки

  • Бесшумность

  • Сравнительно малые радиальные размеры

  • Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте

  • Простая конструкция в тихоходных машинах

  • Позволяют работать в воде

  • Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала

  • Экономичны при больших диаметрах валов

Недостатки

  • В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой

  • Сравнительно большие осевые размеры

  • Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке

  • Большой расход смазочного материала

  • Высокие требования к температуре и чистоте смазки

  • Пониженный коэффициент полезного действия

  • Неравномерный износ подшипника и цапфы

— Применение более дорогих материалов

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/podshipniki-2/

подшипник качение скольжение

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И.Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 2. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК 621.001.66 (035)

2. Ничипорчик С.Н., Корженцевский М.И., Калачев В.Ф. и др. Глава 13. Подшипники скольжения // Детали машин в примерах и задачах: [Учеб. пособие] / Под общ. ред. С.Н. Ничипорчика. — 2-е изд. — Мн.: Выш. школа, 1981. — 432 с. — ISBN ББК 34.44 Я 73, УДК 621.81 (075.8)

. Леликов О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу «Детали машин». — М.: Машиностроение, 2002. — 440 с. — ISBN 5-217-03077-1, УДК 621.81.001.66, ББК 34.42

. Иосилевич Г.Б. Детали машин: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов. — М.: Машиностроение, 1988. — 368 с. — ISBN 5-217-00217-4, УДК 62-2 (075.8), ББК 34.44