Тема урока: « подшипники скольжения и качения»

ТЕМА УРОКА: «ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ И КАЧЕНИЯ»

Подшипники скольжения

Общие сведения

Опоры осей и валов подразделяются на две группы: опоры скольжения и качения.

Подшипниками скольжения называют опору для поддерживания вала (или вращающейся оси).

В таком подшипнике цапфа вращающегося вала (или оси) проскальзывает по опоре. При этом возникает трение металла и проводит к изнашиванию пары вала (оси) подшипника. Для уменьшения изнашивания необходимо рационально выбирать материал трущихся пар и обеспечить нормальные условия смазывания рабочих поверхностей.

Подшипники скольжения делятся на три основных типа:

1. Неразъёмные подшипники – могут быть выполнены за одно целое со станиной (рис. 1.а  ). Или в виде втулки1, установленный в корпус подшипника 2 (рис.1,б).

 

                       а.

                                                б.

Рисунок1-Подшипники скольжения

 

В первом случае станину 1, во втором – втулку 1, изготавливают из фрикционных материалов – антифрикционный чугун, бронза оловянная, латунь, баббит, алюминиевые сплавы, текстолит, резина, дерево, графит (прессуют и изготавливают вкладыши).

Корпус подшипника выполняется из чугуна или стали.

Вопрос: Для чего во втулке 1 неразъёмного подшипника делают канавки и отверстия?

2. Разъёмные подшипники скольжения отличаются от неразъёмных подшипников, тем, что в нём втулка заменена вкладышами 2, 3.

 

Устройство подшипника:

1 – корпус

2, 3 – вкладыши

4 – крышка

5 – болты или шплинты

 

 

Вкладыши изготавливают из антифрикционного материала или двух металлов (тело вкладыша из стали, а рабочую часть толщиной d от 1 до 3 мм заливают баббитом или свинцовой бронзой).

Во внутренней полости вкладышей делают канавку, по которой подводят смазку.

Смазывающие канавки делают в верхнем вкладыше (в не нагруженной зоне подшипника). Для того, чтобы вкладыши не имели осевых перемещений, их изготавливают с буртиками. Для удержания вкладышей от вращения вместе с валом предусматривают их закрепления с помощью штифтов.

Вопрос: Для чего в корпусе подшипника предусмотрен зазор d?

3. Подшипники с самоустанавливающимися вкладышами применяют при больших отношениях длины цапфы (шейки) к её диаметру j=l/d=1,5…2,5.

 

При таких значениях «j» обычный вкладыш не может следовать за отклонением оси цапфы, вызванный деформацией вала, а это приводит к возникновению больших кромочных давлений между цапфой и вкладышем.

Самоустанавливающийся вкладыш имеет выпуклую сферическую шаровую поверхность, опирающуюся на выгнутую сферическую поверхность пальца, запрессованного в гнездо корпуса подшипника.

Такая конструкция допускает небольшой угловой поворот оси вкладыша, что положительно сказывается на работе трущейся пары вала и подшипника. Вкладыши изготавливают из чугуна или стали с последующей заливкой баббитом,свинцовой бронзой и т.п.

Режимы трения

 

В подшипниках скольжения может быть полусухое, полужидкостное и жидкостное трение, переходящее последовательно одно в другое по мере возрастания угловой скорости вала от нуля до определенной величины. Вращающийся вал увлекает смазку в клиновой зазор между цапфой и вкладышем и создаёт гидродинамическую подъёмную силу, в следствие которой цапфа всплывает по мере увеличения скорости. В период пуска, когда скорость скольжения мала, большая часть поверхности трения не разделена смазкой и трение будет полусухое.

При увеличении скорости цапфа всплывает, и толщина смазывающего слоя увеличивается, но отдельные выступы трудящихся поверхностей остаются не разделенными смазкой. Трение в этом случае будет полужидкостное.

При дальнейшем возрастании угловой скорости и соблюдении определённых условий, появляется сплошной устойчивый слой смазки, распределяющий шероховатости поверхностей трения. (рис.     )Возникает жидкостное трение, при котором износ и заедание отсутствуют.

 

Рисунок - Расположение поверхностей трения при жидкостном трении (сильно увеличено): 1 – цапфа; 2 – вкладыш; 3 – слой смазки

В некоторых случаях при малой угловой скорости вала создаётся граничное трение, когда трущиеся поверхности не разделены слоем смазки, но на поверхностях цапф и вкладыша имеется тонкая адсорбированная масляная плёнка толщиной порядка 0,1 мкм.

Жидкостное трение возникает лишь в специальных подшипниках при соблюдении определенных условий. Большинство подшипников скольжения работает в условиях полужидкостного трения, а в периоды пуска и останова – в условиях полусухого и граничного трения. Граничное, полусухое и полужидкостное трение объединяют одним понятием – трение при несовершенной смазке.

Виды разрушения

1.Абразивный износ – возникает в следствие попаданий со смазкой абразивных частиц и неизбежного полусухого трения при пуске и останове.

2.Заедание – возникает при перегреве подшипника, с повышением температуры понижается вязкость масла, масляная плёнка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Происходит заедание цапфы в подшипнике и, как следствие этого, вкладыши выплавляются или полностью захватываются разогретой цапфой, и подшипник выходит из строя.

3.Усталостноевыкрашивание – происходит редко и встречается при пульсирующих нагрузках (в поршневых двигателях и т.п.)

Подшипники качения

 

Общие сведения

 

Подшипники качения, как и подшипники скольжения, предназначены для поддержания вращающихся осей и валов.

Электродвигатели, ПТМ, сельхозмашины, летающие аппараты, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в настоящее время немыслимы без подшипников качения.

Рисунок2- Подшипники качения

Подшипники качения состоят из двух колец – внутреннего и наружного кольца, тел качения и сепаратора (обойма).

Основными элементами подшипников качения являются тела качения – шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые сепаратором на определённом расстоянии друг от друга.

Тела качения и кольца изготовляют из специальной шарикоподшипниковой стали, содержащей большой процент хрома (ШХ 6, ШХ 9, …), а сепараторы – чаще всего из низкоуглеродистой стали, бронзы, латуни, текстолита и капрона.

Классификация:

 

1. По форме тел качения

а) шариковые (рис.2а,б)

б) роликовые (рис. 2в,г,з  )

- цилиндрические

- конические

- бочкообразные

- игольчатые

- с витыми роликами

2. По числу рядов тел качения

а) однорядные

б) двухрядные

в) четырёхрядные

3. По направлению воспринимаемой нагрузки

а) радиальные – для радиальных нагрузок (рис. 2 (а-е))

б) радиально-упорные – для совместных радиальных и осевых                  нагрузок (рис. 2 (ж, з))

в) упорные – воспринимают только осевые нагрузки (рис. 2 (и,к)).

г) упорно-радиальные – могут воспринимать осевые и радиальные, но преобладает осевая нагрузка.

4. В зависимости от нагрузочной способности и ширины подшипников:

Нагрузочные способности:	По ширине:
а) сверхлегкие б) особолёгкие в) легкие г) средние д) тяжёлые е) особотяжёлые	а) узкие б) нормальные в) широкие

 

Задание для учащихся: обратить внимание на особенности работы подшипников качения, область их применения.

 

Шариковый радиальный подшипник является самым распространённым подшипником в машиностроении. Он дешёв, допускает перекос внутреннего кольца относительно наружного до 0 градусов 10 минут. Предназначен для радиальной нагрузки. Имея желобчатые дорожки качения, может воспринимать и осевую нагрузку. Обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. При одинаковых габаритных размерах работает с меньшими потерями на трение и при большей угловой скорости вала, чем подшипники всех других конструкций.

 

Шариковый радиальный сферический подшипник предназначен для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной может воспринимать небольшую осевую нагрузку и работать при значительном (до 2-3 градусов) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться определяет область его применения.

 

Шариковый радиально-упорный подшипник предназначен для комбинированных (радиальных и осевых) или чисто осевых нагрузок. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в обоих направлениях. Применяются для жестких валов при большой частоте вращения.

 

Шариковый упорный подшипник воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. При действии осевых сил попеременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник. Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при средней и низкой частоте вращения.

 

Роликовый конический подшипник воспринимает одновременно радиальную и осевую нагрузки. Применяется при низких и средних скоростях вращения. Обладает большей грузоподъёмностью. Не допускает перекоса колец, поэтому требует жестких валов, точной расточки корпусов и тщательного монтажа. Подшипники этого типа, как и предыдущие, устанавливают попарно, они должны быть нагружены осевой силой – внешней или специально созданной при сборке.

 

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами воспринимает только радиальную нагрузку. Допускает осевое взаимное смещение колец. Применяются для коротких жестких валов, а также в качестве «Плавающих» опор (для валов шевронных шестерен и др.). Грузоподъёмность его составляет в среднем 1,7 от грузоподъёмности шарикового радиального.

 

Роликовый подшипник с игольчатыми роликами воспринимает только радиальную нагрузку. При сравнительно небольших габаритных размерах обладает высокой радиальной грузоподъёмностью.

 

 

ТЕМА УРОКА: «ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ И КАЧЕНИЯ»

Подшипники скольжения

Общие сведения

Опоры осей и валов подразделяются на две группы: опоры скольжения и качения.

Подшипниками скольжения называют опору для поддерживания вала (или вращающейся оси).

В таком подшипнике цапфа вращающегося вала (или оси) проскальзывает по опоре. При этом возникает трение металла и проводит к изнашиванию пары вала (оси) подшипника. Для уменьшения изнашивания необходимо рационально выбирать материал трущихся пар и обеспечить нормальные условия смазывания рабочих поверхностей.

Подшипники скольжения делятся на три основных типа:

1. Неразъёмные подшипники – могут быть выполнены за одно целое со станиной (рис. 1.а  ). Или в виде втулки1, установленный в корпус подшипника 2 (рис.1,б).

 

                       а.

                                                б.

Рисунок1-Подшипники скольжения

 

В первом случае станину 1, во втором – втулку 1, изготавливают из фрикционных материалов – антифрикционный чугун, бронза оловянная, латунь, баббит, алюминиевые сплавы, текстолит, резина, дерево, графит (прессуют и изготавливают вкладыши).

Корпус подшипника выполняется из чугуна или стали.