Защита в чрезвычайных ситуациях. ОП.02 Техническая механика

20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях. ОП.02 Техническая механика

Занятие №38.1. Тема: «Подшипники качения. Муфты»

Подшипники качения (рис. 1) представляют собой гото­вый узел, основным элементом которого являются тела каче­ния — шарики 3 или ролики, установленные между кольцами 1 и 2 и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором 4.

В процессе работы тела качения катятся по дорожкам качения колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Распределение нагрузки между несущими телами качения неравномерно (рис. 2) и за­висит от величины радиального зазора в подшипнике и от точно­сти геометрической формы его деталей.

В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипника кольца отсутствуют и тела качения ка­тятся непосредственно по цапфе и корпусу.

Рис.1. Шариковый радиальный подшипник

Рис. 2. Схема распреде­ления нагрузки между телами качения в подшип­нике

Подшипники качения широко распространены во всех отрас­лях машиностроения. Они стандартизованы и изготовляются в массовом производстве на ряде крупных специализированных заводов.

Достоинства. 1. Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства подшипников. 2. Малые потери на трение и незначительный нагрев (потери на трение при пуске и устано­вившемся режиме работы практически одинаковы). 3. Высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин. 4. Малый расход смазочного материала. 5. Не требуют особого внимания и ухода. 6. Малые осевые размеры.

Недостатки. 1. Высокая чувствительность к ударным и вибра­ционным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции подшипника. 2. Малонадежны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил. 3. Сравнительно большие радиаль­ные размеры. 4. Шум при больших скоростях.

Классификация и маркировка подшипников качения. Подшипники качения классифицируют по следующим основ­ным признакам:

по форме тел качения (рис. 3) — шариковые (а) и роликовые, причем последние могут быть с цилиндриче­скими (б), коническими (в), бочкообразными (г), игольчатыми (д) и витыми (е) роликами; по направлению воспринимаемой нагрузки — радиаль­ные, радиально-упорные, упорно-радиаль­ные и упорные;

по числу рядов тел качения — однорядные и много­рядные;

по способности самоустанавливатъся — несамоустан а в л и в а ю щ и е с я и с а м о у с т а н а в л и в а ю щ и е с я (сферические);

по габаритным размерам — на серии. Для каждого типа подшипника при одном и том же внутреннем диаметре имеются различные серии, отличающиеся размерами колец и тел качения. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тя­желые.

В зависимости от ширины подшипника серии подразделяются на особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности, класс точности и др.

Рис. 3. Тела качения подшипников

Две первые цифры справа обозначают его внутрен­ний диаметр d. Для подшипников с d = 20...495 мм размер внут­реннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Так, подшипник 7309 имеет d = 45 мм.

Третья цифра справа обозначает серию диаметров: особо легкая серия — 1, легкая — 2, средняя — 3, тяжелая — 4 и т. д. Например, подшипник 7309 — средней серии диаметров.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшип­ника:

Шариковый радиальный – 0 (если после 0 слева нет цифр, то 0 в условном обозначении подшип­ника не проставляется). Шариковый радиальный сферический – 1. Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роли­ками – 2. То же со сферическими роликами – 3; – » – с длинными цилиндрическими или игольчатыми роли­ками – 4; – » – с витыми роликами – 5. Шариковый радиально-упорный – 6. Роликовый конический – 7. Шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный    – 8. Роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный – 9. Приведенный для примера подшипник 7309 является ролико­вым коническим.

Пятая или пятая и шестая цифры справа обоз­начают отклонение конструкции подшипника от основного типа. Например, подшипник 7309 основной конструкции (см. рис. 10) пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный под­шипник с бортом (см. рис. 11) клеймится 67309.

Седьмая цифра справа обозначает серию ширин.

Цифры 2, 4, 5 и 6, стоящие через тире впереди цифр у основного обозначения подшипника, указывают его класс точности. Нормальный класс точности обозначается цифрой 0, которая не проставляется. Сверхвысоким классом точности явля­ется 2, а затем в порядке понижения точности следует 4, 5, 6 и 0. С переходом от класса 0 к классу 2 допуск радиального биения снижается в 5 раз, а стоимость увеличивается в 10 раз. Приведенный в качестве примера подшипник 7309 — нормально­го класса точности.

В условном обозначении подшипников могут быть дополни­тельные знаки, характеризующие изменение металла деталей подшипника, специальные технологические требования и т. д.

Примеры обозначений подшипников: 211 — подшипник ша­риковый радиальный, легкой серии с внутренним диаметром d = 55 мм, нормального класса точности; 6—405— подшипник ша­риковый радиальный, тяжелой серии с d = 25 мм, шестого класса точности; 4—2208— подшипник роликовый радиальный с корот­кими цилиндрическими роликами, легкой серии с d = 40 мм, чет­вертого класса точности.

Шариковый радиальный подшипник (рис. 4) самый распространенный в машиностроении. Он дешев, допуска­ет перекос внутреннего кольца относительно наружного до 0°10'. Предназначен для радиальной нагрузки. Желобчатые дорожки качения позволяют воспринимать 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.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Рис. 8.

Рис. 9.

Рис. 10.

Шариковый радиальный сферический подшипник (рис. 5) предназначен для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной может воспринимать небольшую осевую нагрузку и рабо­тать при значительном (до 2...3⁰) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность само-устанавливаться оп­ределяет область его применения.

Роликовый радиальный сферический подшипник (рис. 6) имеет ту же характеристику, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью из всех других под­шипников таких же габаритных размеров.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндриче­скими роликами (рис. 7, а) воспринимает большие радиальные нагрузки. Допускает осевое взаимное смещение колец. Применя­ется для коротких жестких валов, а также в качестве «плаваю­щих» опор (для валов шевронных шестерен и др.).

При необходимости осевой фиксации валов в одном направ­лении применяют подшипники с дополнительным буртом (рис. 7, б), а для осевой фиксации в двух направлениях — подшип­ники с дополнительным буртом и с упорной шайбой (рис. 7, в) Грузоподъемность подшипника составляет в среднем 1,7 от гру­зоподъемности шарикового радиального.

Роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами (рис. 8) воспринимает только радиальную нагрузку. При срав­нительно небольших габаритных размерах обладает высокой ра­диальной грузоподъемностью.

Шариковый радиально-упорный подшипник (рис. 9) предназначен для комбинированных (радиальных и осевых) или чисто осевых нагрузок. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в обоих направлениях. Применяются при большой частоте вращения.

Роликовый конический подшипник (рис. 10 и 11—с упорным бортом) вос­принимает одновременно радиальную и осевую нагрузки. Приме­няется при средних и низких скоростях вращения. Обладает большой грузоподъемностью. Удобно регулируется.

Подшипники этого типа, как и предыдущие, устанавливают попарно.

Шариковый упорный подшипник (рис. 12, а) воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. При действии осевых сил попе­ременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник (рис. 12, б). Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при средней и низкой частоте вращения.

Материалы подшипников. Тела качения и кольца изготовляют из высокопрочных шарикоподшипниковых хроми­стых сталей ШХ15 и других с термообработкой и последующими шлифованием и полированием.

Рис. 11.

Рис. 12.

Витые ролики изготовляют нави­ванием из стальной полосы. Твердость закаленных тел качения и колец 61 ...66 HRC_э. Сепараторы чаще всего штампуют из мягкой листовой стали. Для высокоскоростных подшипников се­параторы изготовляют массивными из бронзы, латуни, легких сплавов или пластмасс.

Виды разрушения подшипников качения. Основные причины потери работоспособности подшипников качения следующие.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхно­стей тел качения и дорожек качения колец в виде раковин или отслаивания (шелушения) вследствие циклического контактного нагружения. Усталостное выкрашивание является основным ви­дом разрушения подшипников, обычно наблюдается после дли­тельной работы и сопровождается стуком и вибрациями.

Пластические деформации на дорожках качения (вмятины) вследствие действия ударных нагрузок или больших статических нагрузок без вращения.

Задиры рабочих поверхностей качения при недостаточном смазывании или слишком малых зазорах из-за неправильного монтажа.

Абразивный износ вследствие плохой защиты под­шипника от попадания пыли. Применение совершенных конструк­ций уплотнений подшипниковых узлов уменьшает износ рабочих поверхностей подшипника.

Разрушение сепараторов от действия центробеж­ных сил и воздействия на сепаратор тел качения. Этот вид разру­шения является основной причиной потери работоспособности быстроходных подшипников.

Раскалывание колец и тел качения из-за пе­рекосов при монтаже или при больших динамических нагрузках.

Расчет (подбор) подшипников качения на долговечность. Основными критериями рабо­тоспособности подшипников качения является долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъемность по пластическим деформациям.

Расчет на долговечность выполняют для подшипни­ков, вращающихся с угловой скоростью ω ³ 0,1 рад/с. Не вращающиеся подшипники или медленно вращающиеся (с угловой скоростью ω £ 0,1 рад/с) рассчитывают на статическую грузоподъемность.

При проектировании машин подшипники качения не конструируют, а подбирают по таблицам каталога. Методы подбора подшипников качения стандартизованы.

Выбор типа подшипника зависит от его назначения, направления и величины нагрузки, угловой скорости, режима работы, стоимости подшипника и особенностей монтажа. При выборе типа подшипника рекомендуется вначале рассмот­реть возможность применения радиальных однорядных шарико­подшипников, как наиболее дешевых и простых в эксплуатации. Выбор других типов должен быть обоснован.

Для малых нагрузок и больших скоростей вращения прини­мают шариковые однорядные подшипники легких серий. Под­шипники более тяжелых серий обладают большей грузоподъем­ностью, но допускаемая угловая скорость их меньше. При одно­временном действии радиальной и осевой нагрузок выясняют, достаточно ли одного подшипника или необходимо, чтобы каждая из нагрузок воспринималась отдельными подшипниками.

При ударных или переменных нагрузках с большой кратко­временной пиковой нагрузкой предпочтительны двухрядные ро­ликовые подшипники.

Следует иметь в виду, что шариковые подшипники менее требовательны к смазке, чем роликовые.

Смазывание подшипников качения.Применяют пластичные, жидкие и твердые смазочные мате­риалы. На практике стремятся смазывать подшипники качения тем же смазочным материалом, которым смазываются детали пе­редач. Периодичность смены смазочного материала устанавливают в зависимости от условий работы.

К.п.д. В подшипниках качения наряду с трением качения наблюдается трение скольжения тел качения о сепаратор, а так­же скольжение в уплотнениях и в смазочном материале. Для одной пары подшипников качения принимают к.п.д. h = 0,99...0,995.

Вопросы и задания

1. Что представляют собой подшипники качения?

2**. Опишите принцип работы подшипника качения.

3. Каковы достоинства и недостатки подшипников качения?

4. Как классифицируются подшипники? ИЛИ* выполните таблицу следующей формы:

Классификация подшипников качения

Признак классификации[1]

Наименование конструкции подшипников

**Дополнительные сведения

5. Как расшифроваться маркировка подшипника?

6. Выполните таблицу следующей формы:

Подшипники качения

№ п.п.

Наименование

Область применения

7. Какие бывают виды разрушения подшипников и почему они возникают?

8**. Как производится расчет подшипников качения?

9*. Как выбирают тип подшипника?

10*. Как производится смазывание подшипников качения?

11**. Приведите основные сведения о КПД подшипников качения.

[1] Например: по форме тел качения

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США