Лекции по "Деталям машин"

    · Неразъемные подшипники могут быть выполнены за одно целое со станиной (рис. 2.20) или в виде втулки 1, установленной в корпус подшипника 2 (рис. 2.21). В первом случае станину 1, а во втором — втулку 1 изготовляют из материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами: антифрикционного чугуна АЧС - 1, АЧК - 1, АЧК - 2; бронзы оловянной БрОФ 10 - 1, БрОЦСб - 6 -3; латуни марок ЛМцОС 58-2-2-2, ЛАЖМц 66-6-3-2; баббитов Б89, Б83, Б16; алюминиевых сплавов; порошковых материалов; текстолита; капрона; специально обработанного дерева; резины (при смазывании водой);графита (в виде порошка, из которого прессуют вкладыши) и др. Корпуса подшипников можно изготовлять чугуна или стали литыми из или сварными. Конструкции (конфигурации) корпусов подшипников могут быть самыми разнообразными ( рис. 2.21; 2.22).

 

                           рис. 2.20                                                    рис. 2.21                                                              рис. 2.22

  · Разъемный подшипник (рис. 2.23) отличается от неразъемного тем, что в нем втулка заменена вкладышами 2 и 3, корпус подшипника разъемный и состоит из собственно корпуса 1 и крышки 4, соединенных болтами или шпильками 5. Вкладыши изготовляют из антифрикционных материалов или двух металлов (тело вкладыша из стали, а рабочую часть толщиной 1-3 мм заливают баббитом или свинцовой бронзой). Во внутренней полости вкладышей делают канавку 1 (рис. 2.24), в которую через отверстие 2 подводят смазочный материал. Смазочные канавки делают в верхнем вкладыше (в ненагруженной зоне подшипника), как показано  на  рис. 2.24.  Для того  чтобы   вкладыши   не  имели осевых перемещений, их изготовляют с буртиками. Для удержания вкладышей от вращения вместе с валом предусматривают их закрепление с помощью штифтов и т. п. При укладке вкладышей в разъемный корпус между ними устанавливают регулировочные прокладки из тонколистовой стали или латуни.

Между крышкой и корпусом подшипника имеется зазор d_к < 5 мм ( рис. 2.23). При небольшом изнашивании вкладыша благодаря этому зазору можно компенсировать величину износа подтягиванием болтов. Это одно из достоинств разъемного подшипника по сравнению с неразъемным. Кроме того, к достоинствам такого подшипника относится возможность быстрой смены изношенного вкладыша.

   · Самоустанавливающиеся подшипники скольжения могут быть разъемными и неразъемными. От описанных выше 
они отличаются тем, что вкладыши 1 и 2 (рис. 2.25) имеют шаровые опорные поверхности. Такая конструкция допускает 
небольшой угловой поворот оси вкладыша, что положительно сказывается на работе трущейся пары вал - подшипник (при 
этом давление распределяется по всей длине цапфы почти равномерно).

Вкладыши самоустанавливающихся  подшипников изготовляют из чугуна или стали с последующей заливкой баббитом, свинцовой бронзой и т. п.

 

 

                             рис. 2.23                                                                 рис. 2.24                                                       рис. 2.25

 

· Подпятники (опорные подшипники) служат для поддержания вращающихся осей и валов при действии нагрузки, 
направленной вдоль оси вращения (т. е. при осевой нагрузке).Подпятники могут быть с плоской пятой (рис. 2.26, а), с кольцевой пятой (рис. 2.26, б) и с гребенчатой пятой (рис. 2.26, в). Подпятник (рис. 2.27 ) состоит из стального или чугунного корпуса 1, крышки 2 и опорного вкладыша 4. Для возможности самоустановки опорный вкладыш 4 может опираться на сферическую поверхность. Опорные вкладыши изготовляют из тех же антифрикционных материалов, что и вкладыши радиальных подшипников.

      рис.2.26          рис.2.27

· Подвод смазочного материала к подшипникам и подпятникам скольжения осуществляется следующими способами.

   -  периодическим смазыванием (через отверстие) жидким смазочным материалом ( рис. 2.20 );

   - смазыванием набивкой (солидол и т. д.) с помощью масленкис шаровым клапаном (рис. 2.28, а);

   - периодической заливкой жидкого смазочного материала или набивкой консистентного смазочного материала с помощью колпачковой масленки (рис. 2.28, 6);

       - смазыванием жидким смазочным материалом с помощью масленки с фитилем (рис. 2.28, в);

       - смазыванием кольцом 1 [(при специальной   конструкции   корпуса подшипника (рис. 2.28, г)] при этом способе нижнюю часть подшипника выполняют как резервуар для масла, в верхнем вкладыше прорезают щель, пропускающую смазочные кольца 1. Масло подается к поверхностям трения кольцом, увлекаемым во вращение валом;

      - применение масляной ванны; при этом способе подпятник 1 (рис. 2.28, д) находится в масляной ванне.

Кроме указанных существует еще много других способов, в том числе принудительное смазывание под давлением, капельноеразбрызгиванием, смазыванием масляным туманом и т. д.

 

 

 

рис.2.28           рис.2.29

 

 

  · Достоинства подшипников скольжения: сохранение работоспособности при высоких угловых скоростях валов; выдерживание больших радиальных нагрузок; возможность изготовления разъемной конструкции, что допускает их применение для коленчатых валов; небольшие габариты в радиальном направлении; сохранение работоспособности в особых условиях (в химически агрессивных средах, воде, при значительном загрязнении); бесшумность работы; виброустойчивость; простота изготовления и ремонта.

Недостатки  подшипников скольжения: большое изнашивание вкладышей и цапф валов; необходимость постоянного ухода и большой расход смазочных материалов; значительные габариты в осевом направлении (длина вкладышей может достигать 3d, где d - диаметр цапфы вала). Кроме того, следует иметь в виду, что массовое производство подшипников скольжения не организовано.

   · Применяют подшипники скольжения  в прокатных станах, двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах, станках, центрифугах, сепараторах, насосах и т. д.

 

 

· Работа условиях трения со смазочным материалом. При определенной конструкции подшипника и соответствующем режиме работы может быть осуществлено трение со смазочным материалом. При таком режиме рабочие поверхности цапфы и подшипника полностью разделяются слоем смазочного материала и создаются благоприятные условия работы: значительно уменьшаются потери энергии   на   определение   вредных   сопротивлений,   цапфа   и вкладыш практически не изнашиваются.

    Для создания трения со смазочным материалом необходимо, чтобы в масляном слое возникало избыточное давление или от вращения вала (гидродинамическое), или от насоса (гидростатическое). Чаще применяют подшипники с гидродинамической смазкой (рис. 2.30). При вращении цапфа 2 увлекает масло 1. В образовавшемся масляном клине создается избыточное давление, обеспечивающее разделение цапфы и подшипника слоем масла.

   Расчет подшипников жидкостного трения выполняют на основе уравнений гидродинамики вязкой жидкости, связывающих давление, скорость и сопротивление смазочного материала вязкому сдвигу. Теория показывает, что гидродинамическое давление может развиваться только в клиновом зазоре (см. эпюру на рис. 2.30). Толщина масляного слоя h зависит от угловой скорости и вязкости масла. Чем больше эти параметры, тем больше h. Но с увеличением радиальной   нагрузки   F,   на   цапфу   2   толщина   масляного   слоя   h уменьшается. При установившемся режиме работы толщина h масляного слоя должна быть больше суммы микронеровностей цапфы R z₁ и вкладыша R z₂ (рис. 2.31):

 

 

рис.2.30        рис.2.31

 

 

 

 

 

 

 

ПОДШИПНИКИ  КАЧЕНИЯ

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

Электродвигатели, горное, металлургическое оборудование, подъемно-транспортные и сельскохозяйственные машины, летательные аппараты, локомотивы, вагоны, металлорежущие станки, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в настоящее время немыслимы без подшипников качения.

 

   · Подшипники качения состоят из двух колец - внутреннего 1 и наружного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 2.32, а). В зависимости от формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 2.32, а, б, ж, и) и роликовые (рис. 2.32, в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 2.32, д).

Тела качения и кольца изготовляют из специальной шарикоподшипниковой стали, содержащей большой процент хрома (ШХ6, ШХ9, ШХ15, 12Х2Н4А-И др.), а сепараторы - чаще всего из низкоуглеродистой стали, бронзы, латуни, текстолита и капрона. Для обеспечения нормальной и долговечной работы подшипников качения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.

Подшипники качения в отличие от подшипников скольжения стандартизованы. Подшипники качения различных конструкций (диапазон наружных диаметров 1,0…2600 мм, масса от 0,5 г до 3,5 т) изготовляют на специализированных подшипниковых заводах.

 

 

 

 

рис.2.32

 ·  Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

- по способности воспринимать нагрузку — радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные. Радиальные подшипники ( рис. 2.32, а - е) воспринимают (в основном) радиальную нагрузку, т. е. нагрузку, направленную перпендикулярно к геометрической оси вала; упорные подшипники ( рис.2.32, и, к) воспринимают только осевую нагрузку. Радиально-упорные ( рис. 2.32, ж, з) и упорно-радиальные подшипники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую нагрузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для преобладающей осевой нагрузки.

- зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диаметров, а также ширины подшипники делят на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую, неопределенную, ненормальных диаметров, мелкогабаритную. В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре кольца подшипника наружный диаметр кольца и его ширина изменяются.

- по форме тел качения подшипники делят на шариковые ( рис. 2.32, а, б, ж, и), с цилиндрическими роликами 
( рис. 2.32,в), с коническими роликами ( рис. 2.32, з, к),игольчатые ( рис. 2.32, д), с витыми роликами ( рис. 2.32, е),с бочкообразными роликами (сферическими) ( рис. 2.32, г).Тела качения игольчатых подшипников тонкие ролики - иглы диаметром 1,6…5 мм. Длина игл в 5…10 раз больше их диаметра. Сепараторы в игольчатых подшипниках отсутствуют.

- по числу рядов тел качения различают однорядные ( рис. 2.32, а, в, д - к) и двухрядные ( рис. 2.32,б, г) подшипники качения.

- по конструктивным и эксплуатационным признакам подшипники делят на самоустанавливающиеся ( рис. 2.32, б, г) и несамоустанавливающиеся ( рис. 2.32, а, в, д - к).

- под типом подшипника понимают его конструктивную разновидность. 

 

· Каждый подшипник качения имеет условное клеймо, обозначающее тип, размер, класс точности, завод-изготовитель. На неразъемные подшипники клеймо наносят на одно из колец,на разъемные или разборные — на оба кольца, например, на радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами ( рис. 2.32, в), где наружное кольцо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами составляет комплект с сепаратором и роликами.

Каждый подшипник имеет клеймо - номер, цифры которого характеризуют определенный признак подшипника.

 

 

Первая и вторая цифры справа условно обозначают его номинальный внутренний диаметр d (диаметр вала). Для определения истинного размера d (в миллиметрах) необходимо указанные две цифры умножить на пять. Например, подшипник ...04 имеет внутренний диаметр 04 • 5 = 20 мм. Это правило распространяется на подшипники с цифрами ...04 и выше, до ...99, т.е. для d = 20 … 495 мм. Подшипники с цифрами ...00 имеют d = 10 мм; ...01 d = 12 мм; ...02 d = 15 мм; ...03 d=17 мм.

Третья цифра справа обозначает серию подшипника, определяя его наружный диаметр: 1 — особо легкая, 2 —легкая; 3 - средняя, 4 — тяжелая; 5 - легкая широкая, 6 - средняя широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника:

0 - радиальный шариковый однорядный; шариковый однорядный (если левее 0 нет цифр, то 0 не указывают);

1 - радиальный шариковый двухрядный сферический;

2 - радиальный с короткими цилиндрическими роликами;

3 - радиальный роликовый двухрядный  сферический;

4 - игольчатый   или   роликовый  с длинными цилиндрическими роликами;

5 - роликовый с витыми роликами;

6 - радиалыю-упорный шариковый;

7 - роликовый конический (радиално-упорный);

8 - упорный шариковый;

9 - упорный роликовый.

     Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника (неразборный, с защитной шайбой, с закрепительной втулкой и т. п.). Например: 50312 — радиальный однорядный шарикоподшипник средней серии со стопорной канавкой на наружном кольце; 150312-тот же подшипник с защитной шайбой; 36205 - радиально-упорный шариковый однорядный подшипник легкой серии, неразборный.

     Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ширине.