Лекции по "Деталям машин"

 Установлены следующие классы точности подшипников качения:

0 - нормальный класс (как правило, 0 в обозначении не указывают);

6 - повышенный;

5 - высокий,

4 - особо высокий,

2 - сверхвысокий.

Цифру, обозначающую класс точности, ставят слева от условного обозначения подшипника и отделяют от него знаком тире. Например, 206 означает шариковый радиальный подшипник легкой серии с номинальным диаметром 30 мм, класса точности 0.

 На рис. 2.33 показаны относительные размеры подшипников некоторых серий и ширин при одном и том же внутреннем диаметре (подшипники изображены упрощенно). Кроме названных на рис. 2.33 есть серии сверх легкая, а также (в зависимости от ширины) особо узкая, узкая и особо широкая. Подшипники разных серий отличаются размерами колец,  тел качения и нагрузочной способностью.

 

                                                                                         рис. 2.33

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА  ТИПОВ ПОДШИПНИКОВ

   · Шариковые радиальные однорядные подшипники ( рис. 2.32, а) получили  наибольшее распространение   Эти подшипники допускают сравнительно большую угловую скорость, особенно с сепараторами из цветных металлов или из пластмасс, допускают небольшие перекосы вала (от 15' до 30') и могут воспринимать незначительные осевые нагрузки. Допустимая осевая нагрузка для радиальных несамоустанавливающихся подшипников не должна превышать 70% от неиспользованной радиальной грузоподъемности подшипника.

   · Роликовые радиальные подшипники с короткими роликами ( рис. 2.32, в) по сравнению с аналогичными по габаритным размерам шарикоподшипниками обладают увеличенной грузоподъемностью, хорошо выдерживают ударные нагрузки. Однако они совершенно не воспринимают осевых нагрузок и не допускают перекоса вала (ролики начинают работать кромками, и подшипники быстро выходят из строя).

   · Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами ( рис. 2.32, е) применяют при радиальных нагрузках ударного действия; удары смягчаются податливостью витых роликов. Эти подшипники менее требовательны к точности сборки и к защите от загрязнений, имеют незначительные радиальные габаритные размеры.

   · Игольчатые подшипники ( рис. 2.32, д) отличаются малыми радиальными габаритными размерами, находят применение в тихоходных (до 5 м/с) и тяжелонагруженных узлах, так как выдерживают большие радиальные нагрузки. В настоящее время их широко используют для замены подшипников скольжения. Эти подшипники воспринимают только радиальные нагрузки и не допускают перекоса валов. Для максимального уменьшения размеров применяют подшипники в виде комплекта игл, непосредственно опирающихся на вал, с одним наружным кольцом.

   · Самоустанавливающиеся радиальные двухрядные сферические шариковые (рис. 2.32, б) и роликовые ( рис. 2.32, г) подшипники применяют в тех случаях, когда перекос колец подшипников может составлять до 2 … 3°. Эти подшипники допускают незначительную осевую нагрузку (порядка 20% от неиспользованной радиальной) и осевую фиксацию вала. Подшипники имеют высокие эксплуатационные показатели, но они дороже, чем однорядные.

   · Конические роликоподшипники ( рис. 2.32, з) находят применение в узлах, где действуют одновременно ради 
альные и односторонние осевые нагрузки. Эти подшипникимогут воспринимать также и ударные нагрузки. Радиальная 
грузоподъемность их в среднем почти в 2 раза выше, чему радиальных однорядных шарикоподшипников. Их рекомен 
дуется устанавливать при средних и низких угловых скоростях вала (до 15 м/с).

   · Радиально-упорные шарикоподшипники (рис. 2.32, ж) имеют налогичное использование. Их применяют при средних и высоких угловых скоростях. Радиальная грузоподъемность у этих подшипников на 30…40% больше, чем у радиальных однорядных. Выполняются разъемными со съемным наружным кольцом и неразъемными.

    · Шариковые и роликовые упорные подшипники (рис. 2.32, и, к) предназначены для восприятия односторонних осевых нагрузок. Применяются при сравнительно невысоких угловых скоростях, главным образом на вертикальных валах. Упорные подшипники радиальную нагрузку не воспринимают. При необходимости установки упорных подшипников в узлах, где действуют не только осевые, но и радиальные нагрузки, следует дополнительно устанавливать радиальные подшипники.

Ниже приводится соотношение оптовых  цен различных типов подшипников нормального класса точности (выборочные данные):

тип 000 - коэффициент 1,0 (стоимость  радиальных однорядных подшипников принимается за единицу);

тип 1000  - 1,0 …1,2;

тип 2000  - 1,8 …3,0;

тип 3000  - 2 …  3,0;

тип 6000  - 1,8 …2,0;

тип 7000 - 1,2 …1,4;

тип 8000 - 0,85.

Сравнительная характеристика подшипников качения и скольжения

   · При проектировании узла вал - подшипник перед конструктором стоит задача выбора типа опоры - скольжения или качения. Тип опоры зависит не только от конструкции узла, его компоновки, но и от многих эксплуатационных и технологических факторов. При возможности обеспечения жидкостного режима смазывания в узле можно рекомендовать опоры с подшипниками скольжения, имеющими следующие преимущества по сравнению с подшипниками качения: простота конструкции и компоновки; незначительные габаритные размеры; способность выдерживать большие радиальные и ударные нагрузки; возможность ремонта и низкая стоимость подшипника скольжения, особенно при больших диаметрах. Увеличение угловой скорости вала, имеющего подшипники качения, резко снижает их долговечность. Вследствие малой площади поверхности рабочих элементов подшипников качения эти опоры называются более жесткими, что является одной из причин шума, а иногда и вибрации узла, особенно при больших угловых скоростях.

   · Кольца подшипников качения — цельные (неразъемные). Это делает их непригодными в некоторых случаях, например, для установки на коленчатые валы. Однако особого предпочтения подшипникам скольжения отдать нельзя, так как в результате непосредственного контактирования отдельных участков поверхностей вала и .опоры шейка вала изнашивается, что в конечном итоге ведет к замене не только втулки, но и вала (подшипники качения исключают изнашивание вала). Для обеспечения жидкостного трения опоры скольжения подшипников скольжения требуют иногда весьма сложных по конструкции смазочных устройств и постоянного ухода. По сравнению с подшипниками качения подшипники скольжения требуют повышенного расхода смазочного материала, который должен поступать непрерывно, так как иначе происходит быстрый нагрев и заклинивание подшипникового узла.

   · Подшипники качения по сравнению с подшиниками скольжения требуют, как правило, меньшего расхода    энергии,    удобнее в эксплуатации, не требуют постоянного ухода (смазывание их производится периодически), имеют незначительный рабочий радиальный зазор. Вследствие незначительной ширины колец подшипников качения достигается компактность узла, что важно при стесненных габаритных размерах в осевом направлении. По этим и многим другим причинам подшипники качения имеют самое широкое применение в современном машиностроении, и в большинстве случаев они вытеснили подшипники скольжения.

Способы повышения долговечности и надежности подшипниковых узлов

   · Подшипники качения выходят из строя по разным причинам. Часто в подшипниках качения ломаются сепара 
торы, реже повреждаются рабочие поверхности колец и тела качения.

Тонкостенные штампованные сепараторы выходят из строя обычно вследствие разрушения мест, ослабленных отверстиями под заклепки. При перегрузках подшипника лопается наружное кольцо или же разрушаются тела качения. Эти явления наблюдаются также при перекосе подшипников качения во время их монтажа. При отсутствии смазочного материала и большом давлении тел качения на сепаратор, а также при неправильной сборке может произойти заедание тел качения, что приведет к их поломке. При попадании песка и других твердых частиц в смазочный материал происходит абразивное изнашивание рабочих поверхностей колец. Очень часто подшипники качения выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания рабочих поверхностей.

   · Пути увеличения долговечности подшипников - изготовление их из самых высококачественных материалов, совер 
шенствование конструкции и технологии изготовления, технически правильная эксплуатация.

   · Выбор рациональной  конструкции  подшипникового узла.

 

Тела качения в подшипниковом  узле не должны подвергаться зашемлению при радиальном нагружении, следует предусматривать достаточный тепловой зазор между торцом подшипника и упорной крышкой и т. д.

К числу эксплуатационных мероприятий, способствующих увеличению срока службы подшипников, относятся обеспечение надежной защиты от попадания пыли, влаги, кислот, щелочей, своевременное их смазывание, соблюдение скоростного и силового режимов работы подшипника, обеспечение условий правильной сборки подшипникового узла.

 

 Подшипниковые узлы

 

   · При проектировании подшипниковых узлов учитывают следующие факторы: назначение узла; условия эксплуа 
тации (величины и направления действующих нагрузок, состояние внешней среды, температурные условия и т. п.); условия 
общей компоновки; технологические возможности обработки деталей узла.

Эти факторы влияют на выбор типоразмера подшипника, конструкции вала и корпусов подшипников, на способ установки и крепления подшипников, выбор системы уплотнения, смазочного материала, на степень точности изготовления деталей. Рациональное решение всего комплекса вопросов, возникающих при проектировании, должно обеспечить нормальную работы подшипнийового узла.

 

   · Подшипниковые узлы должны отвечать следующим техническим требованиям: а) все детали подшипникового узла должны обладать достаточной прочностью и жесткостью; б) конструкция подшипникового узла должна обеспечить нормальную работу подшипника; в) подвод смазочного материала, а также уплотнение в подшипниковых узлах должны соответствовать эксплуатационным требованиям; г) узел должен быть удобен в монтаже и демонтаже; д) обеспечивать надежность и долговечность с одновременным снижением стоимости проектируемого узла.  

 

   · Жесткость посадочных мест обеспечивается достаточной толщиной гнезд корпусов, предназначенных для установки наружных колец, а также постановкой ребер жесткости. Причиной заклинивания подшипников в узле могут быть температурные удлинения вала, возникновение значительной осевой нагрузки при неточно выдержанных линейных размерах вала или из-за непродуманной взаимной установки подшипников.  Прогибы  валов,  нссоосность  посадочных мест  могут также служить причиной заклинивания.

 

   · Подшипниковый узел от перемещения в осевом направлении фиксируют путем соответствующей установки деталей в узле.Внутренние кольца обоих подшипников могут упираться в буртики вала (рис. 2.34, а) или же в мазеудерживающее кольцо 1 (рис. 2.34,б). В некоторых случаях (например, при установке вала шестерни конического редуктора) внутренние кольца упираются в распорную втулку 2, как показано на рис. 2.35, а. Наружные кольца подшипников фиксируют пружинным стопорным кольцом 3, выступом крышки подшипника 4 (рис. 2.35, б) и буртиком стакана 1 (рис. 2.35, а). Для создания осевого зазора е (т. е. для осуществления плавающей опоры) один подшипник ( например, правый, рис. 2.36 ) можно зафиксировать на валу и в корпусе, а второй — только на валу.

 

 

 

 

 

       рис.2.34

                                                                                                          

  рис.2.35                                                                                   

 

  рис.2.36

 

 

Смазывание  подшипников качения

   · Смазывание подшипников качения предохраняет их от коррозии, уменьшает шум при работе и потери на трение скольжения между кольцами и телами качения, между сепаратором и телами качения, улучшает отвод тепла.

Для смазывания подшипников качения  применяют жидкие и пластичные смазывающие  материалы.

   · Жидкие смазочные материалы (масла) применяют при больших частотах вращения подшипника в условиях высоких и низких температур. Для быстроходных подшипников рекомендуют следующие марки масел: индустриальное 12; индустриальное 20 . Быстроходные и тяжело нагруженные опоры смазывают авиационными маслами МС-14, МС-20, МК-22 . Тихоходные подшипники смазывают индустриальным И-50Л.

Достоинства применения жидких смазочных материалов: возможность централизованного смазывания с автоматизацией процесса подачи смазочного материала. Применение жидкого смазочного материала допускает полную его смену без разборки узла, хорошо отводит тепло. Периодичность замены масла - 3…6 месяцев, пополнение - 1…2 раза в месяц.

   · Пластичные смазочные материалы по сравнению с жидкими имеют следующие преимущества: не вытекают из узлов при нормальных условиях работы; лучше защищают подшипники от коррозии; могут работать в узле без пополнения в течение продолжительного времени (до одного года) и без особого надзора; требуют менее сложных конструкций уплотнительных устройств

   Для узла, работающего при незначительной температуре окружающей среды ( до 60°С) и незначительной влажности, рекомендуют смазочные материалы марок УС_с-1, УС_с-2 - солидол синтетический, УС-2 - солидол жировой. При работе узла с рабочей температурой 110…130°С - УТ-1, УТ-2 - консталин жировой. Подшипники узлов, работающих при низких температурах (до 50°С) можно смазывать низкотемпературными смазочными материалами ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-202, ЦИАТИМ-203; при высоких (до 180°С) - высокотемпературной, например смазкой НК-50.

Пластичный смазочный материал набивают в корпус подшипника при сборке узла и пополняют один раз в два - четыре месяца. Полную замену смазочного материала производят не реже одного раза в год.

Недостатки пластичной смазки: необходимость разборки узла при замене смазочного материала, чувствительность к изменению температуры, повышенное внутреннее трение; возможность применения только при сравнительно низких угловых скоростях вращающихся колец.