Сделай Сам Свою Работу на 5
 

Опоры валов и осей. Классификация подшипников

Подшипники бывают:

– скольжения;

– качения.

Подшипник скольжения является парой вращения, он состоит из опорного участка вала (цапфы) 1 и соответственно подшипни- ка 2, в котором скользит цапфа (рис. 25.1).


Рис. 25.1. Подшипник скольжения

 

Подшипники качения являются основным видом опор враща- ющихся (качающихся) деталей. Подшипник состоит из наружного 1 и внутреннего 2 колец, между которыми расположены тела ка- чения 3. Для предохранения тел качения от соприкосновения между собой их отделяют друг от друга сепаратором 4, который суще- ственно уменьшает потери на трение (рис. 25.2).

Подшипники качения стандартизованы, их изготовляют под- шипниковые заводы в условиях высокоспециализированного мас- сового производства. Поэтому инженеру приходится проектировать подшипники качения крайне редко. Гораздо чаще требуется подо- брать подшипник для узла опоры, спроектировать корпус опоры, обеспечивая технологичность, контроле- и ремонтопригодность уз- ла, а также оценить остаточную долговечность подшипника при модернизации или форсировании режима работы оборудования.

Классификация. Подшипники качения классифицируют по ни- жеперечисленным признакам.

I. По форме тел качения подразделяют:

– на шариковые;

роликовые с короткими цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликами (рис. 25.3).

II. По направлению воспринимаемых относительно оси вала сил разделяют на типы:

радиальные (см. рис. 25.2, а, 25.3, а), воспринимающие пре- имущественно радиальные нагрузки, действующие перпендикуляр- но оси вращения подшипника;


радиально-упорные (см. рис. 25.2, б, 25.3, б), воспринимаю- щие одновременно действующие радиальные и осевые нагрузки;

упорно-радиальные, воспринимающие осевые нагрузки при одновременном действии незначительной радиальной нагрузки;

упорные, воспринимающие только осевые силы.

 
 

 

Рис. 25.2. Шарикоподшипники

 
 

 

Рис. 25.3. Роликоподшипники

 

III. По способности самоустановки подшипники подразделяют на несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся, до- пускающие поворот оси внутреннего кольца по отношению к оси наружного кольца.



IV. По числу рядов тел качения, расположенных по ширине, подшипники делят на однородные (см. рис. 25.2, 25.3), двухрядные, четырехрядные и многорядные.

Основными потребительскими (внешними) характеристиками подшипников являются грузоподъемность, быстроходность, масса, габариты, потери энергии.


Подшипники одного и того же диаметра отверстия по наружно- му диаметру и ширине подразделяют на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, легкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжелую (рис. 25.4).

 
 

Рис. 25.4. Сравнительные параметры радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных роликоподшипников различных серий

при одинаковом диаметре отверстия d = 80 мм:

1 – масса m; 2 – динамическая грузоподъемность C; 3 – предельная частота вращения n

Для особо высокой частоты вращения и легких нагрузок це- лесообразно использовать подшипники сверхлегкой и особо легкой серий. Для восприятия повышенных и тяжелых нагрузок при высо- кой частоте вращения используют подшипники легкой серии, а при недостаточной их грузоподъемности в одной опоре размещают по два подшипника.

Кроме стандартных подшипников по специальному обо- снованию изготовляют особые подшипники.

Достоинства и недостатки подшипников. Подшипники качения имеют ряд достоинств по сравнению с подшипниками скольжения:

– меньшие (в два-три раза) осевые размеры;

– меньшее трение и сопротивление пуску под нагрузкой и вра- щению при небольших и средних частотах вращения, постоянство сопротивления вращению;


простоту технического обслуживания и подачи смазочного ма- териала;

– низкую стоимость и взаимозаменяемость.

Недостатки подшипников качения по сравнению с подшипни- ками скольжения следующие: большие радиальные размеры; малая радиальная жесткость и, как следствие, склонность к возникнове- нию колебаний вала из-за ритмичного прокатывания через нагру- женную зону опоры; более сложный монтаж; большее сопротивле- ние вращению (из-за трения между телами качения, кольцами, се- паратором и гидравлических потерь) при высоких частотах вращения и, как следствие, низкая долговечность (из-за перегрева).

Промышленность изготовляет подшипники качения пяти клас- сов точности: 0, 6; 5; 4 и 2. Обозначения даны в порядке повышения точности, определяемой допусками на изготовление элементов, а также нормами плавности вращения (хода).

Основные размеры подшипников установлены ГОСТ 3478–79 (СТ СЭВ 402–76). В них входят: внутренний d и наружный D диа- метры, ширина B (высота Н) и радиус r фасок колец.

Материалы деталей подшипников.Кольца и тела качения подшипников изготовляют в основном из шарикоподшипниковых высокоуглеродистых хромистых сталей ШХ15 и ШХ15СГ, ШХ20СГ, а также цементуемых легированных сталей 18ХГТ, 20Х2Н4А и др. При рабочей температуре до 100 °С тела качения и кольца обычно имеют твердость 60–64 HRC, шарики – 62–65 HRC.

Кольца и тела качения подшипников, работающих при повы- шенных температурах (до 500 °С), в агрессивных средах, изготов- ляют из жаропрочных и коррозионно-стойких сталей.

Сепараторы подшипников подвержены интенсивному изнаши- ванию из-за трения скольжения с телами качения и кольцами, по- этому сепараторы изготовляют из антифрикционных материалов. Сепараторы массовых подшипников изготовляют штамповкой из мягкой углеродистой стали, обладающей неплохими антифрикци- онными свойствами. Сепараторы высокоскоростных подшипников выполняют массивными из текстолита, фторопласта, дуралюмина, латуни и бронзы (материалы перечислены в порядке увеличения быстроходности подшипника).

Основные типы подшипников и их характеристики приведены в справочниках.


25.3. Динамическая грузоподъемность подшипников качения. Выбор подшипников и определение их ресурса

Динамическая грузоподъемность подшипников. Расчет удоб- нее выполнять по действующей нагрузке R:

 

 

L

где L – номинальная долговечность подшипника, млн оборотов;

С – динамическая грузоподъемность, Н;

R – эквивалентная нагрузка, Н;

q – показатель степени кривой усталости подшипника;

Lp – расчетная долговечность подшипника, млн оборотов;

n – частота вращения кольца, мин–1;

Lh – расчетная долговечность подшипника, ч.

Под динамической грузоподъемностью С радиальныхи ради- ально-упорных подшипников понимают (по договоренности) по- стоянную радиальную нагрузку (в ньютонах), которую подшипник с неподвижным наружным кольцом может воспринимать в течение номинальной долговечности в 1 млн оборотов. Динамическая гру- зоподъемность упорных и упорно-радиальных подшипников – постоянная центральная осевая нагрузка (в ньютонах), которую подшипник может воспринимать в течение номинальной долговеч- ности в 1 млн оборотов одного из колец.

Принимают q = 3 (m = 9) для шарикоподшипников и q = 3,33 (m = 6,66) для роликоподшипников.

Эквивалентную нагрузку для подбора подшипников определяют с учетом особенности их работы в эксплуатационных условиях:

 
 

 

где x – коэффициент радиальной нагрузки;

V – коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца, V = 1,2 при вращении наружного кольца);


Fr – радиальная сила;

y – коэффициент осевой нагрузки;

– осевая сила;

Kб коэффициент безопасности, учитывающий влияние на дол- говечность подшипников характера внешних нагрузок;

Kт температурный коэффициент.

Выбор подшипников и определение их ресурса.Выбор под- шипников качения производят по приведенной нагрузке R и расчет- ному ресурсу L (в млн оборотов) по формуле

 

Cрасч

 

Используя полученное расчетное значение динамической грузо- подъемности, по справочнику или каталогу выбирают подшипник;


при этом должно быть соблюдено условие


Cрасч


(С – динами-


ческая грузоподъемность подшипника по каталогу).

Если подшипник принят по конструктивным соображениям, то расчетом проверяют его ресурс:

 

Lh

1 с–1 ( ω) ≈ 10 мин–1 (n).

 

 



©2015- 2023 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.