Виды разрушения и критерии работоспособности подшипников качения

4.

3.

2.

Материалы

Тела качения и кольца изготовляют из высокоугле­родистых хромистых подшипниковых сталей ШХ15, ШХ15СГ и других с термообработкой, до твердости HRC60…65 и последую­щими шлифованием и полированием. Сепараторы чаще всего штам­пуют из низкоуглеродистой листовой стали. Для быстроходных подшипников изготовляют массивные сепараторы из бронзы латуни, текстолита, капрона и т.п.

«Основные типы подшипников качения»

Шариковые радиальные подшипники – наиболее простые и дешевые подшипники, предназначенные для восприятия радиальной нагрузки, но, имея желобчатые дорожки качения, могут воспринимать и осевую нагрузку. Они обладают большой быстроходностью, фиксируют вал в двух направлениях и допускают небольшие перекосы колец (до 15'). Это самые распространенные подшипники в машиностроении. Их собирают путем эксцентричного смещения внутреннего кольца в наружном.

Шариковые радиальные сферические подшипники предназначены в основном для восприятия радиальной нагрузки, но могут воспринимать и небольшую осевую нагрузку. Дорожка качения на наружном кольце выполнена по сфере, что обеспечивает нормальную работу (самоустановку) подшипника даже при значи­тельном (до 2…3°) перекосе колец. Применяют для валов, под­верженных значительным прогибам; при установке подшипников в разных корпусах и т. п.

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрически­ми роликами способны воспринимать значительные ра­диальные нагрузки. Требуют точной соосности посадочных мест, в противном случае ролики работают кромками и подшипники быст­ро разрушаются. Применяют для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих» опор.

Роликовые радиальные подшипники с игольчатыми роликами обладают высокой радиальной грузоподъемностью при небольших радиальных габаритах. Осевую нагрузку не воспринимают. Весьма чувствительны к прогибам и несоосности посадочных мест. Применяют в опорах, требующих компактности в радиальном рогибам и несоосности посадочных мест. ебольших ют направлении.

Шариковые радиально-упорные подшипники способны воспринимать комбинированные радиально-осевые нагрузки. Осе­вая грузоподъемность их зависит от угла контакта α [альфа] (угол контакта шариков с кольцами). Стандартные подшипники имеют угол α = 12, 26 и 36º. С увеличением угла α осе­вая грузоподъемность возрастает за счет уменьшения радиальной. Подшипники воспринимают осевую нагрузку только в одном на­правлении. Для восприятия осевых нагрузок в обоих направлениях их устанавливают парно. Применяют для жестких быстроходных валов.

Роликовые конические подшипники предназначены для восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок. Для восприятия двусторонних осевых нагрузок подшип­ники применяют в паре. Конструкция их разъемная. Чувствительны к перекосам колец, поэтому требуют точного монтажа и жестких валов. При, монтаже и в процессе эксплуатации необходима тщательная регулировка осевых зазоров. Если зазор больше допускаемого, то ролик перекашивается. При этом нарушается его линейный контакт с кольцами; возникает точечный контакт, что вызывает, разрушение роликов. При малом зазоре подшипник перегревается, что приводит к защемлению тел качения и выходу его из строя. Применяют при средних, и низких частотах вращения.

Шариковые упорные подшипники воспринимают только осевые нагрузки; однорядные (а), в одном направлении двухряд­ные (б) в двух направлениях. Допускают небольшие частоты вращения, так как под действием центробежных сил шарики стремятся выйти из беговых дорожек, при этом возрастают трение, нагрев и возможно даже закаливание шариков.

«Особенности рабочего процесса подшипников качения»

Если к радиальному подшипнику приложена внешняя нагрузка F_r, то со стороны тел качения на внутреннее кольцо будут действовать силы реакции.

По условию равновесия:

F_r = F₀ + 2F₁cos γ + 2F₂cos 2γ + …

+ 2F_ncos nγ

γ [гамма] = 360º/z – угол радиального зазора,

z – число шариков.

В уравнение входят только те члены, для которых угол nγ [гамма] меньше 90º, т.к. верхняя половина подшипника не нагружена, а в другой половине нагрузка распределяется между телами качения в зависимости от угла γ [гамма], геометрической точности в размерах его деталей.

Следует отметить, что сопротивление усталости подшипников зависит от того какое из колец вращается – внутреннее или наружное. Благоприятным является случай вращения внутреннего кольца (при этом внешнее кольцо неподвижно). Действительно, при равной нагрузки F₀ напряжение в точке а кольца больше, чем напряжения в точке b, т.к. в точке а шарик соприкасается с выпуклой, а в точке b – с вогнутой поверхностью. В этих условиях равное число циклов напряжений вызовет усталостное разрушение прежде всего в точке а. Для того чтобы уравнять условия работы колец, необходимо уменьшить число циклов напряжений в точке а по сравнению с точной b. Такое уменьшение и достигается при вращении внутреннего кольца, т.к. на половине оборота точка а разгружается совершенно, а в большей части другой половины нагружается не полностью.

«Виды разрушения и критерии работоспособности

подшипников качения. Расчет на долговечность»

1. Пластические (остаточные) деформации. Пластические деформации в виде вмятин (лунок) на дорожках качения колец, нарушающие работоспособность подшипника, наблюдаются в невращающихся и тихоходных подшипниках (n ≤ 1 об/мин) при действии на них больших статических или ударных нагрузок. Поэтому основным критерием работоспособности невращающихся и тихоходных подшипников является статическая грузоподъемность, предупреждающая пластические деформации.

2. Усталостное разрушение. Усталостное разрушение рабочих по­верхностей тел качения и дорожек качения колец подшипников в виде раковин или отслаивания происходит вследствие действия на них циклического контактного напряжения. Наблюдается у под­шипников после длительной их работы в нормальных условиях при n ≥ 10 об/мин и сопровождается повышенным стуком. Поэтому основным критерием работоспособности подшипников, работающих в нормальных условиях при n ≥ 10 об/мин, является динамическая грузоподъемность, предупреждающая усталостное разрушение.

3. Износ. Наблюдается при недостаточной защите подшипника от абразивных частиц (пыли и грязи). Это основной вид разрушения
подшипников автомобильных, тракторных, строительных и многих
подобных машин.

4. Раскалывание колец и тел качения. Происходит при ударных нагрузках и неправильном монтаже, вызывающем перекосы колец и роликов.

5. Разрушение сепараторов. Характерно для быстроходных подшипников. Оно происходит от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор тел качения.

Дата добавления: 2015-06-04