По виду трения скольжения

ОПОРЫ ВАЛОВ И ОСЕЙ

В качестве опор вращающихся валов и осей служат подшипники и подпятники. Подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки и передают их на корпус машины. Подпятники воспринимают осевые вертикальные нагрузки. По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники скольжения. Подшипник скольжения (рис.5.24) состоит из опорного участка вала (цапфы) 1 и подшипника 2, в котором скользит цапфа.

Области применения подшипников скольжения: высокая вибрационная и ударная нагрузки; низкие и особо высокие частоты вращения; работа в агрессивных условиях при недостаточном смазывании или без смазывания, бесшумность в работе и т.п.

Недостатки: сравнительно низкий К.П.Д. при нежидкостном трении; большие размеры в осевом направлении.

Подшипники различают:

- подшипники сухого трения, работающие на твердых смазочных материалах или без смазочного материала;

- подшипники граничного (полужидкостного) трения;

- подшипники жидкостного трения;

- подшипники с газовой смазкой.

по виду воспринимаемой нагрузки:

- радиальные подшипники, воспринимающие радиальную нагрузку (рис. 5.24, а, б);

- упорные подшипники, воспринимающие осевую нагрузку (рис. 5.24, г);

- радиально-упорные подшипники, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки (рис.5.24, в).

Рис.5.24. Схемы подшипников скольжения

Конструктивно подшипники скольжения могут быть выполнены в разъемном (рис.5.25) и в неразъемном (рис.5.26) корпусах.

Рис. 5.25. Разъемный подшипник скольжения:

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – вкладыш; 4 – крепежные болты с гайками; 5 – масленка

Рис. 5.26. Неразъемный подшипник скольжения

Подшипники скольжения рассчитывают на износ. При этом находится давление на поверхности соприкосновения цапфы и вкладыша (рис.5.27)

, (5.39)

где - диаметр цапфы;

- длина цапфы;

- допускаемое давление;

- нагрузка на цапфу.

Рис. 5.27. Расчетная схема подшипника скольжения

Допускаемое давление [ p ] зависит от материала вкладыша.

На несущую способность и износ подшипника также влияет относительная длина подшипника , которую принимают в диапазоне j = 0,5¸3.

В качестве материала для изготовления втулок и вкладышей подшипников применяют антифрикционные чугуны, цветные металлы (бронзы, баббиты, алюминиевые сплавы), неметаллические материалы (текстолит, капрон, нейлон и др.).

Подшипники качения. Подшипники качения – это наиболее распространенный вид опор вращающихся деталей механизмов и машин. Они состоят (рис. 5.28) из наружного 1 и внутреннего 2 кольца, тел качения 3 и сепараторов 4. При работе тела качения перемещаются по беговым дорожкам А, выполненным на кольцах.

Перед подшипниками скольжения подшипники качения имеют ряд преимуществ: малые осевые габариты, низкая стоимость, хорошая взаимозаменяемость.

Недостатки: большие радиальные габариты и сложный монтаж, низкая долговечность при высоких скоростях и др.

Рис. 5.28. Подшипники качения

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

1. по форме тел качения подшипники подразделяют на шариковые (рис.5.29) и роликовые (рис.5.30).

Рис. 5.29. Основные типы шарикоподшипников

Рис. 5.30. Основные типы роликоподшипников

2. по направлению, относительно оси вала, воспринимаемых сил подшипники делятся на:

радиальные (рис. 5.29,а,б,в,г; рис.5.30,а,б,в,г,д), воспринимающие радиальные и осевые нагрузки;

упорно-радиальные (рис. 5.29,д; рис. 5.30,ж), воспринимающие осевую нагрузку при одновременном действии незначительной радиальной нагрузки;

упорные (рис.5.29, е; рис.5.30, е), воспринимающие только осевую нагрузку;

3. по способности самоустанавливаться подшипники могут быть несамоустанавливающимися и самоустанавливающимися (рис.5.29,б и рис.5.30,б).

Кроме того подшипники одного и того же диаметра подразделяются по габаритным размерам (наружный диаметр и ширина) на серии.

Кольца и тела качения подшипников в основном изготавливают из хромистых сталей ШХ15 и ШХ15СГ, а также из легированных сталей 18ХГТ, 20Х2Н4А.

Сепараторы изготавливают штамповкой из мягкой углеродистой стали.

Выбор типа и размеров подшипника определяется характером нагрузки, ее величиной, долговечностью работы, угловой скоростью вращения вала, геометрическими размерами цапф и шеек вала и т.д.

Подбор подшипника проводят в следующей последовательности:

1. предварительно назначают тип подшипника;

2. определяют эквивалентную динамическую нагрузку

, (5.40)

где - радиальная нагрузка;

- осевая нагрузка;

X,Y - коэффициенты приведения соответственно радиальной и осевой сил;

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

- коэффициент безопасности, учитывающий влияние характера внешних нагрузок;

- температурный коэффициент.

3. Определяют требуемую динамическую грузоподъемность подшипника

, (5.41)

где - угловая скорость вала;

- требуемый ресурс.

Для шариковых подшипников q=3, для роликовых – q=10/3.

4. Определяют пригодность намеченного типоразмера подшипника из условия

, (5.42)

где С - динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу.

На работоспособность машины влияет способ установки подшипника. Наибольшее распространение получили два способа установки подшипников в корпусе.

По первому способу осевое фиксирование вала выполняют в одной опоре (рис.5.31, а, б), а вторую опору делают плавающей.

Фиксирующая опора ограничивает осевое перемещение вала и воспринимает радиальную и осевую силу, а плавающая опора воспринимает только радиальную нагрузку.

Недостаток такого способа – малая жесткость валов в осевом, радиальном и угловом направлениях.

Для повышения жесткости в фиксированной опоре устанавливают два подшипника.

По второму способу фиксируют вал в двух опорах (рис.5.31, в,г). При такой опоре осевая нагрузка воспринимается крышками.

Рис.5.31. Способы установки подшипников

Такой способ наиболее часто встречается при установке валов конических и червячных передач с использованием радиально-упорных подшипников, а также при установке коротких жестких валов.

Большое внимание уделяется фиксированию внутренних и наружных колец подшипников.

На рис.5.32 и рис.58.33 показаны некоторые конструктивные способы фиксирования колец на валах и в корпусах.

Рис. 5.32. Способы крепления внутренних колец подшипников:

а – посадка с натягом; б – кольцом, посаженным с натягом, и штифтом; в – пружинным стопорным кольцом; г – гайкой и стопорной шайбой; д – торцевой шайбой и корончатой гайкой со шплинтом; е – плоской торцовой шайбой и винтом

Рис. 5.33. Способы крепления наружных колец в корпусах:

а – пружинным стопорным кольцом; б, г – крышкой; в – фасонной шайбой

Выбор посадки подшипника зависит от условий его работы. Если вращается вал, то его соединяют с внутренним кольцом подшипника по посадке с натягом. При этом наружное кольцо подшипника устанавливают в корпусе по посадке с зазором.

На долговечность подшипника существенно влияет смазка, так как она защищает их от коррозии и способствует охлаждению. При этом используются консистентные и жидкие смазки.

Для защиты подшипников от попадания пыли и вытекания смазки используются различные уплотнения.

Контрольные вопросы.

1. Особенности подшипников скольжения.

2. Назовите основные типы подшипников качения.

3. Как проводится подбор подшипников качения?

4. Способы установки подшипников.

Дата добавления: 2014-01-07