powered by CADENAS

Social Share

Подшипник (22799 views - Mechanical Engineering)

Подши́пник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. Опора с упорным подшипником называется подпятником. Основные параметры подшипников: Максимальная динамическая и статическая нагрузка (радиальная и осевая). Максимальная скорость (оборотов в минуту для радиальных подшипников). Посадочные размеры. Класс точности подшипников. Требования к смазке. Ресурс подшипника до появления признаков усталости, в оборотах. Шумы подшипника Вибрации подшипника Нагружающие подшипник силы подразделяют на: радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника; осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.
Go to Article

Подшипник

Подшипник

Подшипник

Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 (PlusMinus).

Подши́пник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции[1][2].

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Основные параметры подшипников[3][источник не указан 2555 дней]:

  • Максимальная динамическая и статическая нагрузка (радиальная и осевая).
  • Максимальная скорость (оборотов в минуту для радиальных подшипников).
  • Посадочные размеры.
  • Класс точности подшипников.
  • Требования к смазке. [4]
  • Ресурс подшипника до появления признаков усталости, в оборотах.
  • Шумы подшипника
  • Вибрации подшипника

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

  • радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
  • осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Основные типы подшипников

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

  • подшипники качения;
  • подшипники скольжения;

К подшипникам скольжения также относят:

Основные типы, которые применяются в машиностроении, — это подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения. Такие подшипники называются промышленными.

Также существуют насыпные подшипники, состоящие из сепаратора и вставленных в него шариков (см. рис. ниже), которые можно вытаскивать.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большее число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые — чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Классификация

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

  • По виду тел качения
    • Шариковые,
    • Роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные);
  • По типу воспринимаемой нагрузки
    • Радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается).
    • Радиально-упорные, упорно-радиальные. Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала. Часто нагрузка вдоль оси только одного направления.
    • Упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается).
    • Линейные. Обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно. Встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники.
  • По числу рядов тел качения
    • Однорядные,
    • Двухрядные,
    • Многорядные;
  • По способности компенсировать несоосность вала и втулки[5]
    • Самоустанавливающиеся.
    • Несамоустанавливающиеся.
  • По материалу тел качений:
    • Полностью стальные;
    • Гибридные (стальные кольца, тела качения неметаллические. Как правило, керамические);

Механика

Подшипник представляет собой по существу планетарный механизм, в котором водилом является сепаратор, функции центральных колес выполняют внутреннее и наружное кольца, а тела качения заменяют сателлиты.

Частота вращения сепаратора или частота вращения шариков вокруг оси подшипника

где n1 — частота вращения внутреннего кольца радиального шарикоподшипника,
Dω — диаметр шарика,
dm = 0,5(D+d) — диаметр окружности, проходящей через оси всех тел качения ( шариков или роликов).

Частота вращения шарика относительно сепаратора

Частота вращения сепаратора при вращении наружного кольца

где n3 — частота вращения внешнего кольца радиального шарикоподшипника.

Для радиально-упорного подшипника

Из приведенных выше соотношений следует, что при вращении внутреннего кольца сепаратор вращается в ту же сторону. Частота вращения сепаратора зависит от диаметра Dω шариков при неизменном dm: она возрастает при уменьшении Dω и уменьшается при увеличении Dω.

В связи с этим разноразмерность шариков в комплекте подшипника является причиной повышенного износа и выхода из строя сепаратора и подшипника в целом.

При вращении тел качения вокруг оси подшипника на каждое из них действует нагружающая дополнительно дорожку качения наружного кольца центробежная сила

,

где m — масса тела качения,
ωс — угловая скорость сепаратора.

Центробежные силы вызывают перегрузку подшипника при работе на повышенной частоте вращения, повышенное тепловыделение (перегрев подшипника) и ускоренное изнашивание сепаратора. Всё это сокращает срок службы подшипника.

В упорном подшипнике, кроме центробежных сил, на шарики действует обусловленный изменением направления оси вращения шариков в пространстве гироскопический момент

Гироскопический момент будет действовать на шарики и во вращающемся радиально-упорном шарикоподшипнике при действии осевой нагрузки

где  — полярный момент инерции массы шарика;
ρ — плотность материала шарика;
ωsp и ωс — соответственно, угловая скорость шарика при вращении вокруг своей оси и вокруг оси вала (угловая скорость сепаратора).

Под действием гироскопического момента каждый шарик получает дополнительное вращение вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной векторами угловых скоростей шарика и сепаратора. Такое вращение сопровождается изнашиванием поверхностей качения, и для предотвращения вращения подшипник следует нагружать такой осевой силой, чтобы соблюдать условие , где Tf — момент сил трения от осевой нагрузки на площадках контакта шариков с кольцами.

Условное обозначение подшипников качения в России

Советская и российская маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована в соответствии ГОСТ 3189-89 и условного обозначения завода-изготовителя.

Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно может сокращаться до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (—), а дополнительное обозначение, расположенное справа, всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.

Подшипники скольжения

Определение

Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки.

При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды.

Смазка может быть:

Наилучшие эксплуатационные свойства показывают пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

PV-фактор

PV-фактор - основная характеристика (критерий) оценки работоспособности подшипника скольжения. Является произведением удельной нагрузки P (МПа) на окружную скорость V (м/с). Определяется для каждого антифрикционного материала экспериментально при испытаниях или в процессе эксплуатации. Многие данные по соблюдению оптимального PV-фактора даны в справочниках

Классификация

В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.

Подшипники скольжения разделяют:

  • в зависимости от формы подшипникового отверстия:
    • одно- или многоповерхностные,
    • со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),
    • со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
  • по направлению восприятия нагрузки:
    • радиальные
    • осевые (упорные, подпятники),
    • радиально-упорные;
  • по конструкции:
    • неразъемные (втулочные; в основном, для I-1),
    • разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном, для всех, кроме I-1),
    • встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
  • по количеству масляных клапанов:
    • с одним клапаном,
    • с несколькими клапанами;
  • по возможности регулирования:
    • нерегулируемые,
    • регулируемые.

Ниже представлена таблица групп и классов подшипников скольжения (примеры обозначения: I-1, II-5).

Группа Класс Способ смазки Вид трения Примерный коэффициент трения Назначение Область применения
I
(несовершенная смазка)
1 Малое количество, подача непостоянная Граничное 0,1…0,3 Малые скорости скольжения и небольшие удельные давления

Опорные ролики транспортеров, ходовых колес мостовых кранов

2 Обычно непрерывная Полужидкостное 0,02…0,1 Кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки
  • Линейные и формовочные машины
  • Кузнечно-прессовое оборудование
  • Прокатные станы
  • Грузоподъемные машины
3 Масляная ванна или кольца 0,001…0,02 Мало меняющиеся по величине и направлению усилия большие и средние нагрузки
Под давлением Переменная нагрузка
  • Газовые двигатели
  • Тихоходные и судовые двигатели
II
4 Кольца, комбинированный или под давлением Жидкостное 0,0005…0,005 Малые окружные скорости валов, особо тяжелые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках
  • Электрические машины средней и малой мощности
  • Легкие и средние редукторы
  • Центробежные насосы и компрессоры
  • Прокатные станы
5 Под давлением 0,005…0,05 Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения

Достоинства

  • Надежность в высокоскоростных приводах
  • Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки
  • Сравнительно малые радиальные размеры
  • Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте
  • Простая конструкция в тихоходных машинах
  • Позволяют работать в воде
  • Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала
  • Экономичны при больших диаметрах валов

Недостатки

  • В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой
  • Сравнительно большие осевые размеры
  • Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке
  • Большой расход смазочного материала
  • Высокие требования к температуре и чистоте смазки
  • Пониженный коэффициент полезного действия
  • Неравномерный износ подшипника и цапфы
  • Применение более дорогих материалов

См. также

  • ABEC — класс точности подшипников


This article uses material from the Wikipedia article "Подшипник", which is released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0. There is a list of all authors in Wikipedia

Example Part

Mechanical Engineering

AutoCAD, SolidWorks, Autodesk Inventor, FreeCAD, Catia, Siemens NX, PTC Creo, Siemens Solid Edge, Microstation, TurboCAD, Draftsight, IronCAD, Spaceclaim, VariCAD, OnShape, IntelliCAD,T-FLEX, VariCAD, TenadoCAD, ProgeCAD, Cadra, ME10, Medusa, Designspark, KeyCreator, Caddy, GstarCAD, Varimetrix, ASCON Kompas-3D, Free Download, Autocad, 2D Library, DXF, DWG, 2D drawing, 3D digital library, STEP, IGES, 3D CAD Models, 3D files, CAD library, 3D CAD files, BeckerCAD, MegaCAD, Topsolid Missler, Vero VisiCAD, Acis SAT, Cimatron, Cadceus, Solidthinking, Unigraphics, Cadkey, ZWCAD, Alibre, Cocreate, MasterCAM, QCAD.org, QCAD, NanoCAD