Интернет журныл о промышленности в Украине

підшипник

  1. Класифікація [ правити | правити код ]
  2. механіка [ правити | правити код ]
  3. Умовне позначення підшипників кочення в СРСР і Росії [ правити | правити код ]
  4. визначення [ правити | правити код ]
  5. PV-фактор [ правити | правити код ]
  6. Класифікація [ правити | правити код ]
  7. переваги [ правити | правити код ]

Підшипник (від «під шип ») - складальний вузол , Який є частиною опори або упору і підтримує вал, вісь або іншу рухливу конструкцію із заданою жорсткістю. Фіксує положення в просторі, забезпечує обертання , кочення з найменшим опором , Сприймає і передає навантаження від рухомого вузла на інші частини конструкції [1] .

Опора з наполегливим підшипником називається підп'ятником .

Основні параметри підшипників:

  • Максимальна динамічна і статична навантаження (радіальна і осьова).
  • Максимальна швидкість (оборотів в хвилину для радіальних підшипників).
  • посадочні розміри.
  • клас точності підшипників.
  • Вимоги до мастилі . [2]
  • Ресурс підшипника до появи ознак втоми , В оборотах.
  • шуми підшипника
  • вібрації підшипника

Навантажують підшипник сили поділяють на:

  • радіальну , Що діє в напрямку, перпендикулярному осі підшипника;
  • осьову, діючу в напрямку, паралельному осі підшипника.

За принципом роботи всі підшипники можна розділити на кілька типів:

  • підшипники кочення;
  • підшипники ковзання;

До підшипників ковзання також відносять:

Основні типи, які застосовуються в машинобудуванні, - це підшипники кочення і підшипники ковзання.

Підшипники кочення складаються з двох кілець, тіл кочення (різної форми) і сепаратора (деякі типи підшипників можуть бути без сепаратора), що відокремлює тіла кочення один від одного, що утримує на рівній відстані і направляє їх рух. По зовнішній поверхні внутрішнього кільця і ​​внутрішньої поверхні зовнішнього кільця (на торцевих поверхнях кілець завзятих підшипників кочення) виконують жолоби - доріжки кочення, за якими при роботі підшипника котяться тіла кочення.

Також існують насипні підшипники, що складаються з сепаратора і вставлених в нього кульок (див. Рис. Нижче), які можна витягувати.

Є підшипники кочення, виготовлені без сепаратора. Такі підшипники мають більше число тіл кочення і велику вантажопідйомність. Однак граничні частоти обертання бессепараторних підшипників значно нижче внаслідок підвищених моментів опору обертанню.

У підшипниках кочення виникає переважно тертя кочення (є тільки невеликі втрати на тертя ковзання між сепаратором і тілами кочення), тому в порівнянні з підшипниками ковзання знижуються втрати енергії на тертя, і зменшується знос. Закриті підшипники кочення (мають захисні кришки) практично не вимагають обслуговування (заміни мастила), відкриті - чутливі до попадання сторонніх предметів, що може привести до швидкого руйнування підшипника.

Класифікація [ правити | правити код ]

Класифікація підшипників кочення здійснюється на основі таких ознак:

  • По виду тіл кочення
    • кулькові,
    • Роликові (голчасті, якщо ролики тонкі й довгі);
  • За типом сприйманого навантаження
    • Радіальні (навантаження уздовж осі вала не допускається).
    • Радіально-наполегливі, упорно-радіальні. Сприймають навантаження як уздовж, так і поперек осі вала. Часто навантаження уздовж осі тільки одного напрямку.
    • Завзяті (навантаження поперек осі вала не допускається).
  • За кількістю рядів тіл кочення
    • однорядні,
    • дворядні,
    • багаторядні;
    • Самоустановлювальні.
    • Несамоустанавлівающіеся.
  • За матеріалом тіл кочення:
    • Повністю сталеві;
    • Гібридні (сталеві кільця, тіла кочення неметалеві. Як правило, керамічні);

  • Радіальний роликовий підшипник

  • Наполегливий кульковий підшипник

  • Наполегливий роликовий підшипник

  • Радіально-наполегливий кульковий підшипник

  • Радіально-наполегливий кульковий підшипник з чотирьохточковими контактом

  • Радіально-наполегливий роликовий підшипник (конічний)

  • Самоустановлювальні дворядний радіальний кульковий підшипник

  • Самоустановлювальні радіальний роликовий підшипник

  • Самоустановлювальні радіально-наполегливий роликовий підшипник

  • Самоустановлювальні дворядний радіальний роликовий підшипник з бочкоподібними роликами ( сферичний )

  • самоустановлювальні підшипник

  • Сепаратор з роликами голчастого підшипника

  • Кулькова гвинтова передача

механіка [ правити | правити код ]

Підшипник є по суті планетарний механізм , В якому водилом є сепаратор, функції центральних коліс виконують внутрішнє і зовнішнє кільця, а тіла кочення замінюють сателіти.

Частота обертання сепаратора або частота обертання кульок навколо осі підшипника
nc = n 1 2 (1 - D ω dm) {\ displaystyle n_ {c} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left (1 - {\ frac {D _ {\ omega}} {d_ {m}}} \ right)} Частота обертання сепаратора або частота обертання кульок навколо осі підшипника nc = n 1 2 (1 - D ω dm) {\ displaystyle n_ {c} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left (1 - {\ frac {D _ {\ omega}} {d_ {m}}} \ right)}

де n1 - частота обертання внутрішнього кільця радіального шарикопідшипника,
Dω - діаметр кульки.
dm = 0,5 (D + d) - діаметр окружності, що проходить через осі всіх тіл кочення (кульок або роликів).

Частота обертання кульки щодо сепаратора
nsp = n 1 2 (dm D ω - D ω dm) {\ displaystyle n_ {sp} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left ({\ frac {d_ {m}} {D_ { \ omega}}} - {\ frac {D _ {\ omega}} {d_ {m}}} \ right)} Частота обертання кульки щодо сепаратора nsp = n 1 2 (dm D ω - D ω dm) {\ displaystyle n_ {sp} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left ({\ frac {d_ {m}} {D_ { \ omega}}} - {\ frac {D _ {\ omega}} {d_ {m}}} \ right)}

Частота обертання сепаратора при обертанні зовнішнього кільця
nc * = n 3 2 (1 + D ω dm) {\ displaystyle n_ {c *} = {\ frac {n_ {3}} {2}} \ left (1 + {\ frac {D _ {\ omega}} {d_ {m}}} \ right)} Частота обертання сепаратора при обертанні зовнішнього кільця nc * = n 3 2 (1 + D ω dm) {\ displaystyle n_ {c *} = {\ frac {n_ {3}} {2}} \ left (1 + {\ frac {D _ {\ omega}} {d_ {m}}} \ right)}

де n3 - частота обертання зовнішнього кільця радіального шарикопідшипника.

Для радіально-упорного підшипника
nc = n 1 2 (1 - D ω cos ⁡ α dm) {\ displaystyle n_ {c} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left (1 - {\ frac {D _ {\ omega} \ cos \ alpha} {d_ {m}}} \ right)} Для радіально-упорного підшипника nc = n 1 2 (1 - D ω cos ⁡ α dm) {\ displaystyle n_ {c} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left (1 - {\ frac {D _ {\ omega} \ cos \ alpha} {d_ {m}}} \ right)}

nsp = n 1 2 (dm D ω - D ω cos 2 ⁡ α dm) {\ displaystyle n_ {sp} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left ({\ frac {d_ {m} } {D _ {\ omega}}} - {\ frac {D _ {\ omega} \ cos ^ {2} \ alpha} {d_ {m}}} \ right)} nsp = n 1 2 (dm D ω - D ω cos 2 ⁡ α dm) {\ displaystyle n_ {sp} = {\ frac {n_ {1}} {2}} \ left ({\ frac {d_ {m} } {D _ {\ omega}}} - {\ frac {D _ {\ omega} \ cos ^ {2} \ alpha} {d_ {m}}} \ right)}

З наведених вище співвідношень випливає, що при обертанні внутрішнього кільця сепаратор обертається в ту ж сторону. Частота обертання сепаратора залежить від діаметра Dω кульок при незмінному dm: вона зростає при зменшенні Dω і зменшується при збільшенні Dω.

У зв'язку з цим різнорозмірними кульок в комплекті підшипника є причиною підвищеного зносу і виходу з ладу сепаратора і підшипника в цілому.

При обертанні тіл кочення навколо осі підшипника на кожне з них діє нагружающая додатково доріжку кочення зовнішнього кільця відцентрова сила

F c = 0, 5 m d m ω c 2 {\ displaystyle F_ {c} = 0,5md_ {m} \ omega _ {c} ^ {2}} F c = 0, 5 m d m ω c 2 {\ displaystyle F_ {c} = 0,5md_ {m} \ omega _ {c} ^ {2}} , ,

де m - маса тіла кочення,
ωс - кутова швидкість сепаратора.

Відцентрові сили викликають перевантаження підшипника при роботі на підвищеній частоті обертання , Підвищене тепловиділення (перегрів підшипника) і прискорене зношування сепаратора. Все це скорочує термін служби підшипника.

У завзятому підшипнику, крім відцентрових сил, на кульки діє обумовлений зміною напрямку осі обертання кульок в просторі гироскопический момент

M r = J ω c ω s p {\ displaystyle M_ {r} = J \ omega _ {c} \ omega _ {sp}} M r = J ω c ω s p {\ displaystyle M_ {r} = J \ omega _ {c} \ omega _ {sp}}

Гіроскопічний момент буде діяти на кульки і в обертовому радіально-наполегливому шарикопідшипнику при дії осьового навантаження

M r = J ω c ω s p sin ⁡ α {\ displaystyle M_ {r} = J \ omega _ {c} \ omega _ {sp} \ sin \ alpha} M r = J ω c ω s p sin ⁡ α {\ displaystyle M_ {r} = J \ omega _ {c} \ omega _ {sp} \ sin \ alpha}

де J = ρ ⋅ π ⋅ D ω 5/60 {\ displaystyle J = \ rho \ cdot \ pi \ cdot D _ {\ omega} ^ {5} / 60} де J = ρ ⋅ π ⋅ D ω 5/60 {\ displaystyle J = \ rho \ cdot \ pi \ cdot D _ {\ omega} ^ {5} / 60} - полярний момент інерції маси кульки; ρ - щільність матеріалу кульки; ωsp і ωс - відповідно, кутова швидкість кульки при обертанні навколо своєї осі і навколо осі вала (кутова швидкість сепаратора) - полярний момент інерції маси кульки;
ρ - щільність матеріалу кульки;
ωsp і ωс - відповідно, кутова швидкість кульки при обертанні навколо своєї осі і навколо осі вала (кутова швидкість сепаратора).

Під дією гіроскопічного моменту кожен кульку отримує додаткове обертання навколо осі, перпендикулярної площині, утвореної векторами кутових швидкостей кульки і сепаратора. Таке обертання супроводжується зношуванням поверхонь кочення, і для запобігання обертання підшипник слід навантажувати такий осьовою силою, щоб за умови T f = M r {\ displaystyle T_ {f} = M_ {r}} Під дією гіроскопічного моменту кожен кульку отримує додаткове обертання навколо осі, перпендикулярної площині, утвореної векторами кутових швидкостей кульки і сепаратора , Де Tf - момент сил тертя від осьового навантаження на майданчиках контакту кульок з кільцями.

Умовне позначення підшипників кочення в СРСР і Росії [ правити | правити код ]

Радянська і російська маркування підшипників складається з умовного позначення і стандартизована відповідно ГОСТ 3189-89 і умовного позначення заводу-виготовлювача.

Основне умовне позначення підшипника складається з семи цифр основного умовного позначення (при нульових значеннях цих ознак воно може скорочуватися до 2 знаків) і додаткового позначення, яке розташовується зліва і праворуч від основного. При цьому додаткове позначення, розташоване зліва від основного, завжди відокремлене знаком тире (-), а додаткове позначення, розташоване праворуч, завжди починається з будь-якої літери. Читання знаків основного і додаткового позначення проводиться справа наліво.

визначення [ правити | правити код ]

Підшипник ковзання - опора або напрямна механізму або машини, в якій тертя відбувається при ковзанні зв'язаних поверхонь. Радіальний підшипник ковзання являє собою корпус, який має циліндричний отвір, в який вставляється робочий елемент - вкладиш, або втулка з антифрикційного матеріалу і змазує пристрій. Між валом і отвором втулки підшипника є зазор, заповнений мастильним матеріалом, який дозволяє вільно обертатися валу. Розрахунок зазору підшипника, що працює в режимі поділу поверхонь тертя мастильним шаром, проводиться на основі гідродинамічної теорії мастила .

При розрахунку визначаються: мінімальна товщина мастильного шару (вимірювана в мкм ), Тиску в змащувальному шарі, температура і витрата мастильних матеріалів . Залежно від конструкції, окружної швидкості цапфи , Умов експлуатації тертя ковзання буває сухим, граничним, рідинним і газодинамічних. Однак навіть підшипники з рідинним тертям при пуску проходять етап з граничним тертям.

Мастило є одним з основних умов надійної роботи підшипника і забезпечує низьке тертя, розділення рухомих частин, тепловідвід, захист від шкідливого впливу навколишнього середовища.

Мастило може бути:

Найкращі експлуатаційні властивості показують пористі самозмазуючі підшипники, виготовлені методом порошкової металургії . При роботі пористий самозмащувальний підшипник, просочений маслом, нагрівається і виділяє мастило з пір на робочу ковзаючу поверхню, а в стані спокою остигає і вбирає мастило назад в пори.

Антифрикційні матеріали підшипників виготовляють з твердих сплавів ( карбід вольфраму або карбід хрому методом порошкової металургії або високошвидкісним газополуменевим напиленням ), бабітів і бронз , полімерних матеріалів , кераміки , Твердих порід дерева ( залізне дерево ).

PV-фактор [ правити | правити код ]

PV-фактор - основна характеристика (критерій) оцінки працездатності підшипника ковзання. Є твором питомого навантаження P (МПа) на окружну швидкість V (м / с). Визначається для кожного антифрикційного матеріалу експериментально при випробуваннях або в процесі експлуатації. Багато дані щодо дотримання оптимальної PV-фактора дані в довідниках

Класифікація [ правити | правити код ]

В основу класифікації покладено аналіз режимів роботи підшипників по діаграмі Герси-Штрибек .

Підшипники ковзання поділяють:

  • в залежності від форми підшипникового отвори:
    • одно- або многоповерхностние,
    • зі зміщенням поверхонь (у напрямку обертання) або без (для збереження можливості зворотного обертання),
    • зі зміщенням або без зміщення центру (для кінцевої установки валів після монтажу);
  • у напрямку сприйняття навантаження:
    • радіальні
    • осьові (наполегливі, підп'ятники),
    • радіально-наполегливі;
  • по конструкції:
    • нероз'ємні (втулкові; в основному, для I-1),
    • роз'ємні (що складаються з корпусу і кришки; в основному, для всіх, крім I-1),
    • вбудовані (Рамов, що складають одне ціле з картером, рамою або станиною машини);
  • за кількістю масляних клапанів:
    • з одним клапаном,
    • з декількома клапанами;
  • по можливості регулювання:
    • нерегульовані,
    • регульовані.

Нижче наведено таблицю груп і класів підшипників ковзання (приклади позначення: I-1, II-5).

Група Клас Спосіб мастила вид тертя приблизний коефіцієнт тертя Призначення Область застосування I
(Недосконала мастило) 1 Мала кількість, подача непостійна Граничне 0,1 ... 0,3 Малі швидкості ковзання і невеликі питомі тиску

опорні ролики транспортерів , Ходових коліс мостових кранів

2 Зазвичай безперервна напіврідинних 0,02 ... 0,1 Короткочасний режим з постійним або змінним напрямком обертання валу, малі швидкості і великі питомі навантаження

  • Лінійні і формувальні машини
  • Ковальсько-пресове обладнання
  • прокатні стани
  • вантажопідйомні машини

3 Масляна ванна або кільця 0,001 ... 0,02 Мало мінливі за величиною і напрямком зусилля великі і середні навантаження Під тиском Змінне навантаження

  • газові двигуни
  • Тихохідні і суднові двигуни

II 4 Кільця, комбінований або під тиском Рідинне 0,0005 ... 0,005 Малі окружні швидкості валів, особливо важкі умови роботи при змінних по величині й напрямку навантаженнях

  • Електричні машини середньої і малої потужності
  • Легкі і середні редуктори
  • Відцентрові насоси і компресори
  • прокатні стани

5 Під тиском 0,005 ... 0,05 слабонагруженном опори з великими швидкостями ковзання

переваги [ правити | правити код ]

  • Надійність в високошвидкісних приводах
  • Здатні сприймати значні ударні і вібраційні навантаження
  • Порівняно малі радіальні розміри
  • Припускають установку рознімних підшипників на шийки колінчастих валів і не вимагають демонтажу інших деталей при ремонті
  • Проста конструкція в тихохідних машинах
  • Дозволяють працювати в воді
  • Припускають регулювання зазору і забезпечують точну установку геометричній осі валу
  • Економічні при великих діаметрах валів

недоліки [ правити | правити код ]

  • У процесі роботи вимагають постійного нагляду за мастилом
  • Порівняно великі осьові розміри
  • Великі втрати на тертя при пуску і недосконалою мастилі
  • Велика витрата мастильного матеріалу
  • Високі вимоги до температури і чистоті мастила
  • Знижений коефіцієнт корисної дії
  • Нерівномірний знос підшипника і цапфи
  • Застосування більш дорогих матеріалів
  • ABEC - клас точності підшипників
  • Анурьев В. І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3 т. / Под ред. І. Н. Жесткова. - 8-е изд., Перераб. і доп .. - М.: Машинобудування, 2001. - Т. 2. - 912 с. - ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК ​​621.001.66 (035).
  • Нічіпорчік С. Н., Корженцевскій М. І., Калачов В. Ф. та ін. Глава 13. Підшипники ковзання // Деталі машин в прикладах і завданнях: [Учеб. посібник] / За заг. ред. С. Н. Нічіпорчіка. - 2-е вид. - Мн. : Виш. школа, 1981. - 432 с. - ISBN ББК 34.44 Я 73, УДК ​​621.81 (075.8).
  • Льоліком О. П. Основи розрахунку і проектування деталей і вузлів машин. Конспект лекцій з курсу "Деталі машин". - М.: Машинобудування, 2002. - 440 с. - ISBN 5-217-03077-1 , УДК ​​621.81.001.66, ББК 34.42.
  • Іосілевіч Г. Б. Деталі машин: Підручник для студентів машиностроит. спец. вузів. - М.: Машинобудування, 1988. - 368 с. - ISBN 5-217-00217-4 , УДК ​​62-2 (075.8), ББК 34.44.