Опоры валов и осей
5.1. На что опираются валы и оси в работающей машине?
Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники, которые могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки.
По принципу работы различают:
● Подшипники скольжения.
● Подшипники качения.
5.2. Что такое подшипник скольжения?
Простейшим подшипником скольжения является отверстие, расточенное непосредственно в корпусе машины, в которое обычно вставляют втулку (вкладыш) из антифрикционного материала. Цапфа вала скользит по опорной поверхности.
5.3. Достоинства и недостатки подшипников скольжения.
Достоинства:
● Малые габариты в радиальном направлении.
● Хорошая восприимчивость к ударным и вибрационным нагрузкам.
● Возможность применения при очень высоких частотах вращения вала.
● Возможность использования при работе в воде или агрессивной среде.
Недостатки:
● Большие габариты в осевом направлении.
● Значительный расход смазочного материала и необходимость систематического наблюдения за процессом смазывания.
● Необходимость применения дорогостоящих и дефицитных антифрикционных материалов для вкладышей.
5.4. Основные требования к материалам, применяемым в подшипниках скольжения.
Материалы вкладышей в паре с цапфой должны обеспечивать:
● Малый коэффициент трения.
● Высокую износостойкость.
● Хорошую прирабатываемость.
● Коррозионную стойкость.
● Малый коэффициент линейного расширения.
● Низкую стоимость.
Ни один из известных материалов всем комплексом этих свойств не обладает. Поэтому применяют различные антифрикционные материалы, наилучшим образом отвечающие конкретным условиям работы.
5.5. Основные материалы, применяемые в подшипниках скольжения.
Материалы вкладышей можно разделить на три группы.
● Металлические. Баббиты (сплавы на основе олова или свинца) обладают высокими антифрикционными свойствами, хорошей прирабатываемостью, но дороги. Хорошими антифрикционными свойствами обладают бронзы, латуни, цинковые сплавы. При невысоких скоростях применяют антифрикционные чугуны.
● Металлокерамические. Пористые бронзографитовые или железографитовые материалы пропитывают горячим маслом и применяют при невозможности обеспечения жидкой смазки. Эти материалы способны достаточно долго работать без подвода смазочного материала.
● Неметаллические. Полимерные самосмазывающиеся материалы используют при значительных скоростях скольжения. Фторопласты имеют малый коэффициент трения, но высокий коэффициент линейного расширения. Подшипники с резиновыми вкладышами применяют с водной смазкой.
5.6. Критерии работоспособности подшипников скольжения.
Основным критерием является износостойкость трущейся пары.
Работа сил трения в подшипнике преобразуется в тепло, поэтому еще одним критерием является теплостойкость.
 |
5.7. Что такое подшипник качения?
Готовый узел, который состоит из наружного 1 и внутреннего 2 колец с дорожками качения, тел качения 3 (шариков или роликов) и сепаратора 4, разделяющего и направляющего тела качения.
5.8. Достоинства и недостатки подшипников качения.
Достоинства:
● Малые потери на трение.
● Высокий КПД.
● Незначительный нагрев.
● Высокая нагрузочная способность.
● Малые габаритные размеры в осевом направлении.
● Высокая степень взаимозаменяемости.
● Простота в эксплуатации.
● Малый расход смазки.
Недостатки:
● Чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.
● Большие габариты в радиальном направлении.
● Шум при больших оборотах.
5.9. Как классифицируются подшипники качения?
● По форме тел качения – шариковые и роликовые, причем роликовые: цилиндрические, конические, бочкообразные.
● По направлению воспринимаемой нагрузки – радиальные (воспринимают радиальные нагрузки), радиально-упорные (воспринимают радиальные и осевые нагрузки) и упорные (воспринимают осевые нагрузки).
● По числу рядов тел качения – однорядные, двухрядные и многорядные.
5.10. Основные причины потери работоспособности подшипников качения.
● Усталостное выкрашивание после длительной работы.
● Износ – при недостаточной защите от абразивных частиц.
● Разрушение сепараторов, характерное для быстроходных подшипников, особенно работающих с осевыми нагрузками или с перекосом колец.
● Раскалывание колец и тел качения – при недопустимых ударных нагрузках и перекосах колец.
● Остаточные деформации на дорожках качения в виде лунок и вмятин – у тяжелонагруженных тихоходных подшипников.
5.11. Как проводится подбор подшипников качения?
При проектировании машин подшипники качения не конструируют, а подбирают из стандартных.
Различают подбор подшипников:
● По базовой статической грузоподъемности для предупреждения остаточной деформации – при частоте вращения не более 10 об/мин.
● По базовой динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивания) – при частоте вращения более 10 об/мин.