Farmfactor.ru

Farmfactor.ru - развлекательный проект

Метки: Шарикоподшипник 809, шарикоподшипник самоустанавливающийся 1312.

Подшипник качения с неподвижным внешним кольцом

Подши́пник (от слова шип) — изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает 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]. Изобрел подшипник в 1829 году чешский лесник Йозеф Рессел.[3]

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Основные параметры подшипников:[4][источник не указан 717 дней]

  • Максимальные 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

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

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

Содержание

Основные типы подшипников

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

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


Подшипники качения

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника:
1) внешнее кольцо; 2) шарик (тело качения); 3) сепаратор; 4) дорожка качения; 5) внутреннее кольцо.
Подшипники качения различных размеров и конструкций

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.

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 большое 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;
  • По типу воспринимаемой нагрузки
    • Радиальные,
    • Радиально-упорные,
    • Упорно-радиальные,
    • Упорные,
    • Линейные;
  • По числу рядов тел качения
    • Однорядные,
    • Двухрядные,
    • Многорядные;
  • По способности компенсировать перекосы валов[5]
    • Самоустанавливающиеся,
    • Несамоустанавливающиеся.

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 осей шариков.

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

Подшипники с российской маркировкой на выставке.
Чашечные подшипники, шарикоподшипники специального назначения и шарикоподшипниковые узлы.

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 сокращается 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.

Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.

X XX X 0 X X
6 5 4 3 2 1
  1. диаметр отверстия, один знак;
  2. серия диаметров, один знак;
  3. знак ноль;
  4. тип подшипника, один знак;
  5. конструктивное исполнение, два знака;
  6. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия от 10 мм и выше, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.

X XX X X XX
5 4 3 2 1
  1. диаметр отверстия, два знака;
  2. серия диаметров, один знак;
  3. тип подшипника, один знак;
  4. конструктивное исполнение, два знака;
  5. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Знаки условного обозначения:

Слева:

  • категория подшипника;
  • момент трения;
  • группа радиального зазора по ГОСТ 24810;
  • класс точности.

Справа:

  • материал деталей;
  • конструктивные изменения;
  • температура отпуска;
  • смазочный материал;
  • требования к уровню вибрации.

Обозначение диаметра отверстия

Знак обозначающий диаметр отверстия схемы 1 с диаметром отверстия до 10 мм должен быть равен номинальному диаметру отверстия, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь. Если диаметр отверстия подшипника — дробное число, кроме величин перечисленных ранее, то он имеет обозначение диаметра отверстия округлённого до целого числа, в этом случае в его условном обозначении на втором месте должна стоять цифра 5. Двухрядные сферические радиальные подшипники с диаметром отверстия до 9 мм сохраняют условное обозначение по ГОСТ 5720.

Два знака обозначающие диаметр отверстия схемы 2 с диаметром отверстия от 10 мм до 500 мм если диаметр кратен 5, обозначаются частным от деления значения диаметра на 5.

Обозначение подшипников с диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 как 00, 01, 02, 03 соответственно. Если диаметр отверстия в диапазоне от 10 до 19 мм отличается от 10, 12, 15 и 17 мм, то ему присваивается обозначение ближайшего из указанных диаметров, при этом на третьем месте основного обозначения ставится цифра 9.

Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь (например: 602/32 (д=32мм)

Диаметры отверстия, равные дробному или целому числу, но не кратное 5, обозначаются целым приближенным частным от деления значения диаметра на 5. В основное условное обозначение таких подшипников на третьем месте ставится цифра 9.

Подшипники имеющие диаметр отверстия 500 мм и более, внутренний диаметр обозначается как номинальный диаметр отверстия.

Обозначение размерных серий

Размерная серия подшипника — сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478):

  • диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
  • ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Серия 0 в обозначении не указывается.

Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.

Обозначение типов подшипников

Типы подшипников обозначаются согласно таблице 1.

Таблица 1

Обозначение типов подшипников.
Тип подшипника Обозначение
Шариковый радиальный 0
Шариковый радиальный сферический 1
Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами 2
Роликовый радиальный сферический 3
Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами 4
Радиальный роликовый с витыми роликами 5
Радиально-упорный шариковый 6
Роликовый конический 7
Упорный или упорно-радиальный шариковый 8
Упорный или упорно-радиальный роликовый 9

Обозначение конструктивного исполнения

Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395, обозначают цифрами от 00 до 99.

Знаки дополнительного обозначения

Слева от основного обозначения ставят знаки:

  • класс точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 (или Т) - в порядке увеличения);
  • группа радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (1, 2…9; для радиально-упорных шариковых подшипников обозначают степень преднатяга 1, 2, 3);
  • момент трения (1, 2…9);
  • категорию подшипников (А, В, С).

Справа от основного обозначения ставят знаки:

  • материал деталей подшипников(например, Е — сепаратор из пластических материалов, Ю — детали подшипников из нержавеющей стали, Я — подшипники из редко применяемых материалов (твёрдые сплавы, стекло, керамика и т. д.), W — детали подшипников из вакуумированной стали, А — обозначение подшипника повышенной грузоподъёмности, Х,Х1 — кольца и тела качения или только кольца (в том числе одно кольцо) из цементируемой стали, Р,Р1 — детали подшипников из теплостойких (быстрорежущих сталей), Г,Г1 — сепаратор из чёрных металлов, Б,Б1 — сепаратор из безоловянистой бронзы, Д,Д1 — сепаратор алюминиевого сплава, Н,Н1 — кольца и тела качения или только кольца (в том числе одно кольцо) из модифицированной жаропрочной стали (кроме подшипников радиальных роликовых сферических двухрядных), Э,Э1 — детали подшипника из стали марки ШХ со спецприсадками (ванадий, кобальт и др.).
  • конструктивные изменения(например, К — конструктивные изменения деталей подшипников, М — роликовые подшипники с модифицированным контактом);
  • требования к температуре отпуска (Т, Т1, Т2, Т3, Т4, Т5);
  • смазочный материал закладываемый в подшипники закрытого типа при их изготовлении (например, С1, С2, С3 и т. д.);
  • требования по уровню вибрации (например, Ш1, Ш2, ШЗ и т. д.).

Подшипники скольжения

Коренной подшипник скольжения, коленвала двигателя с заливкой баббитом.

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 и может быть:

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют 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).

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/без смещением 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 меняющаяся 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 направлениях нагрузке
  • 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
  • Бесшумность
  • 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

Примеры

См. также

В Викисловаре есть статья «подшипник»

Примечания

  1. Сведения о подшипниках: Что такое подшипники и их основные разновидности
  2. ПОДШИПНИК | Онлайн Энциклопедия Кругосвет
  3. Журнал "Motor News", №4 за 1996 год, стр.65
  4. Рабочие характеристики подшипников | Подшипники
  5. Скойбеда А. Т., Кузьмин А. В., Макейчик Н. Н. Детали машин и основы конструирования: Учеб / Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. — Мн.: Вышэйшая школа, 2000. — С. 426. — 584 с. — 3000 экз. — ISBN 985-06-0081-0

Литература

  • Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 2. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК 621.001.66 (035)
  • Ничипорчик С. Н., Корженцевский М. И., Калачев В. Ф. и др. Глава 13. Подшипники скольжения // Детали машин в примерах и задачах: [Учеб. пособие] / Под общ. ред. С. Н. Ничипорчика. — 2-е изд. — Мн.: Выш. школа, 1981. — 432 с. — ISBN ББК 34.44 Я 73, УДК 621.81 (075.8)
  • Леликов О. П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу "Детали машин". — М.: Машиностроение, 2002. — 440 с. — ISBN 5-217-03077-1, УДК 621.81.001.66, ББК 34.42
  • Иосилевич Г. Б. Детали машин: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов. — М.: Машиностроение, 1988. — 368 с. — ISBN 5-217-00217-4, УДК 62-2(075.8), ББК 34.44

Ссылки


Tags: Шарикоподшипник 809, шарикоподшипник самоустанавливающийся 1312.