Файл: Подшипники качения и скольжения. Классификация виды отказов, расчеты.docx
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 11
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
ФГБОУ «ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Авиамашиностроения и транспорта
Кафедра конструирования и стандартизации в машиностроении
Реферат на тему: «Подшипники качения и скольжения.
Классификация виды отказов, расчеты»
Выполнил: студент группы
НДДБз 18-1
Бородин В.Д.
Номер зачетной книжки:18150368
Проверил: канд. техн. наук, доцент Королев П.В.
Иркутск 2022г.
Содержание
Введение
1.Подшипники качения
1.2.Расчет подшипников качения
2.Подшипники скольжения
2.1.Расчет подшипников скольжения
Список литературы
Введение
Подшипник (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
Подшипники используются с древних времён. В зависимости от условий эксплуатации механизмов и машин (скорость движения, нагрузки, температура окружающей среды, фин. затраты) выбираются при помощи расчета определённые типы подшипников которые изготавливаются из различных материалов.
Назначение подшипника - уменьшение трения между движущейся и неподвижной частями механизма, т.к. с трением связаны износ, нагрев и потеря энергии.
1.Подшипники качения.
По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:
-
подшипники качения; -
подшипники скольжения;
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 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.
Тела качения контактируют с наружным и внутренним кольцом, что при вращении приводит к трению проскальзывания. Потери энергии связаны с трением скольжения тел качения о сепаратор, внутренним трением в материале контактирующих тел (упругие деформации), сопротивлением смазки.
Классифицируются:
-по телам качения: шариковые, роликовые (цилиндрические, конические, игольчатые, витые, бочкообразные, бочкообразные конические).
-по типу нагрузки: радиальные (нагрузка перпендикулярно оси вращения); радиально-упорные (нагрузка перпендикулярно и вдоль оси вала); упорные (нагрузка вдоль оси вала); линейные (обеспечивают движение вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или не возможно); шариковые винтовые передачи (сопряжение винт-гайка через тела качения).
-по числу тел качения (одно-, двух- и многорядные).
- по способности компенсировать несносность вала и подшипника (обычные и самоустанавливающиеся).
В шарикоподшипниках - точка контакта (меньше коэффициент трения). В роликоподшипнике - линия контакта (больше коэффициент трения).
Поэтому при одинаковых габаритах шарикоподшипники допускают большую скорость вращения, но воспринимают меньшую нагрузку, чем роликоподшипники.
Достоинства подшипников качения:
-высокая скорость вращения;
-выдерживают большие нагрузки;
-небольшая ширина (осевой размер);
-умеренные требования по смазке;
-большой диапазон рабочих температур (спец подшипники до 1000ос).
Недостатки подшипников качения:
-высокая стоимость;
-сложность в изготовлении;
-большие радиальные размеры.
Применяемые материалы:
В основном подшипники изготавливают из высокоуглеродистой низколегированной стали (наружные и внутренние кольца, тела качения подвергаются закалке), низкоуглеродистой стали, латунь (сепаратор, защитные шайбы). Для работы при динамической нагрузке кольца и ролики изготавливают из низкоуглеродистой низко/средне легированной стали, подвергаемой поверхностному насыщению углеродом, т.е. цементацией (структура цементит): поверхностный слой после закалки и отпуска твёрдый, износостойкий, а сердцевина вязкая, упругая (такие подшипники используются в прокатных станах, буксовых узлах ж.д. вагонов, шасси самолётов).
В последнее время применяются и другие материалы: керамика, фторопласт, текстолит. Высокие нагрузки, неправильная установка и плохая герметизация приводит к дефектам (выкрашивание, износ колец и тел качения; разрушение сепаратора) и выходу подшипника из строя.
Расчет проводится для подбора подшипника по статической, динамической нагрузке при определённой скорости вращения, и др. характеристик.
Технические параметры (размеры, качество поверхности, твёрдость и материалы деталей подшипников) и эксплуатационные характеристики (скорость об/мин, нагрузка, температурный режим) определяются различными ГОСТ. В обозначении указывается диаметр отверстия, тип и конструктивные особенности, материал.
1.2Расчет подшипников качения.
Выполняют расчет подшипников на долговечность по усталостному выкрашиванию и на предотвращение возникновения пластических деформаций.
При постоянном режиме расчет подшипников ведут по эквивалентной динамической нагрузке с учетом характера и направления действующих сил. Принимают такую эквивалентную нагрузку, при которой обеспечивается та же долговечность подшипника, что и в действительных условиях нагружения.
Для радиальных и радиально-упорных
Р = (XVFr + YFa) Kб KТ,
где Fr, Fa – соответственно радиальная и осевая нагрузки на подшипник, Н;
Х, Y - коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок;
V - Коэффициент вращения: при вращении внутреннего кольца V = 1, наружного - V = 1,2;
Кб - коэффициент безопасности: Кб = 1 при спокойной нагрузке, Кб = 2,5…3 при сильных ударах;
КТ – температурный коэффициент, при нагреве подшипникового узла до 125° С КТ = 1.
Грузоподъемность подшипников характеризуется базовой динамической грузоподъемностью С и базовой статической грузоподъемностью С0.
Под базовой динамической грузоподъемностью подшипника понимают радиальную или осевую нагрузку, которую он может выдержать при долговечности в 1 млн. оборотов. Базовой считают долговечность при 90-процентной надежности.
Расчетная долговечность выражается числом его оборотов L (в миллионах) или часов работы LH, при которых на рабочих поверхностях у 90 % подшипников из партии не должно появляться признаков усталости металла (выкрашивания, отслаивания).
Долговечность подшипника определяют по эмпирическим зависимостям:
и 
, где С - динамическая грузоподъемность подшипника, кН;
Р - динамическая эквивалентная нагрузка, кН;
р - показатель степени, равный 3 для шарикоподшипников и 10/3 для роликоподшипников;
n - частота вращения подшипника, мин-1.
2.Подшипники скольжения.
Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника.
По направлению воспринимаемых нагрузок подшипники скольжения разделяют на две основные группы: радиальные, предназначенные для восприятия нагрузок, перпендикулярных к оси вала, и упорные для восприятия осевых нагрузок. При совместном действии радиальных и относительно небольших осевых нагрузок преимущественно применяют совмещенные опоры, в которых осевые нагрузки воспринимаются торцами вкладышей. Применяют также подшипники скольжения вместе с подпятниками качения.
Для работы без износа или с малым износом подшипники должны смазываться. Доминирующее распространение имеют подшипники с жидкостной смазкой, которым в общей части посвящена настоящая глава. Применяют также подшипники из самосмазывающихся материалов, с твердосмазочными покрытиями, с пластичными и газообразными смазочными материалами.
Для того чтобы между трущимися поверхностями мог длительно существовать масляный слой, в нем должно быть избыточное давление, которое самовозникает в слое жидкости при вращении цапфы (гидродинамическая смазка) или создается насосом (гидростатическая смазка). Основное практическое применение имеют подшипники с гидродинамической смазкой.
Классификация подшипников скольжения
1.По направлению воспринимаемой нагрузки:
1)радиальные - воспринимают нагрузку в радиальном направлении
2)упорные (осевые) - воспринимают нагрузку в осевом направлении
При совместном действии радиальных и осевых нагрузок применяют совмещенные опоры, в которых осевую нагрузку воспринимают торцы вкладышей или специальные гребни.
2.По принципу образования подъемной силы в масляном слое:
1)гидродинамические - избыточное давление в масляном слое создается за счет затягивания масла в клиновой зазор при относительном движении поверхностей. Более простые, чем с гидростатической смазкой.
2)гидростатические - давление создается насосом.
Области применения подшипников скольжения
Подшипники скольжения применяются:
1. при ударных и вибрационных нагрузках
2. при особо высоких частотах вращения
3. для точных опор с постоянной жесткостью
4. для опор с малыми радиальными размерами
5. для разъемных опор
6.для особо крупных и миниатюрных опор
7. при работе в экстремальных условиях (высокие температуры, абразивные и агрессивные среды)
8. для неответственных и редко работающих механизмов
Подшипники скольжения широко применяют в двигателях внутреннего сгорания, паровых и газовых турбинах, насосах, компрессорах, центрифугах, прокатных станах, в тяжелых редукторах и других машинах.
2.1Расчеты подшипников скольжения.
Основными причинами разрушения подшипников скольжения, как сказано выше, является износ и заедание, поэтому основные расчеты сводятся к устранению этих причин.
Для оценки работоспособности подшипников, работающих при полужидкостном и граничном трении, служат удельное давление на поверхности подшипника и цапфы вала p и удельная работа сил трения pv, где v - окружная скорость поверхности цапфы.
