Подшипники качения

Все подшипники качения изготавливают из высокопрочных подшипниковых сталей с термической обработкой, обеспечивающий высокую твердость.

Имеют промежуточные тела качения. Заменяют трение скольжения на трение качения.

Состоят из:

1 – наружного кольца

2 – внутреннего кольца

3 – тело качения

4 – сепаратор-удерживает тело качение на определенном расстоянии друг от друга и равномерно распределяет тело качения по окружности, это самый слабый узел подшипника.

Качество сепаратора оказывает заметное влияние на работоспособность подшипника. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. В этом случае кроме трения качения возникает трение скольжения. В этом случае увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты. При повышенных окружных скоростях применяют массивные сепараторы из латуни, бронзы, дюралюминия или пластмассы.

Преимущества подшипников качения:

1. Значительно меньше потери на трение и теплообразования, следовательно, выше КПД. При предварительных расчетах КПД пары подшип6ников принимают (0.95-0.99).

2. Меньше пусковой момент

3. Меньше эксплуатационные расходы и уход.

4. Стоимость ниже, чем у подшипников скольжения из-за массовости и автоматизации.

Недостатки:

1. Значительные габариты, особенно по диаметру и массы.

2. При высоких скоростях и значительных нагрузках имеет ограниченный срок службы.

3. Плохо воспринимать вибрационные и ударные нагрузки

4. Имеют относительно не высокую частоту вращения

Классификация подшипников качения

1. По воспринимаемым нагрузкам: - радиальные - упорные - радиально-упорные

2. По форме тел качения: - шариковые - роликовые Краткая характеристика подшипников Подшипник шариковый радиальный.

Простой дешевый. Служит для восприятия радиальных нагрузок , но могут воспринимать и осевые нагрузки по величине от 40 до 70% от неиспользованной радиальной. Допускают перекос обойм (до 8’), поэтому их можно устанавливать на нежестких валов (осевая нагрузка меньше радиальной).

Подшипники шариковые радиально-упорные.

Н аружное кольцо отличается от радиального шарикового подшипника, контакт происходит под углом , один из бортов наружного кольца срезан.

Беговая дорожка на внешнем кольце расположена под углом, поэтому они могут воспринимать осевые нагрузки одностороннего действия. Но эта нагрузка на 30% больше чем у шарикового радиального подшипника. Осевая нагрузка приложена не к сепараторы а к обойме. c увеличением нагрузки увеличивается грузоподъемность. Для восприятия осевых нагрузок обоих направлений радиально упорные подшипники сдваивают, устанавливают их на валу попарно.

Шариковые радиальные сферические двухрядные самоустанавливающиеся подшипники.

Внутренняя поверхность наружного кольца выполнена сферическими. Внутренняя обойма имеет две дорожки качения. У них выше нагрузочная способность и допускает перекос осей до 3⁰. Служат для установки на нежестких валах, а так же на валах со сложной схемой установки опор. Устанавливают на гибких валах.

Шариковые упорные подшипники.

Служат для восприятия только осевых нагрузок, не допускают перекоса осей. При больших скоростях плохо работают, так как сказывается влияние центробежных сил на шарике. Дорожки качения шарика расположены на торцевых поверхностях колес.

Роликовые подшипники.

Роликовые радиальные подшипников.

Ц илиндрический ролик в сепараторе, ролик на беговой дорожке во внутреннем кольце. Наружная поверхность внутреннего кольца цилиндрическая. Воспринимает только радиальные нагрузки, которая на 90% больше чем у шариковых. Не допускает перекоса обойм. Устанавливая на очень жестких валов. Подшипник имеет большие потери на трение.

Совершенно не воспринимает осевые нагрузки

Роликовые радиально упорные подшипники.

Р олик выполнен коническим. Воспринимают радиальные нагрузки и осевые и одностороннего действия. Требуют жестких валов и регулировки. Угол наружного кольца

Роликовый сферический двухрядные самоустанавливающийся подшипник

Имеет два ряда бочкообразных роликов. Допускают перекос обойм до трех градусов. Используют для нежестких валов. Внутренняя обойма имеет две беговые дорожки. Внутренняя поверхность наружной обоймы сферическая.

В отличии от радиального сферического двухрядного шарикового больше грузоподъёмность но меньше быстроходность

Игольчатые подшипники

Роликовые подшипники с длинными роликами. Имеют только одну обойму, второй обоймой служит поверхность отверстия. Применяют при стесненных габаритах. Имеют высокий коэффициент трения. Осевые нагрузки не воспринемает.

Подшипники качения стандартизованы. По нагрузочной способности подшипники выпускают пяти серий:

1. Сверхлегкая

2. Особо легкая

3. Легкая

4. Средняя

5. Тяжелая

Увеличение грузоподъемности подшипников достигается увеличением тел качения и размером обойм.

По классам точности изготавливают: 0, 6, 5, 4, 2.

| | | | |

1 1,3 2 4 10

С увеличение класса точности существенно увеличивается стоимость подшипника

Наиболее часто используют подшипники нулевого и шестого класса точности.

0-нормальный класс

6-повышенный

5- высокий

4- особо высокий

2- сверх высокий

Для предохранения подшипников от коррозии уменьшении износа и трения применяют смазки.

1. жидкие

2. консистентные (типа вазилина)

3. твердые (основанные на графите)

Работоспособность подшипников

1. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей колец и тел качениея.

2. Износ абразивный (недостаток смазки)

3. Разрушение сепаратора

4. Раскалывание тел качения и обойм

Причины:

Действие ударных нагрузок

Подбор подшипников качения

Методика № 1

Подбор подшипников по статической грузоподъемности применяется при частоте вращения вала до 10 оборотов в минуту. Подбор предупреждает остаточные деформации тел качения и колец

условие

- статическая грузоподъемность подшипника.

Р₀ – эквивалентная статическая нагрузка на подшипник определяется по зависимости:

_{Все нагрузки приводятся к эквивалентным статическим, но не меньше}

Fr, Fa – радиальная и осевая нагрузки.

X₀, Y₀ – коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок (из справочника по типу подшипника). Эти коэффициенты характеризуют способность подшипника воспринимать нагрузки. Например упорные не воспринимает Fr следовательно Xo=0.

Методика № 2

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности предупреждает от усталостного разрушения контактирующей или предусматривает расчет по заданному ресурсу. Выполняют при частотах вращения более 10 об/мин.

Условие подбора:

С – (долговечность) номинальная динамическая грузоподъемность подшипника (выбирается по справочникам).

– расчетная динамическая грузоподъемность подшипника.

L – расчетная долговечность подшипника в миллионах оборотов.

– заданная долговечность подшипника в часах.

n – частота вращения.

показатель степени- z=3 для шариковых подшипников и z=3,33 для роликовых подшипников

Р – эквивалентная нагрузка.

x,y – коэффициенты осевой и радиальной нагрузок (из справочника).

V – коэффициент, характеризующий вращение кольца подшипника. Если вращается внутреннее кольцо, а наружное кольцо неподвижно V=1и наоборот V=1,3 если наружное кольцо вращается.

- коэффициент безопасности, учитывает характер условий приложения внешней нагрузки, (от 1 до 3)

- температурный коэффициент, зависит от температуры смазки в зоне контакта.

3 Методика

подбор подшипника по предельной быстроходности

- предельная допустимая частота вращения, обеспечивающая долговечность(указана в справочнике на подшипник и сравнивают с n-реальной частотой).