Достоинства / недостатки подшипников скольжения

Подшипники скольжения легче и проще в изготовлении, чем подшипники качения, бесшумны, обладают постоянной жесткостью и способностью работать практически без износа в режиме жидкостной и газовой смазки, хорошо демпфируют колебания. К недостаткам подшипников скольжения можно отнести сложность системы смазки для обеспечения жидкостного трения, необходимость применения цветных металлов, повышенные пусковые моменты и увеличенные размеры в осевом направлении. При работе с жидкими и пластичными смазочными материалами температура подшипника не может превышать 150 °С . Однако некоторые самосмазывающиеся материалы допускают работу при температурах до 700 °С.

28. Подшипники качения, их классификация. Условия, определяющие выбор типа подшипника. Инженерная методика подбора подшипников качения.

Подшипники качения представляют собой готовый узел, основными элементами которого являются тела качения — шарики 3 или ролики, установленные между кольцами 1 и 2 и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором 4. При работе подшипника тела качения катятся по желобам колец — дорожкам качения. Одно из колец подшипника (как правило наружное) в большинстве случаев неподвижно. Распределение радиальной нагрузки между телами качения, находящимися в нагруженной зоне (ограниченной дугой не более 180°), неравномерно вследствие неодинаковых контактных деформаций колец и различных тел качения. На размер зоны нагружения и неравномерность распределения на грузки оказывают влияние величина радиального зазора в подшипнике и жесткость корпуса. В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипника кольца отсутствуют и тела качения катятся по дорожкам качения, образованным непосредственно на цапфе и в корпусе (в блоке зубчатых колес). Твердость, точность и шероховатость поверхности дорожек качения должны быть такими же, как у подшипниковых колец. Подшипники качения стандартизованы и широко распространены во всех отраслях машиностроения. Их изготавливают в больших количествах на крупных специализированных заводах. Достоинства: 1.Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства. 2. Малые потери на трение и незначительный нагрев при работе (потери на трение при пуске и при установившемся режиме работы практически одинаковы). 3.Высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин. 4.Малый расход дефицитных цветных металлов при изготовлении и смазочного материала при эксплуатации. 5.Малые осевые размеры, простота монтажа и эксплуатации. Недостатки. 1.Большие радиальные размеры. 2.Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам. 3.Большое сопротивление вращению, шум и низкая долговеч­ность при высоких частотах вращения.

Подшипники качения классифицируют по следую­щим основным признакам. по форме тел качения — шариковые и роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими, коническими, бочко­образ­ными, игольчатыми и виты ми роликами; по направлению действия воспринимаемой нагрузки — радиальные, радиальноупорные, упорные и упорно­радиальные; по числу рядов тел качения — одноряд­ные, двухрядные и многорядные; по основным конструктивным признакам — самоустанавлива­ющиеся (например, сферические самоустанавлива­ются при неточном угловом расположении осей вала и отверстия в корпусе) и несамоустанавливающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца и др.

При проектировании машин подшипники качения подбирают по таблицам каталога. Расчет радиальных и радиальноупорных подшипников на долговечность проводят по динамической радиальной грузоподъем­ности. Базовая динамическая радиальная грузо­подъем­ность подшипника Сr представляет собой радиальную нагрузку в Н, которую подшипник может воспринимать при базовой долговечности, составляющей 106 оборотов внутреннего кольца. Значение Сr заранее определено и указано в каталогах для каждого типоразмера подшипника. Долговечность подшипника качения L определяется усталостным выкрашиванием поверхностей качения. Показателем долговечности служит ресурс подшип­ника, т.е. наработка до предельного состояния, выраженная в миллионах оборотов (млн. об) или в часах (ч). Базовую долговечность L10 в млн. об. определяют при 90%й надежности (отсюда индекс 10=100 – 90 в обозначении): L10=(Cр r / RE) p , где р — показатель степени кривой усталости; р=3 для шариковых и р=3,33 для роликовых подшипников. Базовая долговечность подшипника L10 распространяется на обычные подшипниковые стали при нормальных условиях эксплуатации (правильной установке подшипника, правильно выбранном способе смазывания, защите от проникновения инородных тел и др.). При отличии свойств матери ала или условий эксплуатации от обычных, а также при повышенных требованиях к надежности определяют скорректированную расчетную долговечность. Скорректированная по уровню надежности и условиям применения подшипника расчетная долговечность (ресурс)

Эквивалентная нагрузка. В большинстве случаев радиальные и радиальноупорные подшипники подвержены совместному действию радиальной и осевой сил. Кроме того, условия работы подшипников разнообразны и могут различаться по величине кратковременных перегрузок, рабочей температуре, вращению внутреннего или наружного колец. Влияние всех этих факторов на работоспособность подшипников учитывают введением в расчет эквивалентной динамической радиальной нагрузки. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка RE для радиальных и радиальноупорных подшипников — это такая постоянная радиальная сила, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним и неподвижным наружным кольцами обеспечивает такие же ресурс и надежность, как и при действии сил в условиях эксплуатации.

29 Сварные соединения. Классификаци. Сварные соединения — наиболее распространен ный тип неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагрева деталей в зоне их соединения. Применяют раз личные виды сварки. Наибольшее распространение получили электрические, основными из которых являются дуговая и контактная сварка. При дуговой сварке металл в зоне соединения доводится до расплавления. Достоинства: 1.Невысокая стоимость соединения вследствие малой трудоемкости сварки и простоты конструкции сварного шва. 2.Сравнитель­но небольшая масса конструкции. 3.Герметичность и плотность соединения. 4.Возможность автомати­за­ции процесса сварки. 5.Возможность сварки толстых профилей. Недостатки. 1.Невысокое качество сварного шва. Применение автоматической сварки в значительной мере устраняет этот недостаток. 2.Трудность контроля качества сварного шва. 3.Коробление деталей из-за неравномерности нагрева в процессе сварки. 4.Невысокая прочность при переменных режимах нагружения. Сварной шов является сильным концентратором напряжений.

Стыковые соединения. Простые и наиболее надежные из всех сварных соединений, их рекомендуют в конструкциях, подверженных воздействию переменных напряжений. На рис. 2.1, а–г показаны различные варианты стыковых швов, выполненных ручной дуговой сваркой при различной толщине соединяемых элементов. При автоматической сварке происходит более глубокое проплавление металла, шов образуется в основном за счет основного металла, а не металла электрода как при ручной сварке. Возвышение стыкового шва над основным металлом является концентратором напряжений. Поэтому в ответственных соединениях его удаляют механическим способом. Нахлесточные соединения. Их выполняют угловыми швами с различной формой сечения: нормальные, профиль которых представляет собой равно бедренный треугольник; вогнутые применяют в ответственных конструкциях при переменных нагрузках, так как вогнутость обеспечивает плавный переход, вслед­ствие чего снижается концентрация напряжений. Вогнутый профиль полу чают последующей механической обработкой шва, что повышает стоимость соединения; выпуклые — нерациональны, так как вызывают повышенную концентрацию напряжений; специальные, профиль которых представляет не равнобедренный прямоугольный треугольник, применяют при переменных нагрузках. За катет шва k принимают катет вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника. В большинстве случаев значение k принимают равным толщине 5 свариваемых деталей, но не менее 3 мм. Угловые швы бывают: лобовые, расположенные перпендикулярно линии действия силы F; фланговые, расположенные параллельно линии действия силы F;

Преимущества стыкового сварного соединения по сравнению с соединениями других типов: возможность сварки элементов неограниченной толщины; более высокая прочность сварных соединений; минимальный расход металла на образование сварного соединения; надежность и удобство контроля. Недостатки - более точные соединения под сварку, что иногда сложно. В соединении с разделкой часть кромки оставляют нескошенной (притупление). При односторонней разделке притупление расположено внизу соединения, при двусторонней - в середине соединения. Отсутствие притупления приводит к образованию прожогов при сварке по стыку соединения. При толщине свариваемых элементов до 6 мм скос кромок не требуется.