17. Подшинники.
Подшипники служат опорами валов и вращающихся осей. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и сохраняют заданное положение оси вала. Во избежание снижения кпд механизма потери в подшипниках должны быть минимальными. От качества подшипников в значительной степени зависит работоспособность и долговечность машины.
Подшипники классифицируются по виду трения и воспринимаемой нагрузке.
По виду трения различают: подшипники скольжения и подшипники качения.
По воспринимаемой нагрузке различают подшипники: радиальные, упорные и радиально-упорные, которые предназначены для восприятия, соответственно, радиальной, осевой и одновременно радиальной и осевой сил.
17.1. Подшипники скольжения.
Опорный участок вала называют цапфой. Форма рабочей поверхности
Рис. 17.1
подшипника скольжения может быть цилиндрической (рис. 17.1, а), плоской (рис. 17.1, б), конической (рис. 17.1, в) или шаровой (рис. 171, г). Цапфу, передающую радиальную нагрузку, называют шипом, если она расположена на конце вала, и шейкой при расположении в середине вала.
Пример конструктивного оформления подшипника изображён на рис. 17.2.
Основным элементом подшипника является вкладыш 1 с тонким слоем
Рис. 17.2
антифрикционного материала на опорной поверхности. Вкладыш устанавливают в специальном корпусе подшипника 2 или непосредственно в корпусе машины.
Область применения подшипников скольжения в современном машиностроении сократилась в связи с распространением подшипников качения, однако, в некоторых случаях они незаменимы:
разъёмные подшипники, необходимые по условиям сборки, например для коленчатых валов;
высокоскоростные подшипники (v > 30м/с);
подшипники прецизионных машин;
подшипники, работающие в особых условиях (воде, агрессивных средах и т.п.);
подшипники дешёвых тихоходных механизмов и некоторые др.
Условия работы и виды разрушения подшипников скольжения.
Вращению цапфы в подшипнике противодействует момент сил трения. Работа сил трения нагревает подшипник. От поверхности трения теплота отводится через корпус подшипников и вал, а также уносится смазывающей жидкостью. Для установившегося режима работы существует тепловое равновесие: теплоотдача равна тепловыделению. При этом устанавливается определённая температура. Эта температура не должна превышать некоторого предела, допускаемого для данного материала вкладыша и сорта масла. С повышением температуры понижается вязкость масла и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. В конечном результате заедание приводит к выплавлению вкладыша.
Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения.
Кроме того, работа подшипника сопровождается износом вкладыша и цапфы, что нарушает правильную работу механизма и самого подшипника.
При действии переменных нагрузок (поршневые машины) поверхность вкладыша может выкрашиваться вследствие усталости. Усталостное выкрашивание свойственно подшипникам с малым износом и наблюдается довольно редко.
В случае действия больших кратковременных перегрузок ударного характера подшипники могут хрупко разрушаться (баббиты и некоторые пластмассы).
Современный расчёт подшипников скольжения выполняется с учётом первых двух причин:
Расчёт на износ р (ограничение удельных давлений);
Расчёт на нагрев (pv).