17.3. Трение и смазка в подшипниках скольжения.

В зависимости от режима работы подшипника скольжения в нём может наблюдаться полужидкостное или жидкостное трение.

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены

Рис. 17.3

слоем масла (рис. 17.3), толщина h которого больше суммы высот R_z шероховатостей поверхностей.:

> .

Значение коэффициента жидкостного трения находится в пределах f = 0,001 – 0,005.

При полужидкостном трении условие не соблюдается. Полужидкостное трение сопровождается износом трущихся поверхностей даже без попадания внешних абразивных частиц. Значениеf зависит не только от качества масла, но также от материала трущихся поверхностей. Для распространённых атнифрикционных материалов коэффициент полужидкостного трения f = 0,008 – 0,01.

17.4. Практический расчёт подшипников скольжения при полужидкостном трении.

К таким подшипникам относятся подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановками, неустановившимся режимом нагрузки, плохими условиями смазки и др. Эти подшипники рассчитываются:

а) по условному давлению (на износ) – подшипники тихоходные, работающие кратковременно с перерывами:

,

б) по произведению давления на скорость (на нагрев) – подшипники средней быстроходности:

,

где F_r – радиальная нагрузка на подшипник; d – диаметр цапфы (вала);

- длина подшипника; v – окружная скорость цапфы.

По окружной скорости цапфы, по таблицам, составленным на основании опыта эксплуатации подобных конструкций, выбирается материал втулки (вкладыша), а далее допускаемые значения [ p ] и [ pv ].

17.5. Материал вкладыша

Материал вкладыша должен иметь:

1. Малый коэффициент трения f и высокую сопротивляемость заеданию при отсутствии жидкостного трения;

2. Достаточную износостойкость наряду со способностью к приработке;

3. Высокие механические характеристики и особенно высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при ударных нагрузках.

Вкладыши изготовляют: из чугуна, бронз, латуней, баббита, металлокерамики, пластмасс, дерева, резины. При выборе материала также учитывается режим нагрузки и условия эксплуатации.

17.6. Подшипники качения.

Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения (f = 0,0015 – 0,006). При этом упрощается система смазки и обслуживание подшипников, уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке. Конструкция подшипников качения позволяет изготовлять их в массовом количестве как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость производства (в СССР – более миллиарда в год).

К недостаткам их следует отнести:

- отсутствие разъёмных конструкций;

- сравнительно большие радиальные размеры;

- ограниченная быстроходность;

- низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах.

На рис. 17.4 изображены основные типы подшипников качения.

По форме тел качения она разделяются на шариковые и роликовые;

По направлению воспринимаемой нагрузки – на радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.

Рис. 17.4

Радиальные шариковые подшипники 1 (рис. 17.4) – наиболее простые и дешёвые. Они допускают небольшие перекосы вала (до 1/4⁰) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньше радиальных. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.

Радиальные роликовые подшипники 4 (рис. 17.4), благодаря увеличенной контактной поверхности, допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. Аналогичное сравнение можно привести и между радиально-упорными шариковыми 3 и роликовыми 5 подшипниками.

Самоустанавливающиеся шариковые 2 и роликовые 6 подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительные перекосы вала (до 2 – 3⁰). Они имеют сферическую поверхность наружного кольцо и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.

Применение игольчатых подшипников 7 позволяет уменьшить габариты

(диаметр) при значительных нагрузках. Упорный подшипник 8 воспринимает только осевые нагрузки и плохо работает при перекосе оси.

По нагрузочной способности (или по габаритам) подшипники разделяют на семь серий диаметров и ширин: сверхлёгкую, особо лёгкую, лёгкую, лёгкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжёлую;

по классам точности: 0 (нормального класса), 6 (повышенного), 5 (высокого), 4 (особо высокого) и 2 (сверхвысокого).

От точности изготовления в значительной степени зависит работоспособность подшипника, но одновременно возрастает его стоимость:

Класс точности ……….. 0 6 5 4 2

Относительная стоимость 1 1,3 2 4 10

Все подшипники качения изготовляют из высокопрочных сталей с термообработкой, обеспечивающей высокую твёрдость.

Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Вообще-то установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты. При повышенных окружных скоростях (более 10 – 15 м/с) применяют массивные сепараторы из латуни, бронзы, дюралюминия или пластмассы 3 (рис. 17.4).

Каждый тип подшипника имеет свой номер. Последние две цифры номера используются для обозначения внутреннего диаметра. Например: если номер подшипника 208, то его внутренний диаметр равен 08 х 5 = 40 мм).