Подшипники качения

Подшипники, работающие по принципу трения качения называют подшипниками качения, они имеют тела качения. Конструкция подшипников качения позволяет изготавливать их в массовых количествах как стандартную продукцию, что снижает их стоимость.

3.16.1. Классификация подшипников качения

По направлению воспринимаемой нагрузки – на радиальные, упорные и радиально-упорные; по форме тел качения – шариковые (а), роликовые (б, в), игольчатые (г), витые (д), конические (е, з), бочкообразные (ж) (Рис. 3.39); по количеству рядов тел качения – одно, двух рядные, по нагрузочной способности подшипники разделяют на пять серий диаметров: сверхлегкую, особолегкую, легкую, среднюю и тяжелую.

а) б) в) г)

д) е) ж) з)

Рис. 3.39. Тела качения

Все подшипники качения изготавливают из высокопрочных специальных подшипниковых сталей (высокоуглеродистых, легированных).

Основные типы подшипников качения: радиальный однорядный шариковый (а), радиальный двурядный шариковый (б), радиально-упорный однорядный шариковый (в), двурядный радиальный роликовый (г), радиальный однорядный витой (д), радиально-упорный однорядный конический (е), упорный однорядный шариковый (ж), упорный двурядный шариковый (з), упорный однорядный конический (и) (Рис. 3.40).

а) б) в) г) д) е)

ж) з)

и)

Рис. 3.40. Основные типы подшипников качения

3.16.2. Устройство подшипника качения

В большинстве случаев подшипник качения состоит из наружного (1) и внутреннего (2) колец с дорожками качения, тел качения (3) и сепаратора (4), удерживающего тела качения на определенном расстоянии друг от друга (Рис. 3.41). В некоторых случаях одно или оба кольца могут отсутствовать, тогда тела качения перемещаются непосредственно по дорожкам качения вала или корпуса.

Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом кроме трения качения, возникает трение скольжения, увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, т.к. сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. Их изготавливают из стали, латуни, бронзы или пластмассы.

Рис. 3.41. Схема

подшипника качения

Для смазки подшипников применяются пластичные смазки и жидкие масла. Жидкие смазки более эффективны, т.к. они кроме своей главной функции – уменьшение потерь на трение еще и охлаждают подшипник.

3.16.3. Виды разрушений подшипников качения

1) Усталостное выкрашивание – наблюдается у подшипников после длительного времени их работы в нормальных условиях.

2) Износ колец (дорожек качения)– наблюдается при недостаточной защите от пыли и грязи.

3) Разрушение сепараторов – одна из главных причин выхода из строя быстроходных подшипников качения.

4) Раскалывание колец и тел качения – связано с ударными и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом.

5) Остаточные деформации – на беговых дорожках в виде лунок, наблюдается у тяжелонагруженных подшипников.

3.16.4. Подбор подшипников качения

Стандартом ограничено число типов и размеров подшипников. Это позволило рассчитать и экспериментально установить грузоподъемность каждого типоразмера подшипников.

При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным методикам.

Различают подбор подшипников:1) по статической грузоподъемности при частоте вращения n ≤ 1 об/мин., он выполняется по условию:

, (3.77)

где Р₀ – расчетная эквивалентная статическая нагрузка, Н,

С₀ – статическая грузоподъемность стандартных подшипников, выбирается из таблиц.

2) по динамической грузоподъемности при n > 1 об/мин., он выполняется по условию:

С_р≤ С_ном. (3.78)

где С_р и С_ном – соответственно расчетная и номинальная грузоподъемность подшипника.

Номинальная динамическая грузоподъемность для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая постоянная радиальная нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение номинального срока службы, исчисляемого в один миллион оборотов внутреннего кольца без появления признаков усталости материала любого кольца или тела качения.

Муфты

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для кинематической и силовой связи отдельных частей машины.

Муфты используются для: 1) Соединение валов, 2) Включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты). 3) Для предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты), 4) Для компенсации вредного влияния несоосности валов, связанной с неточностью монтажа (компенсирующие муфты). 5) Для уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и др.

Рис. 3.42. Классификация механических муфт

В курсе деталей машин мы будем изучать только механические муфты.

В общем случае муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт, и соединительных элементов.

В с/х машиностроении наиболее распространены следующие виды муфт – глухие, упругие, предохранительные и компенсирующие.

Муфты глухие – образуют жесткое и неподвижное соединение валов. Примеры – втулочная и фланцевая (Рис. 3.43).

Рис. 3.43. Фланцевая муфта

Муфты упругие – служат для компенсации рывков и ударов, возникающих при пуске и остановке машины, а также при периодическом изменении нагрузки, к ним относятся: упругая со звёздочкой (а), упругая втулочно-пальцевая (б) (Рис. 3.44).

а) б)

Рис. 3.44. Муфты упругие.

Муфты предохранительные – служат для предохранения машины от перегрузки и заклинивания, к ним относятся: обгонная роликовая (а), предохранительная со срезным штифтом (б) (Рис. 3.45).

а) б)

Рис. 3.45. Муфты предохранительные

Муфты компенсирующие – служат для компенсации несоосности валов, связанной с неточностью монтажа, а также для соединения валов расположенных под углом к друг другу, к ним относятся: зубчатая муфта (а), шарнирная компенсирующая муфта (б) (Рис. 3.46).

а) б)

Рис. 3.46. Компенсирующие муфты

3.17.1. Выбор муфт

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Т (Н∙м) установленный стандартом. Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту Т_р, который должен быть в пределах номинального:

. (3.79)

где К_р – коэффициент режима нагрузки,

Т – вращающий момент на соответствующем валу редуктора,

Т_ном – номинальный момент муфты (выбирается из таблиц).