Подшипники качения

Подшипники качения.

1.Общие сведения.

Подшипники качения (ПК) – опоры валов. Вращающихся осей, в которых реализуется трение качения.

Передача нагрузок со стороны валов на корпус и обеспечение вращения вала – назначение ПК.

            1          3

4

2

Рекомендуемые материалы

                                       D

                  B            d

 

1- наружное кольцо;

2- внутреннее кольцо;

3- тело качения (шарик или ролик);

4-  сепаратор.

Основные размеры: внутренний и внешний диаметры.

Твердость колец до HRC63.

 Достоинства: (по сравнению с подшипниками скольжения)

1. Низкая себестоимость (изделие массового производства).

2. Малые потери на трение при пуске и вращении.

3. Высокий КПД (более 0.99).

4. Высокая износоустойчивость при малом расходе смазочного материала.

5. Нет необходимости в применении дорогих антифрикционных материалов.

Недостатки:

1. Ограниченная быстроходность из-за нагрева.

2. Чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.

3. Большие радиальные габариты.

4. Невозможность использования без уплотнения.

Классификация ПК.

1. По форме тел качения.

а) шариковые

Достоинства:

1. min потери на трение;

2. более быстроходные;

3. при сборке допускают менее точную установку валов (перекос валов 15”)

Недостатки:

1. меньшая нагрузочная способность (связано с площадью контакта);

2. прогибы вала под нагрузкой в опорах больше.

б) роликовые

 -цилиндрические

 - конусные 

 -  бочкообразные                          

   

 - игольчатые                                   (l/d>10)

Достоинства:

1. большая нагрузочная способность;

2. меньшие прогибы вала под нагрузкой.

Недостатки:

1. большие потери на трение;

2. менее быстроходные;

3. при сборке допускают более точную конструкцию (перекос вала 2”).

2.По направлению воспринимаемой нагрузки.

 а) радиальные ( для восприятия радиальных нагрузок)

                                                                          

                                                                         

         неразборный                                       разборный

 радиальный шариковый                     радиальный роликовый

 

б) радиально-упорные

                                                                

                                                                            

       неразборный                             разборный

радиально-упорный                   радиально - упорный

      шариковый                            роликовый конический

 в) упорные (воспринимают только осевые нагрузки)

3.По числу рядов тел качения.

а) однорядные

б) двухрядные

4.По допускаемому перекосу.

 а) простые ;

б) самоустанавливающиеся

5.По нагрузочной способности.

Подшипники каждого типа при одном и том же внутреннем диаметре разделены на серии:

                             тяжелая

                             средняя

                             легкая

d

Обозначение подшипников качения.

   3          6            2         0         4

какая-либо                          умножить на 5-получаем

конструктивная                  диаметр подшипника

особенность

        тип подшипника

        0-шариковый радиальный

        7-роликовый

        радиально-упорный

                      серия  

                      «2» -легкая

                      «3» -средняя

                      «4» -тяжелая

 ПК206                                                     ПК7305

   d=30                                                          d=25

  серия легкая                                           серия средняя

шариковый радиальный                   радиально-упорный               

                                                                   роликовый

2.Критерии работоспособности подшипников качения.

Причины выхода из строя:

- при длительной работе быстроходных валов: усталостное выкрашивание тел качения и колец; переменные кратковременные перегрузки;

- при кратковременных перегрузках быстроходных валов;

- при крайне малой частоте вращения валов ;

- при качательном вращении: пластическая деформация тел качения и колец;

- износ и разрушение сепаратора.

Т.о. основным критерием работоспособности подшипников качения является прочность (усталостная и статическая) по контактным напряжениям.

Расчет ПК на контактную и усталостную прочность ведется по динамической грузоподъемности , а на статическую контактную прочность - .

3. Расчет ПК по динамической грузоподъемности (проводится для быстроходных валов).

Динамическая грузоподъемность  - это радиальная нагрузка, при которой ПК работает без усталостного выкрашивания в течение 1млн.об.

Для каждого подшипника  приведено в справочнике. Расчет сводится к определению долговечности ПК, выражают либо в [млн/об], либо в .

, где n- частота вращения,

, где

С- динамическая грузоподъемность;

р- эквивалентная нагрузка на ПК;

q- показатель степени [ зависит от типа подшипника (3-для шарикового, 10/3 – для роликового)].

Т.о. условие работоспособности ПК по динамической грузоподъемности записывается в виде:

  (1), где

- заданный срок службы подшипника в часах.

Проектный расчет подшипника проводится по формуле (1), при их равенстве и выразив С, получим

  

Понятие об эквивалентной нагрузке на ПК.

Эквивалентная нагрузка - это условная постоянная радиальная нагрузка, которая обеспечивает ту же долговечность ПК, какую он будет иметь при действительных условиях нагружения и вращения.

                                                                           

                              

                                                                

                                              Þ

- радиальная и осевая нагрузка на подшипник;

- коэффициент вращения (учитывает какое кольцо вращается)

    V=1- внутреннее кольцо;

    V=1.2- внешнее кольцо.

- коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузки, зависят от отношения , предельное значение - параметр осевого нагружения.

Если .

Если  берутся в таблицах.

Т.о. параметр осевого нагружения е приводится в справочнике в зависимости от типа подшипника и отношения  . Физический смысл е – определяет «чувствительность» ПК к осевой нагрузке, определяет дополнительные осевые составляющие в радиально-упорных подшипниках.

- учитывает характер нагрузки (ударная, спокойная и т.д.);

- учитывает температуру подшипника (при ).

4.Расчет ПК по статической грузоподъемности.

Проводится в случае кратковременных перегрузок быстровращающихся валов при расчете ПК с частотой вращения менее 1об/мин, а также при качательном движении.

Статическая грузоподъемность  - это радиальная нагрузка, при которой общая пластическая деформация тел качения и колец не превышает .

 

                               d

  - статическая эквивалентная нагрузка

- нагрузка на подшипник;

- коэффициенты (по таблицам).

5.Определение нагрузок на подшипники качения.

а) определение радиальных нагрузок

Для радиальных и радиально-упорных подшипников радиальные нагрузки определяются одинаково.

Определяются как суммарные радиальные реакции опор из уравнения равновесия.

б) определение осевых нагрузок

-для радиальных подшипников, осевая нагрузка равна внешней осевой силе и определяется схемой закрепления подшипников.

         1                              2                      1                           2

     «враспор»                                                     «врастяжку»

                                                                 

- для  радиально-упорного

особенностью определения осевых сил является наличие дополнительной осевой составляющей из-за угла контакта.

                      

       S

                                   S

                                        

                              

Вместе с этой лекцией читают "Система психических процессов".

                  

                                        

Т.о. осевые силы в радиально-упорном подшипнике в зависимости от схемы закрепления  и соотношения   и  определяются по таблицам.