Подшипники
Лекция 24. Подшипники
Общие сведения. Подшипники служат опорами для валов и осей. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и передают их на раму машины.
По виду трения подшипники подразделяются на подшипники качения и скольжения. Подшипники скольжения применяют в тех случаях, когда невозможно применить подшипник качения или его применение не рационально. К этим случаям можно отнести:
1) разъемные опоры, необходимые по условиям сборки;
2) опоры, работающие с окружными скоростями 
м/с;
3) опоры прецизионных машин;
4) опоры, подверженные значительным толчкам и вибрации;
5) опоры близко расположенных валов;
Рекомендуемые материалы
6) опоры, работающие в агрессивных и загрязненных условиях;
7) опоры вспомогательных и тихоходных механизмов.
В подшипниках качения используются тела качения (шарики и ролики), которые работают на основе трения качения. К основным достоинствам подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения относятся: малые моменты сил трения; меньший расход смазочных материалов; незначительный расход цветных металлов; малые габариты в осевом направлении; значительно меньше теплообразование; более просты в эксплуатации.
К основным недостаткам подшипников качения можно отнести: повышенные диаметральные габариты; высокие контактные напряжения; меньшая способность демпфировать колебания; повышенный шум при высоких частотах вращения.
Подшипники качения (рис. 70) состоят из наружного кольца 1, внутреннего кольца 2, тел вращения 3 и сепаратора, который служит для разделения друг от друга тела качения.
Рис. 70
Подшипники качения стандартизованы и изготовляются централизованно в массовом производстве. В настоящее время они являются основными опорами валов и осей в машиностроении.
Рис. 71
Классификация подшипников качения. По форме тел качения подшипники подразделяются на шариковые (рис. 70) и роликовые подшипники (рис. 71). Роликовые подшипники бывают с короткими цилиндрическими (рис. 71,а), с цилиндрическими витыми (рис. 71,б), с игольчатыми (рис. 71,в), бочкообразными (рис. 71,г) и коническими (рис. 71,д) роликами.
По числу рядов подшипники бывают одно-, двух- и многорядные.
По признаку самоустанавливаемости подшипники делят на самоустанавливающиеся (сферические) и несамоустанавливающие (все кроме сферических подшипников).
По направлению воспринимаемых относительно вала сил подшипники разделяются на типы:
1) радиальные, воспринимающие преимущественно радиальные нагрузки;
2) радиально-упорные, воспринимающие радиальные и не значительные осевые нагрузки;
3) упорно-радиальные, воспринимающие осевые и не значительные радиальные нагрузки;
4) упорные, воспринимающие только осевые нагрузки.
По габаритным размерам подшипники разделяют на размерные серии: по радиальным размерам и по ширине.
По радиальным размерам различают 7 серий: сверх легкая (2 серии), особо легкая (2 серии), легкая, средняя и тяжелая. По ширине имеется 4 серии: особо широкая, широкая, нормальная и узкая.
Работоспособность подшипника зависит от точности изготовления и качества сепаратора. Подшипники выпускают пяти классов точности: нормальный, повышенный, высокий, особо высокий и сверх высокий.
Условное обозначение подшипников качения. Условное обозначение предназначено для маркировки подшипников во время их изготовления. Оно состоит из семи цифр (рис. 72), которые изображают на торце кольца или сепараторе. Каждая цифра или их сочетание характеризует определенный параметр подшипника в зависимости от места, занимаемого в условном обозначении.
Рис. 72
Первые две цифры справа обозначают внутренний диаметр подшипника.
Третья цифра справа характеризует размерную серию по диаметру.
Четвертая цифра справа характеризует тип подшипника. Всего имеется 10 типов подшипника, которые обозначаются цифрами от 0 до 9.
Пятая и шестая цифра справа характеризуют конструкторские особенности подшипника и обозначаются цифрами от 00 до 99.
Седьмая цифра справа обозначает размерную серию по ширине.
Все нули слева до первой значащей цифры не указываются. При расшифровки подшипника слева добавляют нули до семизначного числа.
Рис. 73
Кроме основных знаков условного обозначения (семизначное число) могут быть и дополнительные знаки, которые указывают на температуру отпуска колец (буква Т с цифрой), рекомендуемый смазочный материал (буква С с цифрой), материал сепаратора (буква), класс точности подшипника ( цифра с чертой) и ряд радиального зазора (цифра с точкой). Они располагаются слева или справа от основных знаков условного обозначения. Пример условного обозначения подшипника с дополнительными знаками приведен на рис. 73.
Кинематика подшипников качения. Подшипник (рис. 74) представляет собой по существу планетарный механизм, в котором водилом является сепаратор, тела качения заменяют сателлиты, а функцию центральных колес выполняют кольца подшипника. Скорость точки контакта 
кольца 1 с шариком 2 равна 
.
Рис. 74
Скорость центра шарика или скорость сепаратора 
Угловая скорость сепаратора
Из последней формулы видно, что угловая скорость сепаратора зависит от диаметра тела качения. В связи с этим разноразмерность
Рис. 75
тел качения в комплекте подшипника к отставанию от сепаратора одной части тел качения и набеганию на него другой части, что вызывает его износ и приводит к разрушению.
Динамика подшипников качения. На каждое тело качения действует центробежная сила 
На работоспособность радиальных и радиально-упорных подшипников (рис. 75,а) центробежная сила практически не влияет, так как она разгружает внутреннее кольцо и нагружает наружное менее нагруженное. Ее действие возрастает только для высокоскоростных подшипников.
Центробежные силы особенно оказывают неблагоприятное воздействие на опорные подшипники (рис. 75,б), так как они расклинивают кольца и давят на сепаратор, в результате чего увеличивается трение и износ.
Подбор подшипников по динамической грузоподъемности. Выбор подшипников качения производят по номинальной долговечности 
и по эквивалентной динамической нагрузке 
. Расчетная динамическая грузоподъемность 
определяется по зависимости:
где 
для шарикоподшипников; 
для роликоподшип- ников.
По полученному расчетному значению динамической грузоподъемности по каталогу выбирают требуемый подшипник. При этом должно выполняться условие
где 
- динамическая грузоподъемность по каталогу.
Под динамической грузоподъемностью радиальных и радиально-упорных подшипников понимают постоянную нагрузку (в ньютонах), которую может выдержать подшипник с неподвижным наружным кольцом в течение номинальной долговечности в 1 млн. оборотов.
Под динамической грузоподъемностью упорных и упорно-радиальных подшипников понимают постоянную центральную осевую нагрузку (в ньютонах), которую может выдержать подшипник в течение номинальной долговечности в 1 млн. оборотов одного из колец.
Эквивалентная динамическая нагрузка для радиальных и радиально-упорных подшипников – такая условная постоянная Радиальная нагрузка, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутреннем кольцом и неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую подшипник будет иметь при действительных условия нагружения и вращения.
Эквивалентная динамическая нагрузка для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет – постоянная центральная осевая нагрузка при вращающемся кольце, закрепленном на валу, и неподвижным кольце в корпусе.
Эквивалентная динамическая нагрузка определяется по формуле:
где 
коэффициент радиальной нагрузки;
коэффициент осевой нагрузки;
коэффициент вращения, зависящей от того какое кольцо вращается;
радиальная нагрузка;
Лекция "14 Православие и католицизм" также может быть Вам полезна.
осевая нагрузка;
коэффициент безопасности;
температурный коэффициент.
Если подшипник принят по конструктивным соображениям, то расчетом определяют его номинальную долговечность
где 
частота вращения вала.
