Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Аналогичное сравнение можно провести и между радиально- упорными шариковыми 3 и роликовыми 5 подшипниками. 326 Ь11р:ИшгзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Самоустанавливающиеся шариковые 2 и роликовые б подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2...3"). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца 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 нагрузочиой способности (или по габаритам) подшипники разделяют на семь серий диаметров и ширин: сверхлегкую, особо легкую, легкую, легкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжелую; 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 О б 5 4 2 Относительная стоимость (приближенно) ..... ! 1,3 2 4 10 Все подшипники качения изготовляют из высокопрочных подшипниковых сталей с термической обработкой, обеспечивающей высокую твердость. Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Сепараторы разделяют и направляют тела качения. 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, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. 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.
16.13). ~ 16.7. Условия работы подшипника качения, влняющне на его работоспособность Распределенне нагрузки между телами качения. По условию равновесия (рис. 16.14), Е,=Е +2Е,сояу+2Г,соь2у+ ... +2Г„сому, (!6.17) где у=360" /; — число шариков. В уравнение (16.17) входят только те члены„для которых угол пу меньше 90', так как верхняя половина подшипника не нагружена.
Исследование зависимости между силами Го, Е,, Е,, Г„с учетом контактных' деформаций при условии абсолютной точности размеров шариков и колец и отсутствии 327 Ьйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 5„ радиального зазора позволило установить Г, = Г сов"'у, ..., Г„= Р, соь"'п у.
!г Подставляя эти значения в форму- лу (16.17) и решая относительно Ео, г! ь г! получаем О Р' = Е /(1+2соь5!~у+2соя "~2у+ ... + Рис !6. !4 +2соя"'и у). (16.18) Подсчитано, что отношение ~/(1+ 2 сов"'у+ 2сов"'2у+ ... ... +2соя"'и у) ъ4,37 для любого числа шариков, встречающегося в подшипнике. При этом Ро =4,37Г,/г. Вводя поправку на влияние радиального зазора и неточности размеров деталей, практически принимают Ро = 5 Р; /2, Уи = (5Рг сов пу)/у. (16.19) Нетрудно понять, что распределение нагрузки в значительной степени зависит от размера зазора в подшипнике и точности геометрической формы его деталей. Поэтому к точности изготовления подшипников качения предъявляют высокие требования.
Зазоры увеличиваются от износа подшипника в эксплуатации. При этом прогрессивно ухудшаются условия работы вплоть до разрушения подшипника. Контактные напряжения в деталях подшипников. При известных Е„, Е,, ..., Р'„можно определить контактные напряжения в подшипнике. Расчетные формулы для соответствующих случаев контакта можно найти в справочниках 1361. Эти формулы здесь не рассматриваются, так как на практике расчет (подбор) подшипников выполняют не по напряжениям, а по нагрузкам (см.
~ 16.8). В каждой точке поверхности контакта колец или шариков контактные напряжения изменяются по отнулевому циклу (рис. 16.15). где изображены напряжения в точках а и Ь (см. рис. 16.14) при вращении внусгм треннего кольца. Период цикла напряжений в каждой точке беговых дорожек колец 'Г равен времени перемещения очередного шарика в данную 1/ точку. /г Ыо С переменными контакт- ными напряжениями связан оооо от усталостный характер разру- шения рабочих поверхностей Рис !6 !5 деталей подшипника (выкра- 328 Ьйр:ИшгзаиК-от.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 шива ние).
Следует отметить, что сопротивление усталости подшипника зависит от того, какое из колец вращается— внутреннее или внешнее. Благоприятным является случай вращения внутреннего кольца (при этом внешнее кольцо неподвижно)*. Действительно, при равной нагрузке Г напряжения в точке а кольца (см, рис. 16.14) больше, чем напряжения в точке Ь, так как в точке а шарик соприкасается с выпуклой, а в точке Ь вЂ” с вогнутой поверхностью. В этих условиях равное число циклов напряжений вызовет усталостное разрушение прежде всего в точке а. Для того чтобы уравнять условия работы колец, необходимо уменьшить число циклов напряжений в точке а по сравнению с точкой Ь. Такое уменьшение и достигается при вращении внутреннего кольца, так как на половине оборота точка а разгружается совершенно, а в большей части другой половины нагружена не полностью (см.
рис. 16.15). Кинематика подшипника. Шарик в подшипнике совершает планетарное движение. На рис. 16.16 изображен план скоростей для случая вращения вну- б треннего кольца. Здесь и, =аР, /2; по — — и,/2. / й Угловая скорость шарика вокруг своей оси а =2(п~ — по)//Р -4— = 0,5аР, /Р„. (16.20) Рис. !6.1б Угловая скорость шарика вокруг оси вала, или угловая скорость сепаратора, а,=2оо/Р =0,5аР,/Я,+Р )=0,5а. (16.21) Итак, сепаратор вращается в ту же сторону, что и вал, с угловой скоростью, равной примерно половине угловой скорости вала.
Формула (16,21) позволяет отметить, что угловая скорость сепаратора зависит от размеров шарика. Чем больше Р„при постоянном Р„тем меньше а,, При неточном изготовлении шариков большие из них тормозят, а меньшие ускоряют сепаратор. Между сепаратором и шариками могут возникать значительные давления и силы трения. С этим связаны износ шариков и сепараторов, увеличение потерь в подшипнике и случаи поломки сепараторов.
Это обусловливает также высокие требования к точности изготовления * Этот случай наиболее распространен на практике (вал вращается при неподвижном корпусе) 329 пйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 деталей подшипника и ответственность сепаратора как одной из этих деталей. Контакт шарика с кольцами осуществляется по некоторой дуге аЬа (рис.
16.16). Скорости точек а и Ь при качении шарика различны. Если допусти~ь, что в точке Ь нет скольжения, то оно будет в точке а. Таким образом, в шариковых подшипниках наряду с трением качения наблюдается трение скольжения. Это создает дополнительный износ и потери в шариковых подшипниках. В роликовых подшипниках все точки контакта одинаково удалены от оси роликов. Здесь наблюдается чистое качение. Потери и износ в роликовых подшипниках меньшие, чем в шариковых.
Динамика подшипника. Каждый шарик или ролик подшипника (рис. 16.17, а) прижат к наружному кольцу це- нтробежной силой а) ~~к 4 Р'„~= та,'й /2, (16.22) Ющ ,где т — масса шарика или Э Гцю ролика. Ранее отмечалось, что И й~ контактные напряжения у внешнего .кольца меньше, чем у внутреннего, Рис. 16.!7 поэтому дополнительная нагрузка центробежными силами практически не влияет на работоспособность подшипника, Это положение остается справедливым только до некоторых значений частот вращения, которые считаются нормальными для данного подшипника (см. примеры в табл.
16.2). У высокоскоростных подшипников влияние центробежных сил возрастает. Центробежные силы особенно неблагоприятны для упорных подшипников (рис. 16.17, б). Здесь они расклинивают кольца и могут давить на сепаратор — повышаются трение и износ. Кроме центробежных сил на шарики упорного подшипника действует гироскопический момент, связанный с изменением направления оси вращения шарика в пространстве (рис. 16.17, б): М„=/а а„ (16.23) где 1 — момент инерции шарика относительно своей оси. Под действием гироскопического момента шарик стремится повернуться в направлении, перпендикулярном направлению качения. Вращение возможно, если М„> М,= Г~.о„, (16.24) где М, момент сил трения между шариком и кольцами; à — нагрузка на шарик.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
