Пояснительная записка (1229405), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Рисунок 3.1 – Подшипники фирмы SKF: а – однорядный роликоподшипник; б – буксовый железнодорожный цилиндрический роликоподшипник
Ролики однорядного цилиндрического роликоподшипника (pисунок 3.2) всегда движутся в пределах направляющих бортов, выполненных заодно с одним из колец. Конструкция этих бортов в сочетании со специальной конструкцией и особой чистотой поверхности торцов роликов, позволяет улучшить смазывание, снизить трение и, следовательно, рабочую температуру подшипника.
Цилиндрические роликоподшипники имеют разъемную конструкцию: кольцо с бортами, оснащенное комплектом роликов и сепаратором, может быть отделено от другого кольца. Это облегчает монтаж и демонтаж подшипника, особенно в тех случаях, когда условия нагружения таковы, что оба кольца должны устанавливаться по посадке с натягом. Однорядные цилиндрические роликоподшипники обладают высокой радиальной грузоподъемностью и высокой предельной частотой вращения. Они производятся в нескольких вариантах исполнения, которые различаются, главным образом, конфигурацией бортов.
Рисунок 3.2 – Однорядный цилиндрический роликоподшипник в разрезе
Подшипники могут использоваться для двухсторонней осевой фиксации положения вала. Цилиндрические роликоподшипники проходят специальную термическую обработку. Подшипники, снабженные стальным, латунным или PEEK сепаратором, рассчитаны на эксплуатацию при температуре до плюс 150 °C. Однорядные цилиндрические роликоподшипники с сепаратором из полиамида 6,6 могут эксплуатироваться при рабочей температуре до плюс 120 °C. Смазочные материалы, которые обычно используются для подшипников качения, не ухудшают характеристик таких сепараторов, за исключением нескольких сортов синтетических масел, пластичных смазок на синтетической основе и смазочных материалов, имеющих большое содержание антизадирных присадок в условиях высоких температур. Для подшипниковых узлов, постоянно работающих при высоких температурах или в тяжелых условиях эксплуатации, рекомендуется использовать подшипники с металлическими сепараторами. При использовании подшипников в оборудовании, где используются такие хладагенты, как аммиак или фреон, подшипники с сепараторами из полиамида могут эксплуатироваться при рабочей температуре до 70 °C. При более высокой рабочей температуре должны использоваться подшипники, укомплектованные сепараторами из латуни, стали или полимера PEEK. Цилиндрические подшипники SKF бывают следующих типов:
- подшипники типа NU имеют два борта на наружном кольце и внутреннее кольцо без бортов (рисунок 3.3, а). Осевое смещение вала относительно корпуса подшипника компенсируется в обоих направлениях;
- подшипники типа N имеют два борта на внутреннем кольце и наружное кольцо без бортов (рисунок 3.3, б). Осевое смещение вала относительно корпуса подшипника компенсируется в обоих направлениях;
- подшипники типа NJ имеют два борта на наружном кольце и один борт на внутреннем кольце (рисунок 3.3, в). Эти подшипники обеспечивают одностороннюю осевую фиксацию вала;
- подшипники типа NUP имеют два борта на наружном кольце, один борт на внутреннем кольце и один съемный борт в виде свободного кольца (рисунок 3.3, г). Эти подшипники могут использоваться для двухсторонней осевой фиксации положения вала.
Рисунок 3.3 – Типы подшипников SKF: а – тип NU; б – тип N; в – тип NJ; г – тип NUP
3.2 Анализ радиально-упорных подшипников SKF
Радиально-упорные подшипники – это разновидность подшипников качения, способных одновременно воспринимать и осевую нагрузку и радиальную, которые действуют на них. Восприятие осевой нагрузки подшипником зависит от наружного кольца, а точнее его угла конусности: чем этот угол больше, тем осевая нагрузка на деталь становится больше, а радиальная нагрузка становится меньше.
Конические роликоподшипники имеют конические дорожки качения внутреннего и наружного колец, между которыми расположен комплект конических роликов с сепаратором. Если образующие конических поверхностей продолжить, то они сойдутся в одной точке, которая находится на оси подшипника. Конструкция конических роликоподшипников делает их особо пригодными для восприятия комбинированных (радиальных и осевых) нагрузок. Осевая грузоподъемность в основном определяется углом контакта a (рисунок 3.4); чем больше угол a, тем большую осевую нагрузку может воспринимать подшипник. О величине угла контакта можно судить по расчетному коэффициенту е; чем больше величина е, тем больше угол контакта и способность подшипника к восприятию осевых нагрузок.
Рисунок 3.4 – Расположение роликов в радиально-упорном подшипнике
Радиальная грузоподъемность в среднем на 90% выше, чем у радиальных однорядных подшипников одинакового типоразмера. Эти подшипники имеют широкое применение в машиностроении. Отличаются удобством сборки и разборки, регулировки зазоров и компенсации износов. Угол контакта (половина угла при вершине конуса дорожки качения наружного кольца) β = (9 - 17°) (тип 7000), β = (25 - 29°) (тип 27000). Конические роликовые подшипники применяют в узлах машин с жесткими, двух опорными, короткими валами.
Разновидности конических подшипников, в зависимости от мест применения, бывают следующей конструкции:
- однорядные конические;
- двурядные конические;
- четырёхрядные конические.
Однорядные конические подшипники являются самыми распространёнными и широко используются в автомобильной промышленности и машиностроении. Они способны воспринимать одностороннюю осевую нагрузку и радиальную вместе, а также выдерживают ударные нагрузки. Состоят из наружного и внутреннего колец и роликов, удерживающихся сепаратором. Конструкция разрешает раздельно монтировать кольца, а также при монтаже и эксплуатации возможна регулировка как осевых зазоров, так и радиальных. Иногда такой тип используют без внутреннего кольца с дорожками качения на валу, для уменьшения габаритов конструкции. Также при сложных конструкциях деталей, подшипники такого типа устанавливаются парно.
Двурядные конические подшипники отличаются от однорядных наличием сразу двух комплектов тел качений, проходящим по двум однорядным кольцам и одному двухрядному. Также в конструкцию такого типа может входить дистанционное кольцо для создания нужного осевого зазора. Такой тип подшипников имеют довольно жёсткую конструкцию, потому воспринимают одновременно как большую двухстороннюю осевую нагрузку, так и большую радиальную. Двурядные конические подшипники способны фиксировать вал с двух сторон по оси, с нужным осевым зазором, что увеличивает жёсткость вала и действующие нагрузки. К плюсам этого типа, можно добавить стойкость к вибрациям и ударам, жёсткость, высокую грузоподъёмность и простоту в монтаже. Используют данный тип подшипников в мощных редукторах, автомобилях с передним приводом, нагруженных узлах, прокатных станках.
Четырёхрядные конические подшипники нашли своё применение в металлургической промышленности в валках прокатных станов, так как способны воспринимать малые двухсторонние осевые нагрузки и большие радиальные, при небольших скоростях вращения. В конструкцию такого типа подшипников входят:
- два сдвоенных внутренних кольца;
- одно сдвоенное и два однорядных наружных кольца;
- две пары комплектов конических тел качения;
- одно внутреннее и два наружных дистанционных кольца.
При установке четырёхрядных подшипников на шейку валка прокатного стана используется свободная посадка, что даёт возможность быстрой замены самого валка. Но у такой посадки есть и недостаток: под действием нагрузок цапфа валка может проскальзывать по отношению к внутреннему кольцу, что ведёт к износу места посадки подшипника. Поэтому такой тип подшипников имеют специальные спиральные канавки на внутренних кольцах для подачи смазки на их контактные поверхности и посадочную поверхность вала. В некоторых четырёхрядных конических подшипниках поверхности колец и роликов изготовлены из специальной цианированной стали, по технологии Austenite Strengthening (AS), что позволяет предотвратить образование трещин, улучшить ударопрочность, и тем самым, увеличить срок службы подшипника.
Применение полимерной прокладки позволяетизбежать фреттинг-коррозии в зоне контакта внутреннего кольца подшипника и заднего опорного кольца. Компактная конструкция позволяет уменьшить длину оси, снизить величину прогиба оси под подшипником и уменьшить необрессоренную массу колесной пары. Полиамидный сепаратор, по сравнению с традиционным стальным сепаратором, обеспечивает более эффективную работу и безопасность подшипника, а также позволяет уменьшить износ и загрязнение смазки. Улучшенная защита от загрязнения обеспечивается благодаря специальной конструкции контактного уплотнения с низким коэффициентом трения, расположенного на заплечике внутреннего кольца подшипника. Компактные конические буксовые подшипниковые узлы могут также комплектоваться датчиками для мониторинга скорости, температуры и получения информации о состоянии подшипника.
Применение полимерной прокладки (рисунок 3.1) обеспечивает:
- защиту от загрязнения от частиц, возникающихпри фреттинг-коррозии;
- увеличенный срок службы смазки и увеличенныемежремонтные интервалы.
Встроенное резиновое контактно-лабиринтное уплотнение LL с низким коэффициентом трения (рисунок 3.1) служит для:
- улучшенной защиты от загрязнения;
- увеличения срока службы смазки подшипника, а также для улучшения условий его работы.
Полиамидный сепаратор (рисунок 3.5) разработан для:
- уменьшения трения, смещения и износа ролика, более низкого нагрева при работе подшипника;
- повышения безопасности и улучшения работы подшипника;
- безопасного режима отказа без возникновения заклинивания.
Рисунок 3.5 – Радиально-упорный подшипник SKF
Рабочие характеристики и надежность подшипников качения в основном определяются материалами, из которых изготовлены детали подшипника. При выборе материала для колец подшипника и тел качения обычно учитывают его твердость, играющую важную роль при обеспечении достаточной грузоподъемности, усталостной прочности контакта качения в условиях чистой и загрязненной смазки, а также стабильности размеров деталей подшипников. При выборе материала сепаратора учитывают трение, прочность, инерционные силы, а в некоторых случаях – химическую агрессивность смазочных материалов, растворителей, охладителей и хладагентов. Относительная важность этих факторов может зависеть от других рабочих параметров, как, например, коррозии, повышенных температур, ударных нагрузок, сочетания вышеперечисленных и других условий. Обладая знаниями, опытом и возможностями производства различных материалов, использования различных технологий и покрытий, инженеры SKF могут оказать содействие в выборе подшипников, наиболее подходящих для конкретных областей и условий применения. Встроенные контактные уплотнения подшипников качения также оказывают большое влияние на их рабочие характеристики и надежность. Материалы уплотнений обладают отличной устойчивостью к окислению, воздействию температур и химических веществ. В зависимости от предназначения подшипников специалисты SKF используют различные материалы для колец, тел качения, сепараторов и уплотнений. Кроме того, для случаев, когда подшипники работают в условиях недостаточного смазывания или требуется электроизоляция подшипника, могут поставляться подшипники, имеющие специальные покрытия.
Конические роликоподшипники с сепараторами из полиамида 6,6 могут эксплуатироваться при рабочей температуре до +120 °C. Смазочные материалы, которые обычно используются для подшипников качения, не оказывают негативного влияния на характеристики сепараторов, за исключением некоторых синтетических масел, пластичных смазок на синтетической основе и смазочных материалов, имеющих высокое содержание антизадирных присадок в условиях высоких температур. Для подшипниковых узлов, которые постоянно работают в условиях высоких температур или в тяжелых условиях эксплуатации, компания SKF рекомендует использовать подшипники, укомплектованные штампованными стальными сепараторами или сепараторами из термоустойчивых полимеров.
4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОДШИПНИКОВ
4.1 Достоинства и недостатки роликовых подшипников, применяемых на электровозе ЭП1
Цилиндрические буксовые роликоподшипники просты в изготовлении, стоимость их ниже других типов, но по сравнению со сферическими они требуют большей точности сборки и тщательного подбора по радиальным зазорам. В случае отсутствия строгой соосности возрастают кромочные давления роликов на дорожки качения колец, резко снижающие ресурс подшипника. Эти подшипники имеют ограниченную работоспособность при осевом нагружении, зависящую от величины и продолжительности осевой силы, частоты вращения и условий смазки торцевого контакта.
Основные преимущества роликовых подшипников, применяемых на электровозе ЭП1 следующие:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
