Подшипники качения и скольжения

Подшипники качения и скольжения

Министерство науки и образования Российской Федерации

Волжский политехнический институт
(филиал) федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
"Волгоградский государственный технический университет"

Кафедра «Прикладная физика»

Реферат

по дисциплине «Физика»

ПОДШИПНИКИ

                                                 качения и скольжения

Выполнил: студент гр. ВАУ – 126 6Шипаев В.В.

                      Проверил: Сухова Т. А.

Волжский 2013г.

Подшипники используются с древних времён. В зависимости от условий эксплуатации механизмов и машин (скорость  движения, нагрузки, температура окружающей среды, фин. затраты,…)выбираются при помощи расчета  определённые типып/ш которые изготавливаются из различных материалов.

Назначение подшипника- уменьшение трения между движущейся и неподвижной частями механизма, т.к. с трением связаны износ, нагрев и потеря энергии.

ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ:                                                                        -опора вращающейся (движущейся) части механизма работающая в условиях преобладающего ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ.Обычно состоит из наружного кольца, тел качения (шарик, ролик), сепаратора, внутреннего кольца (рис.1).      рис.1

Тела качения контактируют с наружным и внутренним кольцом, что при вращении приводит к трению проскальзывания. Потери энергии связаны с  трением скольжения тел качения о сепаратор, внутренним трением в материале контактирующих тел (упругие деформации), сопротивлением смазки.

Классифицируются:                                                                                                                       -по телам качения: шариковые, роликовые (цилиндрические, конические, игольчатые, витые, бочкообразные, бочкообразные конические,…).

-по типу нагрузки:  радиальные (нагрузка перпендикулярно оси вращения);   

радиально-упорные (нагрузка перпендикулярно и вдоль оси вала);

                                     упорные(нагрузка вдоль оси вала);

                                     линейные(обеспечивают движение вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или не возможно);

                                      шариковые винтовые передачи(сопряжение винт-гайка через тела качения).

-по числу тел качения (одно-, двух-,  и многорядные).

- по способности компенсироватьнесоосность вала  и п/ш (обычные и самоустанавливающиеся).

В шарикоподшипниках ТОЧКА КОНТАКТА (меньше коэффициент трения). В роликоподшипнике ЛИНИЯ КОНТАКТА (больше коэффициент трения).

Поэтому при  одинаковых габаритах шарико-п/ш допускают большую скорость  вращения, но воспринимают меньшую нагрузку чем ролико-п/ш.

        Достоинства п/ш качения:

-высокая скорость вращения;

-выдерживают большие нагрузки;

-небольшая ширина (осевой размер);

-умеренные требования по смазке;

-большой диапазон рабочих температур (спец п/ш до 1000^ос).

                                  Недостатки п/ш качения:

-высокая стоимость;

-сложность в изготовлении;

-большие радиальные размеры.

             Применяемые материалы:

       В основном п/ш изготавливают из  высокоуглеродистой низколегированной стали(наружные и внутренние кольца, тела качения подвергаются закалке), низкоуглеродистой стали, латунь (сепаратор, защитные шайбы). Для  работы при динамической нагрузке  кольца и ролики  изготавливают из низкоуглеродистой низко/средне легированной стали, подвергаемой поверхностному насыщению углеродом, т.е. цементацией(структура цементит): поверхностный слой после закалки и отпуска твёрдый, износостойкий, а сердцевина вязкая, упругая (такие п/ш используются в прокатных станах, буксовых узлахж.д. вагонах, шасси самолётов).

В последнее время применяются и другие материалы: керамика, фторопласт, текстолит…

                                        Производство подшипников качения:

       Промышленное производство п/ш качения впервые было организовано в Германии в 1883г, в Советском Союзе в 1932г(в 1961г. 1-е выпуски 1-го подшипника завода ГПЗ-15 в г. Волжском).

Порядок изготовления п/ш: разработка конструкции и технологическая подготовка; заготовительно –токарный процесс(получение конфигурации деталей с определёнными «черновыми» размерами); термическая обработка деталей (получение деталей с определённой твёрдостью); шлифовально-сборочные операции (получение деталей «чистовых» окончательных размеров и сборка деталей –получения готового изделия).

 Высокие нагрузки, неправильная установка и плохая герметизация приводит к дефектам ( выкрашивание, износ колец и тел качения; разрушение сепаратора) и выходу подшипника из строя.

Расчет проводится для подбора п/ш по статической, динамической нагрузки при определённой скорости вращения, и др. характеристик.

Технические параметры (размеры, качество поверхности, твёрдость и материалы деталей п/ш,…) и эксплуатационные характеристики (скорость об/мин, нагрузка, температурный режим,…) определяются различными ГОСТ.   В обозначении указывается диаметр отверстия, тип и конструктивные особенности, материал.

Пример расшифровки обозначения п/ш 2-7504Х 1Л: тип -роликовый конический(7), серия наружного диаметра 5(5), диаметр отверстия 20мм(04*5=20), детали или часть деталей из цементованной стали(Х1 – наружное кольцо), с сепаратором из латуни(Л), класс точности 2 (2-прецизионный , подвергается искусственному «старению» - стабилизации размеров).

      Таблицы, рисунки:

    Степень точности п/ш: 0, 6, 5, 4, 2, Т (слева на право –увеличение точности).

Основные условные обозначения для подшипников качения диаметром 10 мм и менее. Подшипники диаметром 0,6; 1,5 и 2,5 мм обозначаются через дробь. Ниже приведена схематическая таблица, позволяющая определить размеры подшипников.

Схематическая таблица 1

5

4

3

2

1

X

XX

X

X

X

X

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

Диаметр отверстия

|

|

|

|

|

Серия диаметров

|

|

|

|

Знак 0

|

|

|

Тип подшипника

|

|

Конструктивное исполнение

|

Серия ширин

Условные обозначения для подшипников качения диаметром более 10 мм и менее 500 мм. Подшипники диаметром 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь.

Схематическая таблица 2

изображен: буксовый ж.д. узел;

      Ниже изображены:   установка п/ш в узле механизма; шариковый радиальный п/ш.

Схемы сопротивления качению.

                    ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ:

-опора вращающейся (движущейся) части механизма работающая в условиях преобладающего ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ. (п/ш, в котором видом относительного движения является скольжение). Обычно состоит из втулки или вкладыша(полый цилиндр) из антифрикционного материала, установленный в корпус. В зазор между валом и отверстием втулки подаётся смазка.

При расчете определяется минимальная толщина смазочного слоя, давление в зазоре, расход смазочного материала, температурный режим работы п/ш. Подбор ирасчет регламентируется ГОСТ, техусловиями и справочниками. В зависимости от конструкции и требований эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидким. Но даже п/ш с жидкостным трением при пуске проходит режим граничного трения.

Смазка - это одно из главных условий работып/ш скольжения для обеспечения низкого трения между подвижными деталями механизма, отвод тепла.            

Виды смазки:

-твёрдая (напр.: графит)

-пластичная(кальция сульфат)

-жидкая(масло, вода)

                         Классификацияп/ш:

-по форме (одно, многоповерхностные)

-по нагрузке (статически, динамически нагруженный)

- по направлению нагрузки(радиальные, упорные или подпятники, радиально-упорные)

-по подводу смазки(гидро/газодинамическая: смазку в зазор затягивает вращение вала; гидро/газостатическая: смазка в зазор поступает под внешним (компрессор) давлением).

                          Материалы:

-Металлы :  сплавы на основе меди (бронза, баббит(сплав,уменьшающий трение, на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника), латунь), чугун(наличие в чугуне свободного графита).

-неметаллы: керамика, полимеры;  древесносмолистые , дерево(берёза, дуб,  самшит-применялся в космонавтике).

В настоящее время получили распространение так называемые самосмазывающиеся п/ш изготавливаемые методом порошковой металлургии(спекание порошка на основе металла под давлением и высокой температуры). При работе  от трения  этот пористый п/ш, пропитанный  лёгкоплавким  материалом или маслом,  нагревается и выделяет смазку. В состоянии покоя п/ш остывает, поры уменьшаются и капиллярным методом впитывает смазку обратно.

       Достоинства п/ш скольжения:

-высокая скорость при статической(под давлением) подаче смазки

-простота конструкции в тихоходных механизмах

-небольшие радиальные размеры

        Недостатки п/ш скольжения:

-критические требования по смазке(подача, расход, чистота, температура)

-большие потери на трение при пуске и неудовлетворительной смазке

-большие осевые размеры

-ограниченный диапазон рабочей температуры( до 250^оС)

-неравномерный износ п/ш и цапфы(часть вала или оси, на которой находится опора (подшипник)) вала.

       Рисунки:

                Динамическая смазка.                Статическая смазка.

                                СРАВНЕНИЕ  ПОДШИПНИКОВ