Наши салоны находятся:
МКАД-СЕВЕР, МКАД-ВОСТОК, МКАД-ЗАПАД, МКАД-ЮГ
Часы работы:
Опора для подшипника
Подшипниковые опоры валов, опоры винтов ШВП
Концы винтов линейных винтовых передач, а также вращающиеся валы требуют установки на подшипниковую опору. Если в оборудовании не предусмотрено гнездо для установки подшипника, лучшим решением будет опора – подшипниковый узел в подходящем корпусе.
Конструкция подшипниковой опоры
Для установки подшипниковой опоры нужна ровная поверхность на жесткой несущей конструкции, например станина станка или опорная плита. Корпус подшипниковой опоры имеет крепежные отверстия, обычно 2 или 4, через которые он крепится болтами к установочной поверхности.
Подшипниковые опоры винтов оснащаются радиальными шариковыми подшипниками для радиальных нагрузок средней величины и малых осевых нагрузок, либо двойными радиально-упорными шарикоподшипниками для радиальных и осевых нагрузок любого направления и повышенных требований к жесткости. Подшипниковые опоры валов могут комплектоваться подшипниками любых типов, в зависимости от условий применения.
Диаметр отверстия подшипника в опоре подбирают под диаметр конца винта или шейки вала, но при необходимости вал и винт могут быть обработаны под диаметр отверстия подходящего или имеющегося в наличии подшипника. Также необходимо согласовать грузоподъемность опоры и винта между собой и с ожидаемой нагрузкой на систему в сборе.
Типы подшипниковых опор
Существуют стационарные подшипниковые опоры на лапах и фланцевые подшипниковые опоры. Первые подходят, если вал и поверхность параллельны, а вторые – если они перпендикулярны.
Фиксированные подшипниковые опоры сохраняют осевое положение ходового винта или приводного вала. Плавающие подшипниковые опоры допускают осевое перемещение.
Отдельно отметим и жесткие опоры без подшипников, используемые для винтовых передач с вращающейся гайкой и линейных направляющих с прецизионными валами и шариковыми втулками.
Применение подшипниковых опор
Подшипниковые опоры ШВП (шариковых винтовых передач), РВП (роликовых винтовых передач) и передач винт-гайка скольжения используются в металлорежущих станках, деревообрабатывающих станках, измерительной технике, на сборочных линиях. Подшипниковые опоры валов применяются в промышленных трансмиссиях, приводах конвейеров, насосов и вентиляторов.
Мы поставляем любые подшипниковые опоры ходовых винтов и опоры приводных валов, отдельно или в комплекте с винтовыми передачами и валами. Запросы отправляйте на [email protected].
Каталоги винтовых передач и опор
Подшипниковая опора вала
Подшипниковая опора винта
Корпус подшипника. Подшипниковые корпуса. Подшипниковые опоры
Корпус предназначен для установки внутрь него подшипника, в результате чего получается подшипниковый узел (подшипниковая опора). Чаще всего в корпуса устанавливают двухрядные самоцентрирующиеся подшипники – сферические роликовые и самоустанавливающиеся шариковые.
Подшипниковый корпус легко крепится к подходящей поверхности или другой части конструкции. Он может быть неразъемным, либо разъемным, у которого верхнюю часть можно снять с нижней. Конфигурация корпуса выбирается в зависимости от взаимного расположения монтажной поверхности и оси вращения подшипника и вала.
Подшипники на лапах
Если вал параллелен плоскости (чаще всего, они горизонтальны) тогда используется стационарный корпус подшипника на лапах. Это простой в установке и устойчивый тип подшипниковой опоры, хорошо подходящий для больших радиальных нагрузок.
Подшипники с фланцем
Если ось подшипника перпендикулярна монтажной плоскости, применяется фланцевый корпус. Такая подшипниковая опора обеспечивает очень жесткое крепление.
Типы корпусов подшипников SKF
- стационарный разъемный корпус подшипника SNL серий 2, 3, 5 и 6 с 2 или 4 отверстиями для крепления корпуса (старое обозначение SNH). В ближайшее время серия SNL будет заменяться в производстве на подшипниковые корпуса SE.
- крупногабаритный стационарный разъемный корпус SNL серий 30, 31 и 32.
- стационарные подшипниковые корпуса SDG для сферических роликовых подшипников и подшипников CARB.
- разъемные стационарные корпуса подшипников SONL со смазыванием маслом для применения в условиях высоких скоростей и температур. Заменяют SOFN.
- высокотехнологичные стационарные подшипниковые корпуса SED.
- стационарные разъемные корпуса SAF и SAW для валов с дюймовыми размерами
- стационарные разъемные корпуса SDAF для дюймовых валов. Применяются для особо тяжелых условий с ударными нагрузками. Обладают особой прочностью и жесткостью.
- неразъемные стационарные корпуса SBD способны воспринимать не только радиальные нагрузки, перпендикулярные поверхности опоры, но и нагрузки в других направлениях
- неразъемные корпуса TVN с закручивающейся крышкой. Были разработаны для осевых букс легкого рельсового транспорта, но могут использоваться в других приложениях.
- неразъемные корпуса TN для неответственных применений
- неразъемные фланцевые корпуса FNL, заменили серию 7225 (треугольные, квадратные)
- неразъемные фланцевые корпуса I-1200(00) для неответственных применений
- натяжные корпуса THD
Корпуса подшипников в интернет-магазине
Каталоги подшипниковых корпусов
Подшипники UCP в корпусах
Корпус подшипника
Подшипниковые корпуса SE
Высокотехнологичные стационарные подшипниковые корпуса SED
Неразъемные фланцевые корпуса FNL
Опорный подшипник передней стойки. Виды, неисправности, замена, производители
Опорный подшипник передней амортизационной стойки автомобиля служит для обеспечения подвижного соединения амортизатора и непосредственно корпуса машины. То есть, находится в верхней части стойки, между верхней чашкой амортизационной пружины и опорой.
Конструктивно узел представляет собой разновидность подшипника качения. Однако его особенностью является большая толщина наружного кольца. В качестве тел качения в данном случае служат цилиндрические ролики. Они расположены перпендикулярно друг к другу, а также разделены между собой. Такая конструкция устройства обеспечивает возможность принимать нагрузки с любой стороны.
О чем мы расскажем
Для чего нужен опорный подшипник
Работа опорного подшипника
Основная задача опорного подшипника — дать возможность амортизатору свободно вращаться в опоре. Вне зависимости от разновидности конструкции опорного подшипника он всегда располагается чуть выше передней пружины, а шток амортизатора проходит через его центральную полость. Корпус амортизатора крепится к кузову автомобиля именно в том месте, где смонтирован опорный подшипник. Он обеспечивает подвижное соединение между амортизатором и кузовом машины. Поэтому подшипник в процессе эксплуатации испытывает не только радиальные, но и осевые нагрузки.
Виды опорных подшипников
В зависимости от конструкции на сегодняшний день существует несколько видов опорных подшипников. Среди них:
Разновидности опорных подшипников
- Со встроенным наружным или внутренним кольцом. Он монтируется при помощи имеющихся на корпусе монтажных отверстий, то есть, для этого не нужно использовать прижимные фланцы.
- С отделяемым внутренним кольцом. Конструкция подразумевает, что наружное кольцо при этом соединено с корпусом. Как правило, такой опорный подшипник применяют в случае, когда важна точность вращения наружных колец.
- С отделяемым наружным кольцом. То есть, противоположность предыдущего. В данном случае наружное кольцо отделяется, а внутреннее соединено с корпусом. Такой вид подшипника используют в случае, когда необходима точность вращения внутреннего кольца.
- Одиночно-разделенный. Здесь конструкция подразумевает разделение наружного кольца в одной точке. Такое решение обеспечивает повышенную жесткость. Этот тип подшипника применяют в случаях, когда необходимо обеспечить вращение наружного кольца с достаточной точностью.
Вне зависимости от его конструкции грязь и песок все равно проникают внутрь вместе с влагой и являются основными разрушающими факторами наряду с сильными ударами по подвеске.
Срок службы подшипника опоры амортизатора рассчитан не более чем на 100 тыс. км.
Признаками изношенности подшипников являются две основных фактора — наличие стука при повороте руля в районе передних колесных арок (также в некоторых случаях ощущается на рулевом колесе), а также ухудшение управляемости машиной. Однако стук от стоек может в некоторых случаях и не ощущаться. Это зависит от их конструкции.
Изношенный опорный подшипник
Например, на автомобиле ВАЗ-2110 внутренняя обойма опорного подшипника выступает втулкой, через которую проходит шток амортизатора. Когда подшипник достаточно изношен, его корпус допускает люфт, из этого шток амортизатора отклоняется от оси. Из-за этого происходит нарушение углов развала-схождения. Выявить неисправности можно посредством раскачивания машины. Подробную инструкцию о проверке опорного подшипника вы найдете в дополнительном материале.
Основным признаком неисправности служит необходимость постоянно подруливать при езде по прямой дороге. Из-за нарушения угла развала-схождения износ опоры амортизатора увеличивается приблизительно на 15...20%. Также дополнительно изнашиваются протекторы на покрышках, соединительные и рулевые тяги, их наконечники.
Если же к задачам подшипника относится лишь вращение стойки (то есть, он с амортизатором не взаимодействует), то в этом случае нарушение углов развала-схождения не происходит, поскольку шток амортизатора удерживает втулка, которая запрессована в резиновый демпфер конструкции (например, на “Лада Приора”, “Калина”, Nissan X-Trail). Однако это все же влияет на управляемость машины, хотя и в меньшей степени. Такой подшипник при выходе из строя начнет стучать. Причем стуки часто будут ощущаться даже на рулевом колесе. Диагностировать неисправность подшипника путем простой раскачки машины в данном случае не получится.
Проблемы работы ОП и их последствия
Работа опорного подшипника
Опорный подшипник амортизационной стойки подвергается жесткой эксплуатации. Особенно при езде по неровным дорогам, поворотам на большой скорости, несоблюдении водителем скоростного режима. Ситуация усугубляется тем, что конструктивно во многих подшипниках (но не во всех) не предусмотрена защита от попадания в них пыли, влаги и грязи. Соответственно, со временем в них образуется абразивная масса, которая ускоряет износ их механизма. Если в конструкции ваших подшипников наличие защитных колпачков предусмотрено, однако их нет на месте (были утеряны) — обязательно закажите новые. Таким образом вы продлите срок эксплуатации подшипника. Также не забывайте заложить в подшипник смазку, об этом мы поговорим далее.
Рекомендуется проверять состояние опорных подшипников через каждые 20 тысяч километров пробега, если изготовителем машины не оговорены другие сроки.
Так, основными причинами выхода опорных подшипников из строя являются следующие причины:
Схема ОП
- Естественный износ детали. Как было указано выше, замену опорных подшипников необходимо проводить не реже чем через каждые 100 тысяч километров пробега автомобиля (как правило чаще, учитывая состояние отечественных дорог).
- Резкий стиль вождения и несоблюдение скоростного режима. В случае, если водитель на большой скорости ездит по ямам или входит в поворот, то нагрузка на всю подвеску машины, и опорный подшипник в частности, значительно увеличивается. А это приводит к его чрезмерному износу.
- Низкое качество детали. Если вы решили сэкономить и купить низкокачественную подделку, то велика вероятность того, что подшипник не выходит обозначенного на его упаковке срока.
- Условия эксплуатации машины. В зависимости от того, к каким условиям предназначена машина, и как она используется выход из строя опорных подшипников может произойти гораздо раньше, чем это предсказывается изготовителем.
При выполнении ремонтных работ на амортизаторе, амортизационной стойке и других смежных деталях рекомендуем вам закладывать в опорный подшипник смазку. Это увеличит срок его эксплуатации, а также снизит нагрузку на все перечисленные выше элементы.
Смазка опорного подшипника
По своей сути опорный подшипник представляет собой подшипник качения. Для того, чтобы уменьшить нагрузку на него в процессе эксплуатации, а также продлить срок службы используют различные смазки. Для смазывания опорных подшипников чаще всего используют пластичные их типы. Смазки предназначены для повышения эксплуатационных характеристик подшипников. В частности:
- повысить ресурс подшипника и продлить срок его эксплуатации;
- снизить нагрузку на узлы подвески (не только непосредственно на подшипник, но и другие элементы — рулевое управление, ось, рулевые и соединительные тяги, наконечники и так далее);
- увеличить управляемость автомобиля (не давать ей снижаться в процессе эксплуатации).
Каждый из типов смазки обладает своими характеристиками, преимуществами и недостатками. Поэтому выбирать ту или иную смазку необходимо, учитывая следующие факторы:
- удельные нагрузки, которые действует на опорный подшипник (масса автомобиля, условия его эксплуатации);
- вероятность попадания на/в узел влаги;
- нормальная и максимальная рабочие температуры, на которые рассчитан подшипник;
- материал, из которых изготовлены сопряженные рабочие поверхности (металл-металл, металл-пластмасса, пластмасса-пластмасса, металл-резина);
- характер силы трения.
В нашей стране популярными смазками для опорных подшипников являются следующие:
- ЛИТОЛ 24. Эта простая, проверенная и дешевая смазка отлично подойдет для закладывания в опорный подшипник как один из многочисленных видов подшипников, для которых предназначена упомянутая смазка.
- Различные смазки для ШРУСов. Подробную информацию о популярных марках, их преимуществах и недостатках вы найдете в дополнительном материале.
- Литиевые смазки с добавлением дисульфида молибдена. Таких составов существует очень много. Одной из популярных марок является Liqui Moly LM47. Однако помните, что такие смазки боятся влаги, поэтому их можно использовать лишь в опорных подшипниках, имеющих защитные колпачки.
- Также многие автолюбители используют одну из следующих смазок — Chevron Смазка многоцелевая «Black Pearl Grease EP 2», Chevron Смазка многоцелевая «Delo Heavy Duty EP 2», Chevron Смазка многоцелевая «Delo Grease EP NLGI 2».
Владельцам автомобилей «Форд Фокус» всех поколений настоятельно рекомендуется проверять наличие смазки в новых и б/у опорных подшипниках. Поэтому при появлении малейшего хруста обязательно проверьте состояние подшипника и забейте в него смазку.
Однако в любом случае даже с использованием смазки каждый подшипник имеет свой ограниченный ресурс. Как правило, замена опорного подшипника проводится вместе с заменой амортизатора, если возникла такая необходимость.
Замена опорного подшипника
Замена ОП
При полном или частичном выходе подшипника из строя, никто не занимается проведением его ремонта, поскольку там попросту нечего ремонтировать. Однако можно избавиться от стука, который так часто беспокоит автовладельцев. В частности, в процессе эксплуатации “просаживается” демпферная резинка, и образуется люфт. Вследствие этого возникает стук. Как можно избавиться от этой проблемы вы можете рассмотреть на примере ВАЗ 2110 в следующем видеоматериале.
Опорный подшипник устанавливается на автомобилях, имеющих переднюю подвеску типа макферсон. Соответственно, процесс его замены в большинстве действий идентичен, за исключением небольших различий в реализации некоторых узлов отдельных моделей автомобилей. Существует два метода замены — с полным демонтажом стоечного узла или с частичным снятием верхней части стоечного узла. Как правило, используют первый вариант, который мы распишем более подробно.
Если замена ОП возможна без демонтажа стойки, то работы проводятся легко. Нужно всего лишь снять чашку вместе со старым подшипником и заменить на новый. Когда же конструкция и место расположение опорного подшипника сделать это не позволяет, то для выполнения работ вам понадобятся слесарные инструменты, а также домкрат, гаечные ключи и стяжки для пружин.
Обязательно имейте стяжки для пружин, поскольку без них вы не сможете снять старый опорный подшипник.
Алгоритм замены опорного подшипника при снятии стойки и разборе амортизатора следующий:
- Отпустить гайки крепления опоры (обычно их три штуки, находятся под капотом).
- Поддомкратить машину с той стороны, где предполагается менять подшипник, и снять колесо.
- Открутить гайку ступицы (обычно она накернена, поэтому необходимо использовать и ударный инструмент).
- Расшплинтовать нижнее крепление стойки и немного отпустить нижнюю гайку крепления.
- Отсоединить тормозной суппорт, после чего отвести его в сторону, при этом отсоединять тормозной шланг нет необходимости.
- С помощью ломика или монтировки извлечь нижнее крепления стойки из посадочного места.
- Достать стойку из корпуса автомобиля в сборе.
- При помощи имеющихся стяжек провести стяжку пружин, после чего необходимо разобрать амортизационную стойку.
- После этого проводится непосредственная процедура по замене подшипника.
- Сборка системы проводится в обратном порядке.
Замена ОП без развала на ВАЗ 2108-21099, 2113-2115.
Замена ОП на ВАЗ 2110
Какой опорный подшипник выбрать
Напоследок несколько слов о том, какие подшипники лучше использовать. В первую очередь необходимо понимать, что все зависит от модели вашего автомобиля. Поэтому однозначных рекомендаций дать невозможно. Соответственно, нужно отталкиваться от информации, которую предоставляет производитель вашего авто.
Как правило, в настоящее время продаются не сами опорные подшипники, а сборный комплект, состоящий из опоры и непосредственно подшипника.
Популярные производители подшипников:
- SM — китайский бренд, основанный в 2005 году. Относится к среднему ценовому сегменту. Кроме подшипников также выпускаются другие запасные части для разных машин.
- RYTSON — аналогичный предыдущему бренд. Продукция выпускается на территории Китая.
- SNR — известная во всем мире французская компания, выпускающая различные подшипники.
- SKF — крупнейший в мире производитель подшипников для автомобилей и другой техники.
- FAG — компания, находящаяся на территории Германии. Продукция отличается качеством и надежностью.
- NSK, NTN, Коуо — три аналогичных между собой производителя из Японии. Обеспечивают широкое разнообразие и качество выпускаемых подшипников.
При выборе необходимо понимать, что переплачивать за дорогую деталь не имеет смысла. Особенно, если вы являетесь владельцем бюджетного автомобиля. Однако и экономить тоже не стоит. Лучше всего выбирать подшипники из средней ценовой категории. Отзывы и рекомендации по выбору ОП вы можете найти в конце статьи про проверку опорных подшипников, ссылку на которую мы давали выше.
Заключение
Опорный подшипник — небольшая, но важная часть подвески. Его выход из строя может привести к неприятным последствиям в виде ухудшения управляемости автомобиля и увеличения нагрузки на другие, более дорогостоящие, узлы. Поэтому помните, что проще и дешевле заменить эту недорогую деталь, чем дожидаться выхода из строя более дорогих элементов подвески автомобиля. Не пренебрегайте этим и проводите своевременную диагностику и замену ОП.
Не нашли ответ на свой вопрос?
Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!
Подшипники в России
Купить подшипник тел.+7(499) 322 93 30 почта [email protected]
В первую очередь, следует уточнить, что опорами подшипников качения разными мастерами и специалистами (а также в технической литературе по машиностроению) могут называться сильно отличающиеся между собой детали. Это могут быть как широко распространенные корпусные подшипники (на лапах, квадратные, круглые, ромбовидные, треугольные и других форм), так и фактически неразъемные подшипники типовой конструкции, играющие роль опоры в каком-либо механизме. Из-за этой небольшой путаницы в терминологии доступ к исчерпывающей информации для теоретически слабо подготовленных механиков может быть затруднен. Для наглядности приведем два примера.
Опора качения как типовой подшипник
На представленном ниже чертеже изображен упорный подшипник, состоящий из тел качения (шарики), одного внутреннего и двух наружных колец. Шарики закреплены в круглой плоской пластине с отверстиями — сепараторе. Данное изделие может являться опорой для какой-либо расположенной сверху детали и, соответственно, с полным правом может именоваться «опорой качения».
В подавляющем большинстве случаев, однако, опорами подшипников качения принято называть корпуса, которые вместе с вмонтированными в них шарикоподшипниками образуют типовые подшипниковые узлы (по ссылке на официальном сайте одного из крупнейших российских дилеров вы найдете описание и конструкцию самых распространенных корпусов «на лапах»).
Опора подшипника как корпус
На представленных ниже фотографиях изображены нашедшие наиболее широкое применение типы подшипниковых узлов (напоминаем, что каждый состоит из одного подшипника и корпуса, или опоры).
Корпус представляет из себя массивную деталь из литого серого чугуна (реже материалом является прессованная или литая сталь). Шарикоподшипник свободно вставляется и вынимается из него, механизм закрепления на валу — стопорные винты, эксцентрики, закрепительные втулки.
Преимущества подшипниковых узлов
- Рациональная самоцентровка, позволяющая компенсировать несоосность валов;
- Высокая статическая и динамическая грузоподъемность;
- Продолжительный срок службы. При необходимости можно заменить износившийся подшипник, не меняя самой опоры;
- Наличие защитного уплотнения в подшипнике — он может работать в условиях высоких температур, во влажной среде, в условиях загрязненности;
- Прочный чугунный корпус является монолитной конструкцией, которая обеспечивает стойкость к деформации при установке и износоустойчивость при самых тяжелых условиях эксплуатации.
Получить более подробную информация по разным типам опор вы можете на нашем сайте в разделе «подшипниковые узлы».
Тема 11. Опоры. Подшипники скольжения
| СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩИЙ РАЗДЕЛ |
Тема 11.1. Опоры. Подшипники скольжения
В результате изучения студент должен знать: - классификацию подшипников; - достоинства и недостатки; - материалы подшипников скольжения; - критерии работоспособности подшипников скольжения.
Содержание лекции
Общие сведения Разновидности подшипников Конструкции подшипников скольжения Достоинства и недостатки подшипников скольжения Принцип работы подшипника скольжения Материалы вкладышей Смазочные материалы Виды разрушения вкладышей Критерии работоспособности. Условный расчет подшипников скольженияОбщие сведения
Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники, которые могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки; в последнем случае опора называется подпятником, а подшипник носит название упорного. Подшипники вращающихся осей некоторых транспортных средств с преобладающей вертикальной нагрузкой называют буксами.
Разновидности подшипников По принципу работы различают
1) подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности, 2) подшипники качения, в которых между поверхностью вращения детали и опорной поверхностью расположены тела качения.Область применения подшипников скольжения
Подшипники скольжения применяют в высокоскоростных машинах (центрифуги, шлифовальные станки и др.), когда долговечность подшипников качения резко сокращается; для валов, например коленчатых, когда по условиям сборки требуются разъёмные подшипники; при работе в химически агрессивных средах и воде, в которых подшипники качения неработоспособны; для валов, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки; при близко расположенных валах, когда требуются малые радиальные размеры подшипников; в тихоходных малоответственных механизмах и машинах.Конструкции подшипников скольжения
Подшипник состоит из корпуса 1, вкладышей 2, смазывающих устройств 3 (рис.3.2.1.а).Рисунок 3.2.1 Конструкции подшипников скольжения Основным элементом подшипника скольжения является вкладыш, который устанавливают в корпусе подшипника или непосредственно в в станине или раме машины (рис.3.2.1.б). Подшипники скольжения делятся на разъемные рис.3.2.1.а и неразъемные (глухие) рис.3.2.1.б. Разъемные подшипники нашли большее применение в машиностроении, так как облегчают монтаж валов. При большой длине цапф применяют самоустанавливающиеся подшипники рис.3.2.2.
Рисунок 3.2.2 Самоустанавливающийся подшипник При вертикально расположенных валах подшипники скольжения используются в качестве подпятника рис. 3.2.3.
Рисунок 3.2.3
Достоинства подшипников скольжения
1. Надежно работают в высокоскоростных приводах. 2. Способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки. 3. Бесшумность работы. 4. Сравнительно малые радиальные размеры. 5. Разъемные подшипники допускают установку на шейки коленчатых валов. 6. Простота конструкции. 7. Для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию.Недостатки подшипников скольжения
1. В процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева; перерыв в подаче смазочного материала ведет к выходу из строя подшипника. 2. Имеют сравнительно большие осевые размеры. 3. Значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке. 4. Большой расход смазочного материала.Принцип работы подшипника скольжения
В подшипниках скольжения может быть полужидкостная и жидкостная смазка, переходящая последовательно одна в другую по мере возрастания угловой скорости вала от нуля до определенного значения. Вращающийся вал увлекает смазочный материал в клиновой зазор между цапфой и вкладышем и создает гидродинамическую подъемную силу, вследствие которой цапфа всплывает по мере увеличения скорости рис. 3.2.4.Рисунок 3.2.4 Положение цапфы в подшипнике в состоянии покоя а) и при вращении б). В период пуска, когда скорость скольжения мала, большая часть поверхности трения разделена тонкой масляной пленкой. При увеличении скорости цапфа всплывает и толщина смазывающего слоя увеличивается, но отдельные выступы трущихся поверхностей остаются не разделенными смазочным материалом. Смазка в этом случае будет полужидкостная. При дальнейшем возрастании угловой скорости и соблюдении определенных условий (см. ниже) появляется сплошной устойчивый слой масла, полностью разделяющий шероховатости поверхностей трения. Возникает жидкостная смазка, при которой изнашивание и заедание отсутствуют.
Материалы вкладышей
Материалы вкладышей подшипников должны иметь: 1. Достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость заеданию в периоды отсутствия жидкостной смазки (пуск, торможение и др.). Изнашиванию должны подвергаться вкладыши, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже вкладыша. Подшипник скольжения работает тем надежнее, чем выше твердость цапфы вала. Цапфы, как правило, закаливают. 2. Высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и достаточное сопротивление усталости. 3. Низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность с малым расши-рением. Вкладыши выполняют из следующих материалов:
1) Бронзовые вкладыши широко используют при средних скоростях и больших нагрузках. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы (БрО10Ф1, Бр05Ц5С5 и др.). Алюминиевые (БрАЭЖЗА и др.) и свинцовые (БрСЗО) бронзы вызывают повышенное изнашивание цапф валов, поэтому применяются в паре с закаленными цапфами. Свинцовые бронзы используют при знакопеременных ударных нагрузках.
2) Вкладыш с баббитовой заливкой применяют для ответственных подшипников при тяжелых и средних режимах работы (дизели, компрессоры и др.). Баббит является одним из лучших антифрикционных материалов для подшипников скольжения. Хорошо прирабатывается, стоек против заедания, но имеет невысокую прочность, поэтому баббит заливают лишь тонким слоем на рабочую поверхность стального, чугунного или бронзового вкладыша. Лучшими являются высокооловянные баббиты Б86, Б83.
3)Чугунные вкладыши без заливки применяют в неответственных тихоходных механизмах. Наибольшее применение получили антифрикционные чугуны АЧС-14) Металлокерамические вкладыши изготовляют прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Особенностью этих материалов является большая пористость, которая используется для предварительного насыщения горячим маслом. Вкладыши, пропитанные маслом, могут долго работать без подвода смазочного материала. Их применяют в тихоходных механизмах в местах, труднодоступных для подвода масла.
5) Неметаллические материалы для вкладышей применяют антифрикционные самосмазывающие пластмассы (АСП), древеснослоистые пластики, твердые породы дерева, резину и др. Неметаллические материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, могут работать при смазывании водой, что имеет существенное значение для подшипников гребных винтов, насосов, пищевых машин и т. п.
В массовом производстве вкладыши штампуют из стальной ленты, на которую нанесен тонкий антифрикционный слой (оловянные и свинцовые бронзы, баббиты, фторопласт, нейлон и др.).Смазочные материалы
Для уменьшения трения и изнашивания подшипники смазывают смазочными материалами, которые должны быть маслянистыми и вязкими. Маслянистостью называется способность смазочного материала образовывать на поверхности трения устойчивые адсорбированные пленки. Вязкостью называется объемное свойство смазочного материала оказывать сопротивление относительному перемещению его слоев. В технических характеристиках масел указывают так называемую кинематическую вязкость — V в мм2/с, которая зависит от плотности. Эта вязкость приводится в справочной литературе при температурах, приближающихся к рабочим, чаще всего при 50 и 100 °С. Вязкость является важнейшим свойством масел, определяющим их смазывающую способность. Она существенно понижается с ростом температуры. Смазочные материалы могут быть жидкими, пластичными (густыми), твердыми и газообразными.
Жидкие масла являются основным смазочным материалом. Они имеют низкий коэффициент внутреннего трения, их легко подавать к местам смазывания, они оказывают охлаждающее действие. Недостатком является вытекание масла из мест смазывания. Жидкие масла бывают органические и минеральные.
Органические масла — растительные (касторовое и др.) и животные (костный жир и др.) — обладают высокими смазывающими свойствами, но дефицитны и применяются в специальных случаях. Минеральные масла — продукты перегонки нефти — находят преимущественное применение для подшипников. К ним относят индустриальные масла различных марок, моторные и др.Вода применяется для смазывания подшипников с вкладышами из дерева, резины и некоторых пластмасс.
Пластичный смазочный материал (мази) изготовляют путем загущения жидких минеральных масел мылами жирных кислот или углеводородами. К ним относятся солидолы, консталины и др. Эти мази хорошо заполняют зазоры, герметизируя узлы трения. Вязкость их мало меняется с изменением температуры. Применяются в подшипниках при малых скоростях скольжения и ударных нагрузках.
Твердые смазочные материалы — графит, слюда и др.— прменяются в машинах, когда по условиям производства нельзя применить жидкие масла или мази (ткацкие станки, пищевые машины и др.).
Газообразные смазочные материалы — воздух, пары углеводородов и др.— применяются в малонагруженных подшипниках при очень большой угловой скорости вала (центрифуги, шпиндели шлифовальные и др.).
Виды разрушения вкладышейРабота подшипников скольжения сопровождается абразивным изнашиванием вкладышей и цапф, заеданием и усталостным выкашиванием.
Абразивное изнашивание возникает вследствие попаданий со смазочным материалом абразивных частиц и неизбежной граничной смазки при пуске и останове.
Заедание возникает при перегреве подшипника, так как вследствие трения вкладыш и цапфа нагреваются. При установившемся режиме работы температура подшипника не должна превышать допускаемого значения для данного материала вкладыша и сорта масла. С повышением температуры понижается вязкость масла; масляная пленка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Происходит заедание цапфы в подшипнике.
Усталостное выкашивание поверхности вкладышей происходит редко и встречается при пульсирующих нагрузках (в пошневых двигателях и т. п.).
Критерии работоспособности. Условный расчет подшипников скольжения
Основным критерием работопособности опор скольжения является износостойкость — сопротивление изнашиванию и заеданию.Для оценки работоспособности и надежности подшипников, работающих в режиме несовершенной смазки служат среднее давление на трущихся поверхностях pm , удельная работа сил трения pm* , где — окружная скорость поверхности цапфы.
Расчет по среднему давлению гарантирует невыдавливаемость смазки, а расчет по удельной работе сил трения — нормальный тепловой режим и отсутствие заедания.При этом должны соблюдаться условия:
где Rk — радиальная нагрузка на подшипник;
А — площадь проекции цапфы на диаметральную плоскость ( для шипа или шейки A=dl ),где d и l — диаметр и длина шипа (шейки), которые определяют при расчете и конструировании вала.Тема 11.2. Oпоры. Подшипники качения
В результате изучения студент должен знать: - классификацию подшипников качения; - достоинства и недостатки; - виды разрушений; - критерии работоспособности подшипников скольжения; - основы расчета и подбора подшипников качения.
Содержание лекции
Общие сведения Достоинства подшипников качения Недостатки подшипников качения Классификация и маркировка подшипников качения Основные типы подшипников качения Материалы, применяемые для изготовления подшипников качения Виды разрушения подшипников качения и критерии работоспособности Расчет (подбор) подшипников качения на долговечность Алгоритм расчета подшипников каченияОбщие сведения
Подшипники качения представляют собой готовый узел рис.3.2.5, основным элементом которого являются тела качения — шарики или ролики 3, установленные между кольцами 1 к 2 и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором 4. В процессе работы тела качения катятся по дорожкам качения колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Распределение нагрузки между несущими телами качения неравномерно и зависит от величины радиального зазора в подшипнике и от точности геометрической формы его деталей.
Рисунок 3.2.5 Подшипник качения
Подшипники качения широко распространены во всех отраслях машиностроения. Они стандартизованы и изготовляются в массовом производстве на ряде крупных специализированных заводов.
Достоинства подшипников качения
1. Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства подшипников. 2. Малые потери на трение и незначительный нагрев (потери на трение при пуске и установившемся режиме работы практически одинаковы). 3. Высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин. 4. Малый расход смазочного материала. 5. Не требуют особого внимания и ухода. 6. Малые осевые размеры.Недостатки подшипников качения
1. Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции подшипника. 2. Малонадежны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил. 3. Сравнительно большие радиальные размеры. 4. Шум при больших скоростях.Классификация и маркировка подшипников качения
Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам: 1) по форме тел качения: а) шариковые рис.3.2.6.а, б) роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими (рис.3.2.6.б), коническими (рис.3.2.6.в), бочкообразными (рис.3.2.6.г), игольчатыми (рис. 3.2.6.д) и витыми роликами (рис. 3.2.6.е); 2) по направлению воспринимаемой нагрузки: а) радиальные, б) радиально-упорные, в) упорно-радиальные, г) упорные; 3) по числу рядов тел качения: а) однорядные,б) многорядные.
Рисунок 3.2.6 Виды тел качения
4) по способности самоустанавливаться: а) несамоустанавливающиеся, б)самоустанавливающиеся (сферические); 5) по габаритным размерам — на серии: для каждого типа подшипника при одном и том же внутреннем диаметре имеются различные серии, отличающиеся размерами колец и тел качения. (в зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые), (в зависимости от ширины подшипника серии подразделяются на особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие). Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности, класс точности и др. Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр. Для подшипников с размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Третья цифра справа обозначает серию диаметров: особо легкая серия — 1, легкая — 2, средняя — 3, тяжелая — 4 и т. д. Пятая или пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного типа. Например, подшипник 7309 основной конструкции пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный подшипник с бортом клеймится 67309. Седьмая цифра справа обозначает серию ширин. Цифры 2, 4, 5 и 6, стоящие через тире впереди цифр у основного обозначения подшипника, указывают его класс точности. Нормальный класс точности обозначается цифрой 0, которая не проставляется. Сверхвысоким классом точности являeтся 2, а затем в порядке понижения точности следует 4, 5, 6 и 0. С переходом от класса 0 к классу 2 допуск радиального биения снижается в 5 раз, а стоимость увеличивается в 10 раз. Приведенный в качестве примера подшипник 7309 — нормального класса точности. В условном обозначении подшипников могут быть дополнительные знаки, характеризующие изменение металла деталей подшипника, специальные технологические требования и т. д.
Примеры обозначений подшипников: 211 — подшипник шариковый радиальный, легкой серии с внутренним диаметром, нормального класса точности; 6—405— подшипник шариковый радиальный, шестого класса точности; 4—2208— подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии, четвертого класса точности.
Основные типы подшипников каченияШариковый радиальный подшипник рис.3.2.7 самый распространенный в машиностроении. Он дешев, допускает перекос внутреннего кольца относительно наружного до 0 °10'. Предназначен для радиальной нагрузки. Желобчатые дорожки качения позволяют воспринимать осевую нагрузку. Обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. При одинаковых габаритных размерах работает с меньшими потерями на трение и при большей угловой скорости вала, чем подшипники всех других конструкций.
Рисунок 3.2.7 Шариковый радиальный подшипник
Шариковый радиальный сферический подшипник рис.3.2.8 предназначен для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной нагрузкой может воспринимать небольшую осевую нагрузку и работать при значительном (до 2...3°) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться определяет область его применения.
Рисунок 3.2.8 Шариковый радиальный сферический подшипник
Роликовый радиальный сферический подшипник рис.3.2.9 имеет ту же характеристику, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью из всех других подшипников таких же габаритных размеров.
Рисунок 3.2.9 Роликовый радиальный сферический подшипник
Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами рис.3.2.10 воспринимает большие радиальные нагрузки. Допускает осевое взаимное смещение колец. Применяется для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих» опор (для валов шевронных шестерен и др.).При необходимости осевой фиксации валов в одном направлении применяют подшипники с дополнительным буртом, а для осевой фиксации в двух направлениях — подшипники с дополнительным буртом и с упорной шайбой. Грузоподъемность подшипника составляет в среднем 1,7 от грузоподъемности шарикового радиального.
Рисунок 3.2.10 Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами
Роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами рис. 3.2.11 воспринимает только радиальную нагрузку. При сравнительно небольших габаритных размерах обладает высокой радиальной грузоподъемностью.
Рисунок 3.2.11 Роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами
Шариковый радиально-упорный подшипник рис. 3.2.12 предназначен для комбинированных (радиальных и осевых) или чисто осевых нагрузок.. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в двух направлениях. Применяются при большой частоте вращения.
Рисунок 3.2.12 Шариковый радиально-упорный подшипник
Роликовый конический подшипник рис. 3.2.13 воспринимает одновременно радиальную и осевую нагрузки. Применяется при средних и низких скоростях вращения. Обладает большой грузоподъемностью. Удобно регулируется. Подшипники этого типа, как и предыдущие, устанавливают попарно.
Рисунок 3.2.13 Роликовый конический подшипник
Шариковый упорный подшипник рис. 3.2.14 воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. При действии осевых сил попеременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник. Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при средней и низкой частоте вращения.
Рисунок 3.2.14 Шариковый упорный подшипник
Материалы, применяемые для изготовления подшипников качения Тела качения и кольца изготовляют из высокопрочных шарикоподшипниковых хромистых сталей ШХ15 и других с термообработкой и последующими шлифованием и полированием. Твердость закаленных тел качения и колец 61...66 НRСЭ. Сепараторы чаще всего штампуют из мягкой листовой стали. Для высокоскоростных подшипников сепараторы изготовляют массивными из бронзы, латуни, легких сплавов или пластмасс.
Виды разрушения подшипников качения и критерии работоспособности
К основным причинам потери работоспособности подшипников качения относятся:Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец в виде раковин или отслаивания (шелушения) вследствие циклического контактного нагружения. Усталостное выкрашивание является основным видом разрушения подшипников, обычно наблюдается после длительной работы и сопровождается стуком и вибрациями.
Пластические деформации на дорожках качения (вмятины) вследствие действия ударных нагрузок или больших статических нагрузок без вращения.
Задиры рабочих поверхностей качения при недостаточном .смазывании или слишком малых зазорах из-за неправильного монтажа.
Абразивный износ вследствие плохой защиты подшипника от попадания пыли. Применение совершенных конструкций уплотнений подшипниковых узлов уменьшает износ рабочих поверхностей подшипника.
Разрушение сепараторов от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор тел качения. Этот вид разрушения является основной причиной потери работоспособности быстроходных подшипников.
Раскалывание колец и тел качения из-за перекосов при монтаже или при больших динамических нагрузках. Основными критериями работоспособности подшипников качения является долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъемность по пластическим деформациям.
Расчет (подбор) подшипников качения на долговечность.
Расчет на долговечность выполняют для подшипников, вращающихся с угловой скоростью. Не вращающиеся подшипники или медленно вращающиеся рассчитывают на статическую грузоподъемность. При проектировании машин подшипники качения не конструируют, а подбирают по таблицам каталога. Методы подбора подшипников качения стандартизованы. Выбор подшипника зависит от его назначения, направления и величины нагрузки, угловой скорости, режима работы, стоимости подшипника и особенностей монтажа. При выборе типа подшипника рекомендуется вначале рассмотреть возможность применения радиальных однорядных шарико-подшипников, как наиболее дешевых и простых в эксплуатации. Выбор других типов должен быть обоснован. Для малых нагрузок и больших скоростей вращения принимают шариковые однорядные подшипники легких серий. Подшипники более тяжелых серий обладают большей грузоподъемностью, но допускаемая угловая скорость их меньше. При одновременном действии радиальной и осевой нагрузок выясняют, достаточно ли одного или необходимо, чтобы каждая из нагрузок воспринималась отдельными подшипниками. При ударных или переменных нагрузках с большой кратковременной пиковой нагрузкой предпочтительны двухрядные роликовые подшипники. Следует иметь в виду, что шариковые подшипники менее требовательны к смазке, чем роликовые. Расчет радиальных и радиально-упорных подшипников основан на базовой динамической грузоподъемности подшипника, представляющей постоянную радиальную нагрузку, которую подшипник может воспринять при базовой долговечности, составляющей 106 оборотов.
На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что расчетная динамическая грузоподъемность подшипника
где для радиальных и радиально-упорных подшипников:RE =(XVRr+YRа)KбКТ (3.2.4), для упорных подшипников: RE=RаКбКТ (3.2.5),
Последовательность расчета (подбора) подшипников качения на долговечность
Исходные данные: 1. Расчетная схема вала с указанием значения и направления нагрузок 2. Угловая скорость вала. 3. Диаметр цапф вала. 4. Условия работы подшипникового узла.Алгоритм расчета подшипников качения
1. Определяют радиальные опорные реакции в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а затем суммарные реакции, для каждой опоры:
При определении опорных реакций радиально-упорных подшипников пролетом между опорами считают расстояние с учeтом угла контакта. Тип подшипника выбирают исходя из условий работы, действующих нагрузок и намечаемой конструкции подшипникового узла. 2. По каталогу, ориентируясь на легкую серию, по диаметру цапфы подбирают подшипник и выписывают характеризующие его данные: а) для шарикового радиального и радиально-упорного с углом контакта а < 18° значения базовых динамической, и статической, радиальных грузоподъемностей; б) для шарикового радиально-упорного значения С, и по (или каталогу) значение коэффициента. 3. Для шариковых радиально-упорных и роликовых конических подшипников определяют для обеих опор осевые составляющие от радиальных сил, а затем по формулам вычисляют расчетные осевые силы Задаются расчетными коэффициентами в зависимости от условий работы. 4. Для шариковых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников определяют отношение и принимают значение коэффициента. Сравнивают отношение с коэффициентом и принимают значения коэффициентов. 5. Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку. 6. Определяют расчетную динамическую грузоподъемность подшипника и оценивают пригодность намеченного подшипника по условию
Сr расч
