Их смазка и установка.

Подшипники служат опорой для валов и вращающихся осей. Подшипники по виду трения различают: -подшипники скольжения, у которых опорный участок вала (цапфа - шип, шейка, пята) скользит по поверхности подшипника. -подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредствам установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала. ВКЛАДЫШ ВАЛ КОРПУС КОНСТРУКЦИЯ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки различают подшипники : радиальные, служат для восприятия радиальных нагрузок; упорные, или подпятники, служащие для восприятия осевых нагрузок - вдоль геометрических осей валов; радиально-упорные, служащие для восприятия одновременно радиальных и осевых нагрузок.

Подшипники скольжения имеют ограниченное применение по сравнению с подшипниками качения и применяются в следующих случаях: для очень быстроходных валов (долговечность подшипников качения очень мала); для точной установки валов и осей; для валов очень большого диаметра (нет подшипников качения); для обеспечения условий сборки, когда подшипники должны быть разъемными, например, для коленчатого вала; при работе подшипников в воде, агрессивной среде и т.п. (подшипники качения неработоспособны ); для тихоходных валов неответственных механизмов, когда подшипники скольжения оказываются проще по конструкции и дешевле подшипников качения. Недостатки: требуют постоянного надзора за состоянием смазки и нагревом; значительные потери в период пуска и плохой смазки; большой расход смазочного материала;

Основным элементом подшипника является вкладыш. Их устанавливают в специальном корпусе подшипника или непосредственно в корпус машины (станине, раме и т.д.). Конструкции подшипников скольжения разнообразны и зависят от конструкции машины, в которой устанавливают подшипник. Чаще всего подшипники не имеют специального корпуса и их размещают непосредственно в станине или раме машины. Корпус и вкладыш могут быть неразъемными или разъемными. Разъем вкладыша выполнен перпендикулярно к нагрузке или близко к этому положению. При этом не нарушается непрерывность несущего масляного слоя. Неразъемные подшипники проще по конструкции и дешевле разъемных, но они неудобны при монтаже осей и валов. Поэтому эти подшипники обычно применяют для кольцевых цапф соей и валов небольших размеров. Разъемные подшипники очень удобны при монтаже осей и валов и допускают регулировку зазоров в подшипнике путем сближения крышки и основания. Поэтому преимущественное применение имеют разъемные подшипники скольжения..

Изнашиванию должен подвергаться вкладыш, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже вкладыша. Требования к вкладышам: 1) Достаточная износостойкость и высокая сопротивляемость заеданию. 2) Низкий коэффициент трения и высокая теплопроводность. 3) Высокая сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и длительное сопротивление усталости. Бронзы – оловянные, свинцовые, кремниевые, алюминиевые. Обладают высокими механическими характеристиками, но плохо прирабатываются и окисляют масло. Чугун – хорошие антифрикционные свойства, но прирабатывается хуже, чем бронза (тихоходные и слабонагруженные подшипники). Наиболее применяемые – A4C – 1. Баббит – на оловянной, свинцовой и др. основах – лучший материал для подшипников скольжения. Хорошо прирабатываются, мало изнашивает вал, стоек против заедания, не окисляет масло. Отрицательное свойство – хрупкость и высокая стоимость. Пластмассы – на древесной (дсп) или хлопчатобумажной основе – текстоне. Дерево, резина и другие материалы могут работать при водяной смазке (гидротурбины). Капроны – тонкий слой наносят на рабочую поверхность металлического вкладыша. Металлокерамический вкладыш – прессованием при высоких температурах порошков бронзы или железа с добавлением графита, меди, олова или свинца. Неметаллические материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, могут работать при смазывании водой, что имеет существенное значение подшипников насосов, пищевых машинах и т.д.

Трение в подшипнике определяет износ и нагрев подшипника, а также его К.П.Д.. Величина работы трения является основным показателем работоспособности подшипника. В зависимости от толщины слоя смазочного материала различают жидкостное и полужидкостное трение При жидкостном трении рабочая поверхность вала и вкладыша разделены слоем масла, толщена h которого больше суммы высот R z неровностей поверхности, т.е. h>R z цапфа +R z подшипник. Масло воспринимает внешнюю нагрузку, предотвращая соприкосновение рабочих поверхностей. т.е. их износ. Сопротивление движению в этом случае определяется только внутренним трением в смазочной жидкости. Величина коэффициента жидкостного трения располагается в пределах от до (эта величина может быть меньше коэффициента трения качения). При полужидкостном трении в подшипнике будет смешанное одновременно жидкостное и сухое. Полужидкостное трение сопровождается износом трущихся поверхностей. Граничное трение имеет место при небольших скоростях скольжения трущихся поверхностей, при этом толщина слоя смазки порядка 0.1 мм. Самый благоприятный режим – режим жидкостного трения. Образование режима жидкостного трения является основным критерием расчета подшипников скольжения.

Подавляющее большинство опор с жидкостным трением работает в условиях гидродинамического режима. В радиальных подшипниках клиновая форма зазора образуется за счет смещения центров цапфы вала и вкладыша. При угловой скорости кр цапфа всплывает в масле и несколько смещается в сторону вращения. С увеличением угловой скорости увеличивается толщина разделяющего масляного слоя h. Это происходит вследствие эксцентрического расположения цапфы в подшипнике. Под нагрузкой торцевые зазоры между цапфой и подшипником оказываются снизу меньшими, чем сверху. В результате переменный расход через зазор смазочного материала приводит к появлению требуемого давления и подъемной силы. Давление определяется зазором, радиальной силой и вязкостью материала.

Работа сил трения в опоре расходуется на нагрев и износ ее деталей. Подшипники, работающие в режиме гидродинамического трения, изнашиваются только в периоды пуска и остановки машины, когда в клиновые зазоры вследствие малой относительной скорости не создается необходимое давление для образования толстого слоя смазки, разделяющего твердые поверхности. При превышении установленных скоростей, недостатке смазки или больших давлениях возрастает температура подшипника и наступает заедание – наиболее опасный вид разрушения. При действии переменных нагрузок (например, в поршневых двигателях) поверхность вкладыша может выкрашиваться вследствие усталости. Обеспечение режима жидкостного трения является основным критерием расчёта большинства подшипников скольжения. При этом одновременно обеспечивается работоспособность по критериям износа и заедания.

Подшипники являются опорами валов, осей и других вращающихся деталей машин. Подшипник представляет собой сборочную единицу, состоящую из тел качения (шариков или роликов), отделенных равномерно друг от друга сепаратором и располагающихся между кольцами. Достоинства и недостатки Достоинства: малые потери на трение; высокий КПД (до 0,995); незначительный нагрев; высокие надежность и нагрузочная способность; малые габаритные размеры в осевом направлении; невысокая стоимость вследствие массового производства; высокая степень взаимозаменяемости; простота в эксплуатации и малый расход смазки. Недостатки: пониженная долговечность при ударных и вибрационных нагрузках ; большое рассеивание долговечности из-за неодинаковых зазоров в подшипнике; ограниченная быстроходность из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепараторов от действия центробежных сил; ненадежность при работе в агрессивных средах (например, в воде); относительно большие радиальные размеры; неразъемность конструкции; шум при больших оборотах.

Для восприятия осевых нагрузок кольца подшипника закрепляют на валу и в корпусе. Для закрепления внутренних колец на валу применяются различные средства: уступы вала (а); пружинные стопорные кольца (б,е); торцовые шайбы (в); упорные гайки (г,ж); Для фиксации наружных колец применяют: уступы в корпусе и стакане (а); крышки (б); крышки и уступы (в,г); упорные борта (д); врезные крышки при разъёмных корпусах (е); пружинные кольца (ж,з). КРЕПЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ КОЛЕЦ КРЕПЛЕНИЕ НАРУЖНЫХ КОЛЕЦ

Радиально-упорные подшипники требуют осевого регулирования, которое делается смещением наружного кольца: прокладками из металла (а); крепёжным винтом (б,г) при малых осевых силах; резьбовой крышкой или кольцом (в). Жёсткость подшипников и их предварительный натяг Деформации подшипников качения примерно равны деформациям валов. Поддержание высокой жёсткости подшипниковых узлов обеспечивает точность вращения системы. Максимальную жёсткость имеют точные роликоподшипники. Жёсткость увеличивается предварительным натягом, суть которого в выборке зазоров и начальном сжатии тел качения. Это достигается взаимным осевым смещением колец посредством: затяжки резьбы (а); пружинами (б); установкой втулок (в); шлифовкой торцов колец (г). Излишний преднатяг приводит к усилению износа сепаратора из-за набегания на него части тел качения и отставания другой части из-за разных их диаметров. ОСЕВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДШИПНИКОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАТЯГ ПОДШИПНИКОВ

Это специальные детали, выполненные из мягких упругих материалов (мягкие металлы, резина, пластмасса, войлок и т.п.), которые предотвращают вытекание смазки из подшипниковых узлов и попадание в них загрязнения. По принципу действия уплотнения разделяются на: контактные манжетные, войлочные, с металлическими кольцами (а,б), применяются на низких и средних скоростях, дают плотный контакт подвижных и неподвижных деталей; щелевые и лабиринтные, препятствуют протеканию жидкостей и даже газа через каскад щелей и камер (в,г,д,е), так, типовая букса грузового вагона имеет четырёхкамерное лабиринтное уплотнение; центробежные (ж,з); комбинированные. Известны конструкции подшипников со встроенными уплотнениями. УПЛОТНЕНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ

Подшипники являются стандартными узлами, поэтому валы и корпуса должны приспосабливаться к ним. Внутренние кольца сажают на вал по системе отверстия, а наружные в корпус по системе вала. При том, что поле допусков внутреннего кольца направлено не в тело, а к центру, посадки на вал получаются более плотными, чем обычно в системе отверстия. В зависимости от режима работы машины, чем больше нагрузка и сильнее толчки, тем более плотными должны быть посадки и наоборот. Посадки роликоподшипников должны быть более плотными в связи с большими нагрузками. Посадки радиально-упорных подшипников плотнее, чем у радиальных, у которых посадочные натяги искажают зазоры. Посадки крупных подшипников из-за больших сил назначают плотнее, чем у средних и мелких. Рекомендации по выбору посадок по мере роста нагрузок в опорах можно сформулировать следующим образом: Допуски валов при вращающемся вале – j s 6; k6; m6; n6. Допуски валов при вращающемся корпусе – g6; h6. Допуски корпуса при вращающемся вале – H7; H6; J s 7; J s 6; K7. Допуски корпуса при вращающемся корпусе – K7; M7; N7; P7. ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ

Нередко наблюдаются случаи, когда повреждения подшипников вызваны небрежным, безграмотным монтажом и демонтажом. Подшипники со значительным натягом на валу следует монтировать нагретыми в масле или охлаждать вал сухим льдом. В остальных случаях подшипники можно напрессовывать на вал с помощью пресса. Посадка подшипника ударами молотка через оправку из мягкого металла допустима только при малых натягах для мелких и средних подшипников. Демонтаж допускается только с помощью специальных съёмников. Общий принцип: усилие прикладывается только к тому кольцу, которое установлено с натягом и не должно передаваться на тела качения. Смазка подшипников качения Применяется как для снижения трения, так и для повышения теплоотвода. Пластичные (густые) смазки более легки в обслуживании, меньше расходуются, удобны в применении в труднодоступных местах, куда закладываются при сборке, заполняют и герметизируют зазоры. Их недостаток в том, что в конструкции требуется предусматривать специальные полости. Эту полость первоначально заполняют на 2/3 объёма при n 1500 об/мин или на 1/2 объёма при n > 1500 об/мин. МОНТАЖ И ДЕМОНТАЖ ПОДШИПНИКОВ УДАРЫ

В дальнейшем обычно через каждые три месяца через специальные устройства (пресс- маслёнки) добавляют свежую смазку, а через год её меняют с предварительной разборкой и промывкой узла. При консистентной смазке необходимо применение щелевых, лабиринтных и центробежных уплотнений. Жидкие смазки применяются при более высоких температурах, когда густые плавятся и вытекают. Обеспечивают минимальные потери на трение. Обычный способ в случае нижнего расположения червяка – организация масляных ванн (например, картер двигателя и т.п.), в которых масло налито до уровня нижнего тела качения. В зубчатых передачах колёса погружают не более чем на высоту зуба, во избежание больших потерь на перемешивание масла. Уровень масла контролируется щупом - маслоуказателем, как, например, в двигателях легковых автомобилей. Разбрызгивание масла внутри корпуса механизмов происходит с помощью специальных лопастей-крыльчаток либо зубчатых колёс и применяется для создания масляного тумана, который способствует выравниванию температуры и теплоотводу от механизма. ЖЕЗЛОВЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ КРАНОВЫЙ МАСЛОУКАЗАТЕЛИ