Назначение и конструкция подшипников качения. Классификация и типы подшипников качения

Подшипники качения Подши́пник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опорыили упора и поддерживающий вал, осьили иную подвижную конструкцию с заданнойжёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение,качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшимсопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции

Подшипники качения в принципе состоят из двух колец с интегрированными дорожками качения. Между кольцами расположены тела качения, пееркатывающиеся по дорожкам качения. В качестве тел качения применяют шарики, цилиндрические, игольчатые, конические и бочкообразные ролики. Сепаратор, как правило, центрирует тела качения, обеспечивает равномерное расстояние между ними и препятствует их соприкосновению. Сепараторы игольчатых подшипников и двухрядных сферических роликоподшипников без бортов дополнительно обеспечивают правильное положение осей тел качения. Сепараторы разборных подшипников удерживают тела качения вместе и, таким образом, облегчают сборку и монтаж подшипника. В особых случаях применяются роликовые, шариковые и игольчатые подшипники без колец.
Стандартным материалом для штампованных сепараторов является сталь, для некоторых конструкций - латунь. Массивные сепараторы изготавливают из латуни, стали, твёрдых полимеров и прочих материалов. Сепараторы из термопластичных полимеров получили широкое распространение, особенно сепараторы из армированного полиамида.

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:
• по форме тел качения - шариковые и роликовые, причем последние могут быть с роликами: цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а также бочкообразными, коническими, бомбинированными - с небольшой (7-30 мкм на сторону) выпуклостью поверхности качения - и витыми -пустотелыми;
• по направлению воспринимаемой нагрузки - радиальные, предназначенные для восприятия только радиальных или преимущественно радиальных сил (некоторые типы могут воспринимать и осевые силы); радиально-улорные - для восприятия радиальных и осевых сил; подшипники регулируемых типов без осевой силы работать не могут; упорные - для восприятия осевых сил, радиальную силу не воспринимают; упорно-радиальные - для восприятия осевых и небольших радиальных сил;
• по числу рядов тел качения - одно-, двух- и четырехрядные;
• по основным конструктивным признакам - самоустанавливающиеся (например, сферические самоустанавливаются при угловом смещении осей вала и отверстия в корпусе) и несамоустанавлнвающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца, сдвоенные и др.

18) Виды разрушений подшипников качения. Основные критерии работоспособности и расчёта.

Виды разрушения подшипников качения

Основные причины потери работоспособности подшипников качения следующие.

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.

Критерии работоспособности. Основными критериями работоспособно­сти подшипников качения являются сопротивление контактной устало­сти и статическая контактная прочность.

19) Расчёт и подбор подшипников качения по статической грузоподъёмности. Расчёт подшипников качения на долговечность.

Подбор подшипников по статической грузоподъемности (ГОСТ 18854-94)

Подшипники подбирают по статической грузоподъемности в их неподвижном состоянии или при частоте вращения n < 1 мин -1. При n > 1 мин -1 проверку на статическую грузоподъемность выполняют также для ПК, нагруженных резко переменной (ударной) нагрузкой. Условие подбора: P0 ≤ C0, (7.3) где C0 – базовая статическая грузоподъемность, Н: радиальная C0r; осевая C0a. Это статическая радиальная (C0r для радиальных и радиально-упорных ПК) или осевая (C0а для упорных и упорно-радиальных ПК) нагрузка, которой соответствует расчетное контактное напряжение [σH] в центре наиболее нагруженной зоны контакта тела и дорожки качения, равное: для шариковых (кроме сферических) ПК 4200 МПа; для роликовых и сферических шариковых ПК 4000 МПа. Возникающая при этом остаточная деформация приблизительно равна 0,0001 диаметра тела качения; P0 –статическая эквивалентная нагрузка, Н: радиальная P0r; осевая P0а. Это такая постоянная нагрузка, которая должна вызвать в зоне контакта такие же напряжения, как и в условиях действительного нагружения. Для радиальных шариковых и радиально-упорных ПК P0r = X0Fr + Y0Fa, где X0, Y0 – коэффициенты статических соответственно радиальной и осевой нагрузок (по каталогу). Если при вычислении получают P0r < Fr, то для расчета принимают P0r = Fr. Для роликовых радиальных ПК P0r = Fr; для упорных P0а = Fа; для упорно-радиальных P0а= 2,3Frtgα + Fa.

Расчетную долговечность (в миллионах оборотов или в часах) определяют по табличному значению динамической грузоподъемности и величине приведенной нагрузки по формулам 4 и 5

20) Определение эквивалентной нагрузки при расчёте подшипников.

При определении эквивалентной динамической нагрузки Р для. подшипника учитывают топ подшипника, величины радиальной и осевой нагрузок на подшипник, характер действия этих нагрузок, температуру нагрева подшипника и какое кольцо подшипника является вращающимся. Соответственно эквивалентную динамическую на­грузку Р для подшипника определяют по следующим формулам: для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников (в общем случае)

P = (XVF_r+YF_a)K₆K_T,

для упорно-радиальных шарико- и роликоподшипников

P = (XF_r + YF_a)K₆K_r,

для роликоподшипников

P=VF_rK_bK_T

для упорных подшипников

P = F_aK₆K_T,

где F_r — постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка на подшипник; F_a — постоянная по величине и направлению осевая нагрузка на подшипник; X — коэффициент радиальной нагрузки, учитывающий ее величину; Y — коэффициент осевой нагрузки, учи­тывающий ее величину; V — коэффициент вращения, учитывающий, какое кольцо вращается — внутреннее или наружное; Кв — коэффи­циент безопасности, учитывающий характер нагрузки на подшипник; К? — температурный коэффициент, учитывающий рабочую темпера­туру нагрева подшипника, если она превышает 100° С.

Осевая нагрузка F_a, действующая на радиально-упорный под­шипник, определяется с учетом осевой составляющей S радиальной нагрузки F_r (рис. 186). Силу S определяют по следующим формулам: для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников

S=eR,

для конических роликоподшипников

5 = 0,83eR,где е — вспомогательный коэффициент.

При отсутствии осевой игры и предварительного натяга осевая нагрузка на каждый из двух подшипников вала может быть определена по формулам табл. 61.

Расчет подшипников качения, работающих при переменных режи­мах, производится по приведенной эквивалентной динамической на­грузке Р_пр и суммарной частоте вращения. Под приведенной эквива­лентной динамической нагрузкой подшипника принято понимать такую условную нагрузку, которая обеспечивает ту же долговечность, какую достигает данный подшипник при действительных условиях работы.

21) Ременные передачи. Общие сведения. Основные характеристики ремённых передач. Геометрические и кинематические параметры.