Что служит опорой вала

Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки вала и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники.

По виду трения различают: подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности; подшипники качения, в которых между поверхностями вращающейся детали и опорной поверхностью расположены тела качения подшипника.

От качества подшипников в значительной степени зависит работоспособность, долговечность и КПД машины.

Существует много конструкций подшипников скольжения,которые подразделяются на два вида: неразъёмные и разъёмные.

Неразъёмный подшипник (рис.3.5) состоит из корпуса и втулки (вкладыша) из антифрикционного материала, на которую непосредственно опирается цапфа вала или оси. Втулка может быть неподвижно закреплена в корпусе подшипника или свободно заложена в него («плавающая втулка»), в конструкции подшипника предусматривается смазочное устройство. Неразъемные подшипники обычно используют в тихоходных механизмах.

Разъёмный подшипник (рис.3.6) состоит из основания и крышки корпуса, разъёмного вкладыша, смазочного устройства и болтового или шпилечного соединения основания с крышкой. Износ вкладышей в процессе работы компенсируется поджатием крышки к основанию. Разъёмные подшипники используют в общем и особенно — тяжёлом машиностроении.

Достоинства подшипников скольжения:

• высокая работоспособность при больших скоростях и ударных нагрузках;

• бесшумность и обеспечение виброустойчивости вала при работе подшипника в режиме жидкостного трения (масляный слой между поверхностями цапфы и вкладыша обладает способностью гасить колебания);

• небольшие габариты в радиальном направлении;

• достаточно высокая работоспособность в особых условиях (химически агрессивных средах, при бедной или загрязнённой смазке).

Недостатки подшипников скольжения:

• большие потери на трение (не относится к подшипникам, работающим в режиме жидкостного трения, КПД которых больше 0,99);

• значительные размеры в осевом направлении;

• необходимость применения дорогостоящих и дефицитных антифрикционных материалов для вкладышей;

• значительный расход смазочного материала и необходимость систематического наблюдения за процессом смазки;

• не обеспечивается взаимозаменяемость подшипников при ремонте, так как большинство типов подшипников не стандартизировано.

Подшипники каченияв большинстве случаев состоят из наружного 4 (рис. 3.7, а) и внутреннего 1 колец с дорожками качения, тел качения 3 (шариков или роликов), сепаратора 2, разделяющего и направляющего тела качения. В некоторых подшипниках одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения обкатываются непосредственно по канавкам (цапфам) вала или корпуса.

Достоинства подшипников качения:

• значительно меньшие потери на трение, а следовательно, более высокий КПД (до 0,995) и меньший нагрев;

• экономия дефицитных цветных материалов;

• меньший расход смазочного материала;

• высокая степень взаимозаменяемости (их массовое производство).

Недостатки подшипников качения:

• чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам;

• большие габариты в радиальном направлении;

• малая надёжность в высокоскоростных приводах.

Классификация подшипников качения (см. рис.3.7):

— по форме тел качения: шариковые (а, 6, ж, и), роликовые (с цилиндрическими (в), коническими (з), бочкообразными (г), игольчатыми (д) и витыми (е) роликами-;

— по числу рядов тел качения: однорядные (а, в, ж), двухрядные (6, г), многорядные;

— по направлению воспринимаемой нагрузки: радиальные (а. е), воспринимающие (в основном) радиальные нагрузки, т.е. нагрузки, направленные перпендикулярно к геометрической оси вала; упорные (и, к), воспринимающие от вала только осевые нагрузки; радиальпо-упорные (ж) и упорно-радиальные (з) могут воспринимать одновременно радиальные и осевые нагрузки, при этом упорно-радиальные подшипники предназначены для преобладающей осевой нагрузки.

-по габаритным размерам. В зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диаметров подшипники делят на серии — сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине на серии — узкие, нормальные, широкие, особо широкие.

3.3. ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Видео:Опоры валов и осей: подшипники скольженияСкачать

Опора вала — что это такое?

Схема направляющего вала и подшипников опоры — очень дешевый и выгодный способ линейного перемещения. В производстве станков ЧПУ очень часто ее используют. Также применяют для изготовления современных 3D принтеров, фрезерных систем и даже станков для нарезки плазмы.

Особенно ценится в машиностроении за счет своей точности позиционирования. Материал, который используют для прецизионных валов, — это очень плотная, высокоуглеродистая сталь с качествами легирования. Элементы закаляются при высокой температуре и шлифуются, что обеспечивает их высокую стойкость и очень низкий уровень трения деталей.

Видео:Как выставить соосность вала, и устранить эффект мягкой лапы.Скачать

Особенности подшипников опоры

1. Температура в работе должна составить от 15 до 100 градусов Цельсия.
2. Рабочее затвердевание поверхности должно соответствовать HRC60-64 показателю.
3. От 0,5 до 4 уровня должна доходить степень закалки.
4. Общий диаметр вала — обязательно от 5 до 70 мм.
5. 6500 мм — максимально допустимая длина.

Если вы выбираете вал, обращайте особое внимание на общую гибкость конструкции на больших диаметрах, а в сравнении с рельсовыми аналогами, точность должна быть относительно меньшей.

Применяйте вал на опоре для устранения ненужных прогибов. Продольные направления на вале обеспечивают неограниченную длину перемещения и очень высокую грузоподъемность опоры. Подшипник опоры карданного вала и блоки нужно выбирать в зависимости от того, какая задача перед ними стоит.

Главное, на что вы должны ориентироваться — это конструкция и грузоподъемность. Часто габариты и параметры подшипников отличаются между собой, в основном, незначительно, все зависит от производителя и стандартов, которых придерживались при изготовлении данной детали. Главная роль проводника к ведущему мосту автомобиля отводится непосредственно раздаточной коробке, а выполняет работу карданный привод.

Подшипники — и есть основные детали опорного вала. Важно помнить, что регулировка и настройка предохранительной муфты должна производиться на передаче крутящего момента. А момент для затяжки гайки обязательно должен составлять от 50 до 70 hm. Обратите ваше внимание на то, что опора вала не может терпеть неосторожного обращения и эксплуатации.

Опорный вал считают почти главной деталью среди всех входящих в трансмиссию автомобиля. Ее еще называют подвесным подшипником. В обязанности данного механизма входит поддержка карданного вала.

Делится эта система на два вида:

• не снимаемая (при выходе из работы нужно менять всю систему);
• сменная (можно снять и заменить на новую).

Видео:Лекция «Валы и оси. Их опоры»Скачать

Что такое подшипник качения вала

Подшипник качения — это готовая собранная структура, состоящая из двух внутренних и одного наружного кольца качения. Между ними размещены 2 фигуры качания и четыре сепараторные лямки, в работу которых входит поддержание деталей на допустимом расстоянии.

Подшипник считается самой хорошо собранной частью механизма и используется во многих системах. Исключение составляют конструкции, в которых предусмотрено скольжение деталей. Они стандартизованы и выходят в продажу со специальных государственных производств. Стоит отметить, что Россия является европейским лидером по производству подшипников. До 80-х годов производилось более одного миллиарда этих деталей в год — разных размеров и диаметров.

• высокая устойчивость при трении;
• достаточно маленькая цена массового производства;
• маленькая длина опоры;
• уменьшенный расход смазки;
• очень маленький пусковой момент;
• их можно полностью заменить — это огромный плюс при сборке механизма;
• маленькая чувствительность перекосов и перегибов.

• высокий уровень чувствительности к ударным нагрузкам;
• низкая быстроходность, которая связана с качельной динамикой строения;
• если производить в единичном или малом количестве, стоимость выходит очень высокой;
• высокие радиальные габариты строения;
• ограничена температура работы (через своеобразную форму);
• если взять подшипник общего примера, он не будет работать в агрессивной среде.

Видео:Опоры валов и осей: подшипники каченияСкачать

Как же все устроено

Подшипник подвесной еще называют каркасной конструкцией, которая обеспечивает легкое скольжение, продлевающее срок эксплуатации от понижения трения. Такая опора промежуточного вала имеет в себе внутреннее и внешние кольца, в их обязанности входит поддержка подшипника и препятствие в его перемещении. Если деталь качественная, она состоит из плотного и добротного металла. Также там имеются некоторые элементы из высокопрочной резины, которая очень вынослива к трению. Крепится она кронштейном к раме автомобиля.

Видео:Детали машин. Лекция 4.1. Валы и оси.Скачать

Показатели поломки

Если во время вождения автомобиля вы заметили лишний звук в виде гула или свиста (также может быть стук), это явный признак поломки опорного вала. Помните, что в этом случае также меняется радиус хода автомобиля. Появляется своеобразное дрожание, которое передается в салон автомобиля при движении.

Видео:10 1 Валы, оси и опорыСкачать

Устройство подшипника

• высокая стойкость к разному роду нагрузок;
• впитывание вибрации;
• низкий уровень звука при работе;
• достаточно компактные размеры;
• хорошая выдержка в агрессивной среде и условиях работы;
• легкая замена или ремонт.

Видео:Лекция 10. Опоры с подшипниками каченияСкачать

Симптомы неисправности подшипника

Для более точного определения поломки стоит попробовать услышать звуки во время движения автомобиля накатом, хорошо взять разгон и отпустить педаль газа. После такой манипуляции вы должны услышать определенный гул или свист. В некоторых случаях бывает даже вой.

Видео:9.3. Конструктивные элементы валов и осейСкачать

Как можно заменить опору

Опора карданного вала (газ) заменяется несложно и может проводиться самим водителем без помощи автомехаников, но процесс следует выполнять должным образом.

1. Рожковые ключи на 12 и 13 мм.
2. Наставка (из хорошего металла).
3. Стандартный молоток.
4. Чтобы снять опорные кольца, будут нужны пассатижи.
5. Съемник для подшипника.
6. Для замены новая опора.

Отвезите автомобиль на автомобильную яму. Мотор следует заглушить и оставить на первой передаче. Для обеспечения безопасности при работе подставьте какие-либо противооткатные механизмы под колеса машины. Перед работой хорошо смажьте все запчасти между подшипником смазкой (WD-40).

Если вы меняете опору карданного вала, то лучше сразу меняйте крестовину, так как их срок службы тоже очень низок. Все крепления в виде болтов следует открутить. Вытащите внутренний фланец (он скреплен с хвостом машины) и тогда лишь снимите крепеж опорного вала.

Обычно вал фиксируют крепежи в виде листков или лепестков, их следует снять. Закрепите снятый вами вал в тисках и открутите болт подшипника. Для снятия вилки используйте специальный съемник, а подшипник снимите при помощи легких стуков по нему.

Ветошью полностью отмойте место для крепления нового подшипника. Зафиксируйте стопор в направлении задней части автомобиля. Закрепите защитную шайбу и гайку, эти элементы обязательно стоит отцентрировать. Когда промежуточная опора вала с подшипником будет надежно закреплена, установите на свое место кандальный вал.

Видео:Модификация опор вала тормозного SAF.Скачать

Примечание

Важно помнить, что промежуточная опора карданного вала должна меняться не позже конечного срока своей эксплуатации. Но лучше всего менять ее гораздо раньше, так как сильное влияние агрессивной среды и небрежное вождение очень быстро выводит из строя ходовую часть автомобиля. А лучше — проводите технический осмотр автомобиля раз в несколько месяцев, это поможет вам вовремя заметить и предотвратить поломки еще до появления серьезных проблем.

Видео:Посадка подшипника на вал: самый полный обзор методов и стандартовСкачать

Раздел 4. Валы, оси и опоры

4.1. Валы и оси. Назначение, типы валов и осей и их формы поперченных сечений.

В современных машинах наиболее часто используют вращательное движение. Вращающиеся детали, такие, как зубчатые колеса, шкивы, звездочки, блоки, муфты и др., направляются и поддерживаются в пространстве при помощи валов и осей. Валы и оси в большинстве случаев имеют форму тел вращения.

Вращающиеся детали и поддерживающие их валы обычно жестко соединены посадками с натягом, шпонками, шлицами и т. п., поэтому валы могут быть только вращающимися, при этом они всегда передают вращающий момент и подвержены кручению.

На осях вращающиеся детали могут быть либо закреплены неподвижно, например, с помощью посадок с натягом, и тогда оси должны вращаться, либо установлены свободно, например, по посадке с зазором, на подшипниках качения и т. п., и тогда оси могут быть неподвижными; в любом случае оси не передают вращающий момент и их можно рассматривать как частную разновидность валов, не подверженных кручению.

Ось — это брус круглого или фасонного сечения, используемый для поддержания закрепленных на нем вращающихся деталей. При этом сама ось может быть как неподвижной, так и вращающейся. На ось действуют только изгибающие нагрузки.

Вал — это ось, предназначенная не только для поддержания деталей, но и для передачи крутящего момента.

По назначению валы можно разделить на коренные, т. е. валы несущие основные рабочие органы машин (ротор турбины, коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, шпиндель станка), и передаточные (валы передач), используемые для передачи и распределения движения и несущие на себе детали передач: зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т. д. В ряде машин (сельскохозяйственных, дорожных) применяют валы для передачи вращающего момента к исполнительным органам; их называют трансмиссионными.

Иногда используют торсионные валы (торсионы), т. е. валы обычно малых диаметров и передающих только вращающие моменты.

Валы по форме геометрической оси разделяют на прямые (рис. 83, а, б, в, г, д, е) и коленчатые (рис. 83, ж). Последние применяют для преобразования возвратно-поступательного движения (поршней) во вращательное (коленчатого вала) или наоборот. Особую группу представляют гибкие валы с изменяемой формой геометрической оси, их применяют для привода механизированного инструмента, в зубоврачебных бормашинах и т. п.

Оси (детали) имеют прямую геометрическую ось. Коленчатые, гибкие, а также кулачковые валы относятся к специальным, и не рассмотрены в настоящем курсе.

Рис. 83. Основные типы валов и осей.

Наиболее распространены прямые валы и оси; они могут быть постоянного диаметра (рис. 83, а, б) или ступенчатыми (рис. 83, в, г, д, е). Чаще всего валы и оси выполняют ступенчатыми, хотя валы и оси постоянного сечения более технологичны.

Форма валов и осей по длине определяется распределением действующих сил и моментов, технологией изготовления и условиями сборки. Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил по длине валов и осей, как правило, не постоянны; вращающий момент передается обычно не по всей длине вала. Поэтому по условию равнопрочности целесообразно конструировать валы и оси ступенчатыми, близкими по форме к балкам равного сопротивления (форма балки равного сопротивления показана штриховой линией на рис. 83, в).

В поперечном сечений валы и оси могут быть сплошными (рис. 84, а) или полыми (рис. 84, б), а по форме сечения — цилиндрическими (рис. 84, а, б), со шпоночными (рис. 84, в) или шлицевыми (рис. 84, г)канавками, а также профильными (рис. 84, д).

Применение полых валов и осей позволяет существенно снизить массу, например, при равной прочности сплошного и полого валов с отношением диаметра отверстия к наружному диаметру 0,75, масса полого вала будет меньше почти в 1,5 раза.

Рис. 84. Формы поперечных сечений валов и осей.

Концевые опорные участки валов и осей называют цапфами или шипами. Цапфы (шейки) валов и осей, когда в опорах установлены подшипники скольжения, выполняют: цилиндрическими (рис. 85, а, б)или коническими (рис. 85, в). В большинстве случаев цапфы валов и осей для подшипников скольжения имеют цилиндрическую форму е закругленным переходом (галтелью) и с заплечиком (буртиком) для односторонней фиксации в осевом направлении (см. рис. 85, а). В случае необходимости двусторонней осевой фиксации вала (оси) в одной опоре цапфа снабжается дополнительным буртиком (см. рис. 85, б).

Цапфы валов и осей для подшипников качения выполняют цилиндрическими с заплечиком, служащим для односторонней фиксации в осевом направлении (рис. 86, а). Для двусторонней фиксации внутреннего кольца подшипника на валу или оси дополнительно предусматривают гайки (рис. 86, б), стопорные пружинные кольца, устанавливаемые в кольцевые канавки (рис. 86, в), и др.

Рис. 85. Цапфы валов и осей под подшипники скольжения. Рис. 86. Цапфы валов и осей под подшипники качения.

Участки валов и осей под посадку ступиц деталей выполняют цилиндрическими или коническими. Чаще применяют цилиндрические посадочные поверхности как более технологичные. Конические посадочные поверхности, как правило, применяют для концевых участков валов.

Большое влияние на прочность, выносливость, надежность валов и осей оказывает форма переходных участков между соседними ступенями разных диаметров; Галтели должны иметь максимально возможные радиусы закруглений. Наиболее распространенная форма перехода — галтели постоянного радиуса (рис. 87, а); желательно, чтобы радиус закругления R был больше 0,ld(d — диаметр вала). В особых случаях применяют галтели переменного радиуса кривизны ρ (рис. 87, в).Правильным подбором кривизны галтели можно существенно снизить концентрацию напряжений и повысить несущую способность валов и осей. Снижению концентрации напряжений служит также применение разгрузочных выточек (рис. 87, а).Канавку (рис. 87, г) шириной 3-5 мм и глубиной 0,25-0,5 мм, удобную для выхода обрабатывающего инструмента, например шлифовального круга, используют в случае, когда определяющей является не усталостная прочность, а жесткость валов.

Рис. 87. Переходные участки валов и осей.

Наряду с концентрацией напряжений, вызванной геометрическими очертаниями деталей, на усталостную прочность влияет качество поверхностного слоя, т. е. микро-геометрия, как следствие механической обработки, и структурное состояние поверхностного слоя. Повышение усталостной прочности валов и осей достигается упрочнением материала посредством термической или химико-термической обработки, пластическим упрочнением (обкаткой роликами, обдувкой дробью), в результате которого в поверхностном слое образуются остаточные напряжения сжатия, а также шлифованием, полированием и, другими методами.

Осевые нагрузки на валы от насаженных на них, деталей передаются следующими способами:

значительные нагрузки — упором деталей в уступы (буртики, заплечики) на валу или, оси (рис, 88, а) или посадкой деталей с соответствующим натягом (рис. 88, б);

средние нагрузки — гайками (см. рис. 88, б и88, в) или штифтами (рис. 88, г), а также выше перечисленными способам;

легкие нагрузки —стопорными винтами (рис. 88, д)стопорными пружинными кольцами (рис. 86, в и 88, е) и др.

Рис. 88. Средства восприятия осевых нагрузок и осевого крепления деталей на валах и осях.

Основными материалами, для валов и осей служат углеродистые и легированные стали. Для осей и валов, диаметры которых определяются, в основном, жесткостью, применяют углеродистые конструкционные стали Ст4, Ст5 без термообработки. В ответственных и тяжело нагруженных конструкциях (когда критерием является прочность) используют термически обрабатываемые среднеуглеродистые и легированные стали 40, 45, 40Х, 40ХН, 40ХН2МА, 30ХГГ, 30ХГСА и др. Валы из этих сталей в зависимости от решаемых задач подвергают улучшению (закалке с высоким отпуском) или поверхностной закалке (нагрев ТВЧ) с низким отпуском.

Быстроходные валы на опорах скольжения должны иметь весьма высокую твердость поверхности цапф; для этого их изготовляют из цементируемых сталей типа 20Х, 12ХН3А, 18ХГТ или из азотируемых сталей типа 38Х2МЮА.

Валы, работающие в коррозионной среде, изготовляют из нержавеющих сталей, титановых сплавов.

Для изготовления коленчатых валов и валов с большими фланцами наряду со сталью применяют высокопрочные (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны.

Прямые стальные валы и оси диаметром до 150 мм обычно изготовляют из проката; валы большего диаметра и сложной формы — из поковок. Полые валы целесообразно изготовлять из стальных труб стандартных размеров или из специально заказываемого недоката труб (с утолщенными стенками).

Валы и оси обычно подвергают токарной обработке в центрах и последующему шлифованию посадочных поверхностей (цапф, шеек, шипов) или шлифованию по всей поверхности (высоконапряженные валы).

В последнее время появилась конструкция полых валов из композитных материалов, получаемых намоткой.

Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность, жесткость и виброустойчивость.

4.2. Подшипники. Назначение и классификация. Подшипники скольжения: типы, области применения, достоинства и недостатки. Подшипники качения: классификация, их характеристики, области применения, достоинства и недостатки.

Подшипник— техническое устройство, являющееся частью опоры, которое поддерживает вал, ось или иную конструкцию, фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качание или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку на другие части конструкции.

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

По направлению воспринимаемых нагрузок подшипник разделяют на радиальные (для восприятия нагрузок, перпендикулярных к оси вала), упорные (для восприятия нагрузок, направленных по оси вала), а также радиально-упорные (для восприятия комбинированных, преимущественно радиальных нагрузок; реже применяют упорно-радиальные — преимущественно для восприятия осевых нагрузок). По виду трения различают подшипники качения (получили наибольшее распространение) и подшипники скольжения

Основные типы подшипников, которые применяются в машиностроении:

Подшипник скольжения

Подшипник скольжения — это опора или направляющая, в которой цапфа (опорная поверхность вала) скользит по поверхности вкладыша (подшипника) (рис. 90). Для уменьшения сил трения и износа подшипники смазывают. Основное применение имеют жидкие смазочные материалы, особенно при больших нагрузках и скоростях. Газообразные смазочные материалы (главным образом воздух) применяют для высокоскоростных опор. Для тихоходных опор используют пластичные смазочные материалы. Для подшипников, работающих, в экстремальных условиях, применяют самосмазывающиеся материалы, т. е. материалы, которые содержат компоненты или покрытия, обеспечивающие смазывание.

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения подразделяют, на две группы; радиальные и упорные (осевые). При совместном действии радиальных и осевых нагрузок применяют совмещенные опоры, в которых осевую нагрузку воспринимают торцы вкладышей (рис. 91) или специальные гребни.

По принципу образования подъемной силы в масляном слое подшипники делят на гидродинамические и гидростатические. Для разделения трущихся поверхностей слоем смазочного материала в нем необходимо создать избыточное давление. В гидродинамических подшипниках это давление возникает только при относительном движении поверхностей вследствие затягивания масла в клиновой зазор. В гидростатических подшипниках давление создается насосом. Основное распространение получили подшипники с гидродинамической смазкой как наиболее простые.

Подшипники скольжения применяют преимущественно в тех областях, в которых нецелесообразно или невозможно использовать подшипники качения:

при ударных и вибрационных нагрузках (используется хорошая демпфирующая способность масляного слоя);

при особо высоких частотах вращения;

для точных опор с постоянной жесткостью;

для опор с малыми радиальными размерами;

для особо крупных и миниатюрных опор;

при работе в экстремальных условиях (высокие температуры, абразивные и агрессивные среды);

для неответственных и редко работающих механизмов.

Подшипники скольжения легче и проще в изготовлении, чем подшипники качения, бесшумны, обладают постоянной жесткостью и способностью работать практически без износа в режиме жидкостной и газовой смазки, хорошо демпфируют колебания.

К недостаткам подшипников скольжения можно отнести сложность системы смазки для обеспечения жидкостного трения, необходимость применения цветных металлов, повышенные пусковые моменты и увеличенные размеры в осевом направлении. При работе с жидкими и пластичными смазочными материалами температура подшипника не может превышать 150 °С. Однако некоторые самосмазывающиеся материалы допускают работу при температурах до 700 °С.

Подшипники скольжения широко применяют в двигателях внутреннего сгорания, паровых и газовых турбинах, насосах, компрессорах, центрифугах, прокатных станах, в тяжелых редукторах и других машинах.

Рис. 90. Радиальный подшипник скольжения: Рис. 91. Радиально-упорный

1 — корпус; 2 — вкладыш; 3 — отверстие для подачи подшипник скольжения

смазочного материала; 4 — цапфа; 5 — маслораздаточная канавка

Подшипник скольжения (см. рис. 90) содержит корпус 1, вкладыш 2, смазывающие и защитные устройства. Корпус подшипника цельный или разъемный изготовляют как отдельную деталь либо деталь, присоединяемую к машине. Иногда корпус подшипника выполняют встроенным, т. е. как одно целое с корпусом машины или подвижной деталью (например, с шатуном). Вкладыши используют для того, чтобы не выполнять весь корпус из дорогих антифрикционных материалов. После износа вкладыши заменяют. В массовом производстве вкладыши штампуют из ленты с нанесенным на нее антифрикционным материалом, В мелкосерийном и единичном производстве применяют сплошные или разъемные втулки, а также биметаллические вкладыши, в которых тонкий слой антифрикционного материала наплавляют на стальную, чугунную или бронзовую основу. Для распределения смазочного материала, поступающего из канала 3, по рабочей поверхности цапфы 4 вкладыши снабжают смазочными канавками 5. Канавки располагают в ненагруженной зоне и часто совмещают с разъемом.

Износ рабочих поверхностей является основной причиной выхода из строя подшипников скольжения. Абразивное изнашивание связано с попаданием в смазочный материал абразивных частиц с размерами больше толщины масляного слоя и работой подшипника при неблагоприятных режимах трения в периоды пусков и остановок. При действии больших контактных давлений и температур возможно схватывание рабочих поверхностей подшипника.

Усталостные разрушения подшипников возникают при циклически действующих нагрузках, например, в поршневых машинах, машинах ударного и вибрационного действия. Значительное повышение температуры приводит к недопустимым изменениям необходимых свойств смазочных материалов, а иногда к выплавлению заливки вкладыша или заклиниванию вала в подшипнике. Разрушения подшипников могут быть также связаны с потерей устойчивости вращения цапфы при самовозбуждающихся колебаниях (автоколебаниях).

Подшипниковые материалы должны обеспечивать низкое значение коэффициента трения, высокую износостойкость и сопротивление усталости. Дополнительными требованиями являются хорошая теплопроводность, прирабатываемость, смачиваемость маслом, коррозионная стойкость и обрабатываемость, низкий коэффициент линейного расширения и низкая стоимость. Ни один из известных материалов одновременно всеми этими свойствами не обладает. Поэтому в технике применяют большое количество различных антифрикционных материалов, наилучшим образом отвечающих конкретным условиям.

Валы и оси, как правило, стальные, реже из высокопрочного чугуна, например, коленчатый вал двигателей ГАЗ. Цапфы должны иметь высокую твердость и шлифованную или полированную поверхность, чтобы выдержать несколько замен более дешевых, чем вал, вкладышей. Материалы вкладышей можно разделить на три группы: металлические материалы, металлокерамические и неметаллические.

Металлические материалы. Сплавы на основе олова или свинца с добавлением сурьмы, меди и других элементов, называемые баббитами (по имени американского изобретателя Баббита), обладают высокими антифрикционными качествами, хорошей прирабатываемостью, но дороги и имеют относительно невысокое сопротивление усталости. Их применяют в качестве тонкослойных покрытий или в качестве заливки. Хорошими антифрикционными свойствами обладают бронзы и латуни (сплавы на основе меди), алюминиевые и цинковые сплавы. В паре с закаленной цапфой при наличии хорошей смазки применяют антифрикционные чугуны.

Металлокерамические материалы.Пористые бронзографитовые и железографитовые материалы, получаемые методом порошковой металлургии, пропитывают горячим маслом и применяют в условиях, в которых невозможно обеспечить надежную жидкостную смазку. При небольших давлениях и скоростях эти материалы способны достаточно долго работать без внешнего подвода смазочного материала.

Неметаллические материалы.В качестве вкладышей применяют пластмассы, резину, графитовые материалы и прессованную древесину. Текстолит, ДСП (древесно-слоистый пластик) и прессованную древесину используют в подшипниках для тяжелого машиностроения. Полимерные самосмазывающиеся материалы на основе полиамидов, полиацетилена, политетрафторэтилена и различных смол используют для подшипников, работающих в температурном диапазоне −200. +280 °С при значительных скоростях скольжения. Фторопласты (полимеры и сополимеры галогенопроизводных, этилена и пропилена) обладают хорошими антифрикционными свойствами, химической инертностью, но высоким коэффициентом линейного расширения и низким коэффициентом теплопроводности. Подшипники с резиновыми вкладышами хорошо работают с водяной смазкой.

В экстремальных условиях используют графитовые вкладыши, которые обладают низким коэффициентом трения (f = 0,04. 0,05) в температурном диапазоне от −200 до + 1000°C, хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Эти материалы применяют в подшипниках с газовой смазкой, где они могут работать без смазочного материала в периоды пусков и остановок.

Основными критериями работоспособности подшипников являются износостойкость, сопротивление усталости антифрикционного слоя, теплостойкость и виброустойчивость.

Подшипники скольжения должны работать со смазочным материалом. Наилучшие условия для работы подшипников создаются при жидкостной смазке, когда осуществляется полное разделение трущихся поверхностей жидким смазочным материалом с объемными свойствами. При граничной смазке трение и износ определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочного материала, отличными от объемных. При полужидкостной смазке частично осуществляется жидкостная смазка. Основной расчет подшипников скольжения — это расчет минимальной толщины масляного слоя, который при установившемся режиме работы должен обеспечивать жидкостную смазку. Тепловые расчеты проводят для определения рабочих температур подшипника. В ряде случаев проверяют подшипник на виброустойчивость путем решения дифференциальных уравнений гидродинамики. Расчеты по критерию износостойкости из-за сложности пока не нашли широкого применения.

Условные расчеты позволяют в простейшей форме оценить пригодность выбранного материала и размеров подшипника для конкретных условий работы на основании опыта конструирования и эксплуатации машин. Режим работы считают допустимым, если выполнены условия, которые ограничивают износ и тепловыделение:

где F_r — радиальная нагрузка на подшипник; d — диаметр цапфы; l — длина подшипника; v — окружная скорость цапфы; р_m — среднее условное давление в подшипнике; t — температура подшипника.

Этот расчет обычно используют как основной для подшипников с полужидкостной смазкой и как предварительный для подшипников с жидкостной смазкой. В табл. 14 приведены допускаемые значения [р], [v] и [pv]для некоторых подшипниковых материалов.

Допускаемые режимы работы для подшипниковых материалов

💥 Видео

Основы центровки валовСкачать

Самоцентрирующийся подшипник UCPСкачать

опоры валов и осей подшипники каченияСкачать

:( Кривые опоры направляющих валовСкачать

Лекция 9. Валы и осиСкачать

ПОДШИПНИК самоустанавливающийся или самоцентрирующийся. Достоинства и основные схемы установкиСкачать

КАРДАННЫЙ ВАЛ.ЧТОБ НЕ БЫЛО ВИБРАЦИИ!!!Скачать

Лекция 11. Подшипники скольженияСкачать

Лекция «Валы и оси»Скачать

Промежуточная опора карданного валаСкачать