Реферат: Подшипники качения и скольжения

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

Дата добавления на сайт: 08 февраля 2025
Министерство науки и образования Российской Федерации

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

Кафедра «Прикладная физика»

Реферат

по дисциплине «Физика»
ПОДШИПНИКИ
качения и скольжения

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

Проверил: Сухова Т. А.


Волжский 2013г.
Подшипники используются с древних времён. В зависимости от условий эксплуатации механизмов и машин (скорость движения, нагрузки, температура окружающей среды, фин. затраты,…)выбираются при помощи расчета определённые типы п/ш которые изготавливаются из различных материалов.
Назначение подшипника- уменьшение трения между движущейся и неподвижной частями механизма, т.к. с трением связаны износ, нагрев и потеря энергии.
ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ: -опора вращающейся (движущейся) части механизма работающая в условиях преобладающего ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ. Обычно состоит из наружного кольца, тел качения (шарик, ролик), сепаратора, внутреннего кольца (рис.1). рис.1
Тела качения контактируют с наружным и внутренним кольцом, что при вращении приводит к трению проскальзывания. Потери энергии связаны с трением скольжения тел качения о сепаратор, внутренним трением в материале контактирующих тел (упругие деформации), сопротивлением смазки.
Классифицируются: -по телам качения: шариковые, роликовые (цилиндрические, конические, игольчатые, витые, бочкообразные, бочкообразные конические,…).
-по типу нагрузки: радиальные (нагрузка перпендикулярно оси вращения );
радиально-упорные (нагрузка перпендикулярно и вдоль оси вала);
упорные (нагрузка вдоль оси вала);
линейные (обеспечивают движение вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или не возможно);
шариковые винтовые передачи (сопряжение винт-гайка через тела качения).
-по числу тел качения (одно-, двух-, и многорядные).
- по способности компенсировать несоосность вала и п/ш (обычные и самоустанавливающиеся).
В шарикоподшипниках ТОЧКА КОНТАКТА (меньше коэффициент трения). В роликоподшипнике ЛИНИЯ КОНТАКТА (больше коэффициент трения).
Поэтому при одинаковых габаритах шарико-п/ш допускают большую скорость вращения, но воспринимают меньшую нагрузку чем ролико-п/ш.
Достоинства п/ш качения:
-высокая скорость вращения;
-выдерживают большие нагрузки;
-небольшая ширина (осевой размер);
-умеренные требования по смазке;
-большой диапазон рабочих температур (спец п/ш до 1000ос).
Недостатки п/ш качения:
-высокая стоимость;
-сложность в изготовлении;
-большие радиальные размеры.
Применяемые материалы:
В основном п/ш изготавливают из высокоуглеродистой низколегированной стали (наружные и внутренние кольца, тела качения подвергаются закалке), низкоуглеродистой стали, латунь (сепаратор, защитные шайбы). Для работы при динамической нагрузке кольца и ролики изготавливают из низкоуглеродистой низко/средне легированной стали, подвергаемой поверхностному насыщению углеродом, т.е. цементацией (структура цементит): поверхностный слой после закалки и отпуска твёрдый, износостойкий, а сердцевина вязкая, упругая (такие п/ш используются в прокатных станах, буксовых узлах ж.д. вагонах, шасси самолётов).
В последнее время применяются и другие материалы: керамика, фторопласт, текстолит…
Производство подшипников качения:
Промышленное производство п/ш качения впервые было организовано в Германии в 1883г, в Советском Союзе в 1932г (в 1961г. 1-е выпуски 1-го подшипника завода ГПЗ-15 в г. Волжском).
Порядок изготовления п/ш: разработка конструкции и технологическая подготовка; заготовительно –токарный процесс(получение конфигурации деталей с определёнными «черновыми» размерами); термическая обработка деталей (получение деталей с определённой твёрдостью); шлифовально-сборочные операции (получение деталей «чистовых» окончательных размеров и сборка деталей –получения готового изделия).
Высокие нагрузки, неправильная установка и плохая герметизация приводит к дефектам ( выкрашивание, износ колец и тел качения; разрушение сепаратора) и выходу подшипника из строя.
Расчет проводится для подбора п/ш по статической, динамической нагрузки при определённой скорости вращения, и др. характеристик.
Технические параметры (размеры, качество поверхности, твёрдость и материалы деталей п/ш,…) и эксплуатационные характеристики (скорость об/мин, нагрузка, температурный режим,…) определяются различными ГОСТ. В обозначении указывается диаметр отверстия, тип и конструктивные особенности, материал .
Пример расшифровки обозначения п/ш 2-7504Х 1Л: тип -роликовый конический(7), серия наружного диаметра 5(5), диаметр отверстия 20мм(04*5=20), детали или часть деталей из цементованной стали(Х1 – наружное кольцо), с сепаратором из латуни(Л), класс точности 2 (2-прецизионный , подвергается искусственному «старению» - стабилизации размеров).
Таблицы, рисунки:
Степень точности п/ш: 0, 6, 5, 4, 2, Т (слева на право –увеличение точности).

Тип подшипника	Обозначение
Шариковый радиальный	0
Шариковый радиальный сферический	1
Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами	2
Роликовый радиальный сферический	3
Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами	4
Радиальный роликовый с витыми роликами	5
Радиально-упорный шариковый	6
Роликовый конический	7
Упорный или упорно-радиальный шариковый	8
Упорный или упорно-радиальный роликовый	9

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

6	5	4	3	2	1
X	XX	X	X	X	X
|		|		|		|		|		|
|		|		|		|		|		|	Диаметр отверстия
|		|		|		|		|	Серия диаметров
|		|		|		|	Знак 0
|		|		|	Тип подшипника
|		|	Конструктивное исполнение
|	Серия ширин

 
Условные обозначения для подшипников качения диаметром более 10 мм и менее 500 мм. Подшипники диаметром 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь.
 
Схематическая таблица 2
 

5	4	3	2	1
X	XX	X	X	XX
|		|		|		|		|
|		|		|		|		|	Диаметр отверстия
|		|		|		|	Серия диаметров
|		|		|	Тип подшипника
|		|	Конструктивное исполнение
|	Серия ширин

4-я цифра справа	Фото	Тип подшипника и основные особенности
0		Шариковый радиальный (пример: 1000905, 408, 180206, 1680205). Универсальные. Обычно однорядные.
1		Шариковый радиальный сферический двухрядный (самоустанавливающийся) (пример: 1210, 1608, 11220). Используются при несоосности валов.
2		Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный или двухрядный (пример: 42305, 2210, 3182120). Высокая грузоподъемность и скорость вращения.
3		Роликовый радиальный сферический двухрядный (самоустанавливающийся) (пример: 3514, 3003124). Высокие нагрузки, перекосы колец.
4		Роликовый радиальный игольчатый (пример: 954712, 504704, 834904). Малые габариты. Одно- или двухрядный.
5		Роликовый радиальный с витыми роликами (пример: 5210, 65908). Высочайшая грузоподъемность, работа в загрязненных узлах, медленное вращение. Редкие.
6		Шариковый радиально-упорный (пример: 36205, 66414, 3056206, 256907). Высокая скорость и точность вращения, комбинированные нагрузки. Качество для этого типа критично. Однорядные и двухрядные.
7		Роликовый конический (одно-, двух-, многорядный) (пример: 7516, 807813, 537908, 697920). Совместно действующие радиальные и односторонние осевые нагрузки. Удобство монтажа. Обычно 1 ряд роликов, но может быть и 2, и 4.
8		Шариковый упорный (одно- или двухрядный) (пример: 8109, 688811). Осевые нагрузки при высокой скорости вращения. Двухрядные — осевые нагрузки в обе стороны.
9		Роликовый упорный (пример: 9039320, 9110). Высокие осевые нагрузки.

изображен: буксовый ж.д. узел;
Ниже изображены: установка п/ш в узле механизма; шариковый радиальный п/ш.




Схемы сопротивления качению.

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

При расчете определяется минимальная толщина смазочного слоя, давление в зазоре, расход смазочного материала, температурный режим работы п/ш. Подбор и расчет регламентируется ГОСТ, техусловиями и справочниками. В зависимости от конструкции и требований эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидким. Но даже п/ш с жидкостным трением при пуске проходит режим граничного трения.
Смазка - это одно из главных условий работы п/ш скольжения для обеспечения низкого трения между подвижными деталями механизма, отвод тепла.
Виды смазки:
-твёрдая (напр.: графит)
-пластичная(кальция сульфат)
-жидкая(масло, вода)
Классификация п/ш:
-по форме (одно, многоповерхностные)
-по нагрузке (статически, динамически нагруженный)
- по направлению нагрузки(радиальные, упорные или подпятники, радиально-упорные)
-по подводу смазки(гидро/газодинамическая: смазку в зазор затягивает вращение вала; гидро/газостатическая: смазка в зазор поступает под внешним (компрессор) давлением).
Материалы:
-Металлы : сплавы на основе меди (бронза, баббит (сплав,уменьшающий трение, на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника), латунь), чугун(наличие в чугуне свободного графита).
-неметаллы: керамика, полимеры; древесносмолистые , дерево(берёза, дуб, самшит-применялся в космонавтике).
В настоящее время получили распространение так называемые самосмазывающиеся п/ш изготавливаемые методом порошковой металлургии(спекание порошка на основе металла под давлением и высокой температуры). При работе от трения этот пористый п/ш, пропитанный лёгкоплавким материалом или маслом, нагревается и выделяет смазку. В состоянии покоя п/ш остывает, поры уменьшаются и капиллярным методом впитывает смазку обратно.
Достоинства п/ш скольжения:
-высокая скорость при статической(под давлением) подаче смазки
-простота конструкции в тихоходных механизмах
-небольшие радиальные размеры
-регулировка зазора
Недостатки п/ш скольжения:
-критические требования по смазке(подача, расход, чистота, температура)
-большие потери на трение при пуске и неудовлетворительной смазке
-большие осевые размеры
-ограниченный диапазон рабочей температуры( до 250оС)
-неравномерный износ п/ш и цапфы(часть вала или оси, на которой находится опора (подшипник)) вала.

Рисунки:

673100125095Подвод смазки
00Подвод смазки


730919366996
Динамическая смазка. Статическая смазка.

СРАВНЕНИЕ ПОДШИПНИКОВ

характеристики	п/ш скольжения	п/ш качения
Размер осевой(ширина)	значительный (до 2 ф вала)	малый (до 1 ф вала)
Радиальный(макс. диам)	Малый (до 1,5 ф вала)	значительный (до 3 ф вала)

Вес	Мал	Обычно выше в 1,5–2 раза
Стоимость
малых и средних размеров	Умеренная	Низкая при массовом производстве
крупных размеров	Умеренная	Высокая
Способ изготовления	Как правило, силами самих предприятий с заказом соответствующих материалов	Специализированными подшипниковыми заводами
Необходимая точность изготовления	Умеренная	Высокая
Способность выдерживать нагрузки:
Неопределённого направления	Хорошая	Отличная
Цикличные	Хорошая	Отличная
Стартовые	Слабая	Отличная
Ударные	Удовлетворительная	Удовлетворительная (цементуемые)
Сопротивление движению	скольж	качен
При трогании с места (стартовое)	Высокое	Меньше в 5–10 раз
При умеренной скорости	Умеренное	Меньше в 2–4 раза
При очень высокой скорости и жидкой смазке (более 10000 об/мин, )	Низкое (смазка под давлением)	Выше в 2–4 раза
Условия смазки	Сложные	Простые
Типы смазки	Масло, мази, сухие смазки, воздух, вода	Масло, мази
Условия монтажа	Простые	Сложные
Условия создания самоустанавливаемости опор	Сложные	Простые
Условия приработки новых опор и ввода и ввода в эксплуатационный режим.	Длительные (в сильно нагруженных и высокооборотных узлах – десятки часов)	Короткие (не более нескольких часов)

Литература:
ГОСТ 520-2011 ( Подшипники качения. Общие технические условия);
ГОСТ ИСО 4378-1-2001 (Подшипники скольжения. Термины,определения и классификация);
Подшипники качения: справочник-каталог/ под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коростошевского. М.: машстрой 1984;
Большая Советская Энциклопедия 1978г;
Википедия;

Комментарии:

Вы не можете оставлять комментарии. Пожалуйста, зарегистрируйтесь.