Опоры осей и валов кратко

Обновлено: 03.07.2024

Валы – детали машин, предназначенные для обеспечения взаимодействия размещенных на них деталей механических передач. Взаимодействовать могут подвижные детали с подвижными, например, шестерни в зубчатой передаче, а также подвижные детали с неподвижными. Например, опоры с подшипниками качения, которые воспринимают нагрузку от валов, передают ее неподвижному корпусу и таким образом дают возможность работать передаче. Это взаимодействие обеспечивает передачу крутящего момента вдоль осевой линии вала.

Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал-шестерня) или с червяком (вал-червяк).

По форме геометрической оси валы бывают прямые и гибкие (с изменяемой формой оси). Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения.

На рис. 1 показаны прямые валы: гладкий (а), ступенчатый (б) и коленчатый (в). Ступенчатые валы являются наиболее распространенными. Для уменьшения массы или для размещения внутри них других деталей валы иногда делают с каналом по оси. В отличие от сплошных такие валы называют полыми.

Рис. 1. Валы

2. Оси

Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент. Оси (рис. 2) бывают вращающиеся (а) и неподвижные (б). Вращающаяся ось устанавливается в подшипниках. Примером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером невращающихся – оси передних колес автомобиля.

Рис. 2. Оси

Из определений видно, что при работе валы всегда вращаются и испытывают деформации кручения или изгиба и кручения, а оси – только деформацию изгиба (возникающими в отдельных случаях деформациями растяжения и сжатия чаще всего пренебрегают).

Опорная часть вала или оси называется цапфой. Концевая цапфа называется шипом, а промежуточная – шейкой (рис. 3, а). Опорой для них служат радиальные или радиально-упорные подшипники скольжения или качения. Шейка в отличие от шипа, который несет только радиальную нагрузку FA, несет радиальную нагрузку FB и передает крутящий момент с концевой головки на промежуточную и, следовательно, работает еще и на кручение. Поэтому диаметр этой шейки должен быть больше диаметра головки d В, размер которого определяется расчетом, и диаметра шипа. Участки вала и оси, на диаметрах поверхностей которых закрепляются детали, воспринимающие или передающие нагрузку, называют головками или подступицами.

Рис. 3. Элементы валов

Концевая цапфа, предназначенная нести преимущественно осевую нагрузку, называется пятой (рис. 3, б). Опорами для пят служат подпятники – упорные подшипники скольжения или качения.

По форме цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми и плоскими (пяты).

Кольцевое утолщение вала (между шипом и головкой) (рис. 3, а), составляющее с ним одно целое, называется буртиком. Переходная поверхность от одного сечения вала к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей (от шипа к буртику для упора подшипника), называется заплечиком (рис. 3, а).

3. Материалы валов и осей

Требованиям работоспособности валов и осей наиболее полно удовлетворяют углеродистые и легированные стали, а в ряде случаев – высокопрочные чугуны. Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, техническими условиями на изделие и условиями его эксплуатации. Для большинства валов применяют стали марок Сталь 45, Сталь 40Х и др., а для ответственных конструкций – Сталь 40ХН, Сталь З0ХГТ и др. Рабочие поверхности валов из этих сталей подвергают термической обработке (улучшению, поверхностной закалке ТВЧ и др.).

Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготовляют из цементируемых сталей марок Сталь 20Х, 12Х2Н4А, 18ХГТ или азотируемых сталей марок Сталь 38Х2МЮА и др.

Обычно валы подвергают токарной обработке, термической обработке с последующим шлифованием и отделочной обработке посадочных поверхностей и цапф. Для этого посадочные поверхности и галтели подвергают суперфинишной обработке или полировке.

Концевые участки валов выполняют цилиндрическими (рис. 4) или коническими (рис. 5). Посадка деталей на конус обеспечивает легкость сборки и разборки, высокую точность базирования, возможность создания любого натяга. Поэтому консольные концы валов редукторов серийного производства, как правило, делают конусными. Поскольку цилиндрические концы валов проще в изготовлении, то при единичном и мелкосерийном производствах они имеют преимущественное распространение.

Рис. 4. Концы валов цилиндрические: а – шейка; б – шейка с наружной резьбой

Рис. 5. Концы валов конические с конусностью 1:10: а – с наружной; б – с внутренней резьбой

На торцах валов располагают центровые отверстия с углом конуса α=60° (рис. 6), которые используют в качестве технологических баз при изготовлении валов и осей и при проверке погрешностей, которые образуются при обработке и эксплуатации валов и осей (а), а также применяют для монтажных работ, транспортирования и хранения в вертикальном положении (б). Фаска под углом 120° защищает резьбу и конусную поверхность центрового отверстия от забоин (см. в конце табл. 1).

Рис. 6. Центровые отверстия на торцах валов

Форма вала по длине определяется конструктивно с учетом распределения нагрузок, т. е. эпюрами изгибающих и крутящих моментов, условиями сборки и технологией изготовления. Однако следует стремиться к форме профиля вала, приближающегося к форме бруса с равнопрочными сечениями или равного сопротивления изгибу.

Поверхности валов, предназначенные для установки деталей, передающих вращающий момент в машинах, механизмах и приборах, выполняют по форме и по размерам с допусками, которые обеспечивают сопряжение валов с этими деталями.

Требования к шероховатости поверхности деталей и посадки деталей на валах приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Рекомендуемая шероховатость на различных участках вала

Таблица 2. Посадки деталей на валах

Валы и оси конструктивно связывают через подшипники вращающиеся детали с корпусными деталями. Предварительные размеры шеек валов определяют расчетом, затем после определения способа соединения вращающихся деталей с валом (шпоночным, шлицевым или др.) уточняют размеры посадочных мест и конструкцию валов.

В местах изменения диаметра вала или оси делают переходы. Конструктивно они должны быть выполнены так, чтобы прилегание детали к буртику или торцу переходной поверхности было плотным, без зазора. Если переход от цилиндрической поверхности к вертикальной торцевой поверхности буртика или к торцу переходной поверхности выполнен по радиусу, то такой переход называют галтелью (рис. 7, а), а если с проточкой, в виде канавки, то называют поднутрением (рис. 7; б, в).

Рис. 7. Конструктивные переходы в местах изменения диаметров вала

Валы, оси и их опоры

Каждая машина состоит из узлов, собранных из отдельных механизмов и деталей. Деталью принято называть неделимую часть машины, состоящую из монолитного куска материала или из нескольких кусков, соединенных между собой неподвижно при помощи сварки или иного неразъемного соединения.
Под механизмами условно будем понимать сочетание двух или нескольких деталей, связанных между собой и обусловливающих вполне определенное движение одной детали относительно другой.

Назначение механизмов состоит в передаче движения или усилия с вполне определенной целью. Любой механизм, какой бы сложности он ни был, состоит из отдельных узлов и деталей.

При рассмотрении механизма можно различить однотипные, однородные по своему назначению детали и соединения. Так, например во многих механизмах, имеющих различное назначение, можно встретить оси, валы, зубчатые передачи, поэтому целесообразно вначале познакомиться с этими наиболее характерными деталями и их соединениями.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Валом называют цилиндрическую деталь (длина которой значительно превосходит диаметр), предназначенную для передачи вращательного движения и крутящего момента.

Если вал по всей своей длине имеет один диаметр, то он называется гладким; если же диаметр по длине вала различен, то такой вал называют ступенчатым.
Кроме гладких и ступенчатых, валы могут быть специальными, например коленчатые валы, и их необходимо рассматривать отдельно.

Осью называют также цилиндрическую деталь, однако в отличие от вала ось не предназначена для передачи движений и усилий вращения, а служит в основном для фиксации вращающейся детали. Если вал, как правило, вращается, то ось в большинстве своем неподвижна, а вращаются детали, посаженные на эту ось. Исключение из этого общего правила составляет ось колесной пары вагона или локомотива, которая во время работы вращается.

Материалом для изготовления валов и осей служат обыкновенные углеродистые стали преимущественно марок 40 и 45 ГОСТ 1050—60 или Ст. 4 и Ст. 5 ГОСТ 380—60, а также некоторые легированные стали.

Поверхности валов и осей, работающие на трение, рекомендуется до шлифовки термически обрабатывать; в этом случае резко снижается износ и повреждение рабочих поверхностей.

В качестве опор для валов служат различного рода подшипники, которые разделяются на две основные группы: прдшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники скольжения предназначены для воспринятая радиальных усилий, направленных перпендикулярно осевой линии вала.

Воспринятие усилий, направленных вдоль вала, во многих случаях возможно при помощи создания рабочей поверхности не только по внутренней полости, но и на боковой стороне подшипника или при помощи постановки нового упора — так называемого подпятника.

Рис. 89. Подшипники скольжения:
а —разъемный подшипник; б—неразъемный (розеточный) подшипник; 1— корпус; 2—крышка; 3 — вкладыш (рис. а), втулка (рис. б); 4 — штифт; 5 —масленка; б —болт; 7 —гайки; 8 — фундаментный болт; 9 — гайка; 10 — шайба

Форма опорной трущейся поверхности подшипника зависит от формы шейки вала, которая чаще всего бывает цилиндрической, но может быть конической или шаровой.

Основными элементами подшипника скольжения (рис. 89) являются: корпус, прикрепляемый к машине или составляющий одно целое с ее станиной, и вкладыши — детали, закладываемые в корпус подшипника и непосредственно соприкасающиеся с рабочей поверхностью вала. Корпус подшипника может иметь различную форму и выполняется цельным или разъемным.

Иногда взамен вкладышей внутреннюю поверхность подшипника заливают специальным антифрикционным сплавом.

Чтобы предохранить вкладыши от продольного смещения, их делают с буртиками, а для предохранения от проворачивания фиксируют штифтами.

Форма и размеры вкладышей имеют большое значение для работы подшипника. Вкладыши должны быть достаточно прочными и возможно большей поверхностью соприкасаться с корпусом подшипника, благодаря чему улучшаются условия отвода тепла. Чрезмерно слабый вкладыш или малая опорная поверхность его в корпусе может вызывать прогиб вкладыша и защемление вала. Большое значение для нормальной работы подшипника имеет смазка, для чего на валу или на вкладышах выполняют смазочные канавки, обеспечивающие смазывание всей рабочей поверхности вкладыша.

Подшипники качения представляют собой наиболее совершенный вид опор и в современном машиностроении находят все более широкое применение. Подшипники качения разделяются на две основные группы по форме элементов качения: шариковые подшипники и подшипники роликовые, которые в свою очередь могут быть с цилиндрическими роликами, с коническими, витыми, бочкообразными и игольчатыми.

По способу воспринятия нагрузки подшипники качения различаются: на подшипники радиальные, воспринимающие усилия, направленные лишь перпендикулярно оси вала; упорные, воспринимающие усилия, направленные вдоль оси вала, и радиально-упорные, воспринимающие как перпендикулярные, так и продольные усилия.

По способности самоустанавливаться при перекосе вала или корпуса подшипники разделяют на самоустанавливающиеся и несамо-устанавливающиеся. В самоустанавливающихся подшипниках внутренняя обойма имеет возможность смещаться, изменять наклон по отношению к наружной обойме подшипника и тем самым выравнивать перекос, допущенный при монтаже оси или вала.

Преимущество подшипников качения перед подшипниками скольжения заключается в том, что в них трение скольжения заменено трением качения, имеющим меньший коэффициент трения. Следовательно, при подшипниках качения меньшая часть энергии затрачивается на преодоление сил трения и в конечном счете на нагрев подшипника.

Хорошо подобранный и правильно установленный подшипник качения способен работать дольше. Он надежнее подшипника скольжения и не требует частой проверки наличия смазки.

Вместе с тем следует отметить, что попадание в подшипник грязи или песка быстро выводит его из строя. Поэтому при установке подшипников особенно важно принять меры против их загрязнения; подшипник должен быть установлен в хорошо закрытом корпусе.

Посадка подшипника в корпус и насадка на валы могут быть выполнены различно в зависимости от характера и назначения механизма. Однако можно придерживаться одного правила: соединение подшипника с вращающимся элементом должно быть неподвижным, напряженным, а в соединении с неподвижным элементом посадка подшипника должна быть более легкой. Если, например, вал вращается, а корпус неподвижен, то подшипник на вал садится неподвижной посадкой, а в корпус входит более свободно.

Места под посадку подшипников должны протачиваться по выбранным в соответствующих таблицах допускам. При установке подшипников с неподвижной посадкой не рекомендуется напрессовывать их ударами. Для облегчения рекомендуется производить посадку подшипника с предварительным нагревом его в горячем масле. В этом случае за счет расширения металла увеличивается внутренний диаметр подшипника и последний легко может быть надет на вал. Точно так же допустима посадка подшипника в предварительно нагретый до температуры 80—90 °С корпус.

Ось — деталь машины, предназначенная только для поддержания установленных на ней деталей (рисунок 2). Ось не передаёт вращающегося момента. Оси могут быть подвижными и неподвижными.

Рисунок 2 — Ось тележки

По геометрической форме валы делятся на прямые, коленчатые и гибкие (рисунок 3). Оси, как правило, изготовляют прямыми.

Рисунок 3 — Конструкции валов

Прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряжённостью отдельных сечений, а также условиями изготовления и сборки. По типу сечения валы и оси бывают сплошные и полые. Полое сечение применяется для уменьшения массы и для размещения внутри другой детали.

Цапфа — участок вала или оси, располагающийся в опорах. Цапфы подразделяются на шипы, шейки и пяты (рисунок 4).

Рисунок 4 — Конструкции цапф

Шипом называется цапфа, расположенная на конце вала или оси и передающая преимущественно радиальную нагрузку.

Шейкой называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси. Опорами для шипов и шеек служат подшипники. Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими. В большинстве случаев применяются цилиндрические цапфы.

Пятой называют цапфу, передающую осевую нагрузку. Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме могут быть сплошными (рисунок 5а), кольцевыми (рисунок 5б), гребенчатыми (рисунок 5в).

Рисунок 5 — Конструкции пят

Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими и коническими. При посадках с натягом диаметр этих поверхностей принимают больше диаметра соседних участков для удобства напрессовки. Диаметры посадочных поверхностей выбирают из ряда нормальных линейных размеров, а диаметры под подшипники качения — в соответствии со стандартами на подшипники.

Переходные участки (рисунок 6) между двумя ступенями валов или осей выполняют:

с канавкой со скруглением для выхода шлифовального круга (рисунок 7а) — такие канавки повышают концентрацию напряжений;
с галтелью (поверхностью плавного перехода от меньшего сечения вала к большему) постоянного радиуса (рисунок 7б);
с галтелью переменного радиуса (рисунок 7в), которая способствует снижению концентрации напряжений, а поэтому применяется на сильно нагруженных участках валов или осей.

Рисунок 6 — Переходные участки валов

Рисунок 7 — Конструкции переходных участков валов

Эффективным средством для снижения концентрации напряжений в переходных участках являются:

выполнение разгрузки канавок (рисунок 8а);
увеличение радиусов галтелей;
высверливание отверстий в ступенях большого диаметра (рисунок 8б).

Рисунок 8 — Способы повышения усталостной прочности валов

Деформационное упрочнение (наклёп) галтелей обкаткой роликами повышает несущую способность валов и осей.

Валы и оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности являются сопротивление усталости (рисунок 9) и жёсткость. Сопротивление усталости валов и осей оценивается коэффициентом запаса прочности, а жёсткость — прогибом в местах посадок деталей и углами наклона или закручивания сечений.

Рисунок 9 — Конструктивные средства повышения сопротивления валов усталости в местах посадки

Основными силовыми факторами являются крутящие и изгибающие моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил невелико и в большинстве случаев не учитывается.

Перечень ссылок

Вопросы для контроля

В чём состоит отличие вала от оси?
Какие бывают валы по конструктивному исполнению?
Чем отличаются различные разновидности цапф?
Какими способами достигается снижение концентрации напряжений на переходных участках валов?

Подобные посты

Трение, его виды. Трение скольжения и трение качения. Сила и коэффициент трения. Борьба с износом трущихся деталей

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Трение (фрикционное взаимодействие) — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется трибология (механика фрикционного взаимодействия). 5 2 голоса Рейтинг статьи

Виды деформаций деталей: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Деформация – изменение формы, размеров тела под действием приложенных к нему сил. Линейная деформация – изменение линейных размеров тела, его рёбер. Линейные размеры тела могут изменяться одновременно в одном, двух или трёх взаимно перпендикулярных направлениях, что соответствует линейной, плоской и объёмной деформации. Линейная деформация, как правило, сопровождается изменением объёма тела. […]

Механизмы преобразования движения: их назначение и устройство

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механизм преобразования движения предназначен для преобразования вида движения или его характеристик от одного к другому. К механизмам преобразования движения относятся: 5 3 голоса Рейтинг статьи

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Новинка

Вторая часть издания о новом перспективном направлении в сфере управления производственными активами промышленных предприятий – методологии управления отказами оборудования.

Рубрики

(9) (13) (4) (13)

(28)

(5) (18)

(47) (38) (27) (11)

(8) (2) (33) (2) (5) (3) (107)

Полезные ресурсы

Jobsora – сервис, который агрегирует вакансии

Jooble – международный сайт по поиску работы

Мы используем файлы cookie на нашем Сайте, чтобы предоставить Вам наиболее релевантный опыт, запоминая Ваши предпочтения и повторные посещения. Нажав “Принять все”, Вы даете согласие на использование ВСЕХ файлов cookie. Однако вы можете посетить "Настройки файлов cookie", чтобы предоставить контролируемое согласие.

Презентация на тему: " ТЕМА 3. ВАЛЫ И ПОДШИПНИКИ. ЛЕКЦИЯ 13. ОПОРЫ ОСЕЙ И ВАЛОВ. ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ. Вопросы, изложенные в лекции: 1 Опоры осей и валов. Общие сведения. Классификация." — Транскрипт:

1 ТЕМА 3. ВАЛЫ И ПОДШИПНИКИ. ЛЕКЦИЯ 13. ОПОРЫ ОСЕЙ И ВАЛОВ. ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ. Вопросы, изложенные в лекции: 1 Опоры осей и валов. Общие сведения. Классификация. 2 Подшипники скольжения. Общие сведения. 3 Режимы работы подшипников скольжения. 4 Смазка подшипников скольжения. 5 Расчет подшипников скольжения

2 Опоры осей и валов. Классификация Опорами валов и вращающихся осей служат подшипники и подпятники. Подшипник часть опоры вала или оси, непосредственно взаимодействующая с цапфой. Воспринимает радиальные и осевые нагрузки и передает их на корпус или раму машины. Подпятник – воспринимает осевые нагрузки, преимущественно вертикальные. Классификация: 1 По направлению силовой нагрузки, воспринимаемой опорой: 1.1 радиальные подшипники воспринимают нагрузку, направленную перпендикулярно (по радиусу) к оси вращения; 1.2 упорные подшипники воспринимают нагрузку, направленную вдоль оси вращения (упорные подшипники называют подпятниками); 1.3 радиально-упорные подшипники воспринимают одновременно и радиальную, и осевую нагрузки, при этом радиальная нагрузка обычно больше осевой; 1.4 упорно-радиальные подшипники воспринимают и радиальную, и осевую нагрузки, но в этом случае радиальная нагрузка меньше осевой. 2 В зависимости от вида трения: 2.1 подшипники качения; 2.2 подшипники скольжения

3 Подшипники скольжения по конструктивным признакам делятся на неразъёмные (глухие) и разъёмные. Неразъёмные подшипники скольжения (рисунок 1) находят широкое применение там, где нагрузки и скорости скольжения невелики (v ск 3 м/с) – в приборах и механизмах управления. Подшипники скольжения. Общие сведения Рисунок 1 – Неразъёмные (глухие) подшипники скольжения: а) встроенный в корпус; б) фланцевый Рисунок 2 – Разъёмный подшипник скольжения Разъёмные подшипники (рисунок 2) основное применение находят там, где невозможна или нежелательна осевая сборка (шейки коленчатых валов ДВС), а также в тяжёлом машиностроении для крепления тяжело нагруженных валов. Подшипник скольжения - это опора или направляющая, в которой цапфа скользит по поверхности вкладыша.

4 Подшипники скольжения по виду воспринимаемой нагрузки бывают радиальными (рисунок 3 a) и осевыми (рисунок 3 b). Подшипники скольжения. Общие сведения Рисунок 3 – Подшипники скольжения: а) радиальный; б) осевой Рисунок 4 – Самоустанавливающийся подшипник Самоустанавливающийся подшипник подшипник, способный менять угловое положение продольной оси по отношению к поверхности основания, то есть отслеживать угловое положение цапфы вала (рисунок 4). Самоустанавливающиеся подшипники используют при большой длине цапф и возможной несоосности опорных узлов.

5 Достоинства: 1 малые габариты в радиальном направлении; 2 хорошая восприимчивость к динамическим нагрузкам (ударным и вибрационным); 3 высокая точность сопряжения; 4 хорошая прирабатываемость; 5 высокая долговечность в условиях обильной жидкостной смазки; 6 возможность работы в водной, абразивной и коррозионно-активной среде (при соответствующем подборе материалов); 7 возможность сборки как в осевом, так и в радиальном направлениях Недостатки: 1 большие габариты в осевом направлении; 2 значительный расход смазочного материала; 3 необходимость следить за постоянным поступлением смазочного материала к рабочим поверхностям; 4 высокий пусковой момент и большой износ в период пуска; 5 необходимость использования в подшипнике дорогостоящих антифрикционных материалов. Подшипники скольжения. Общие сведения

6 В зависимости от количества смазочного материала в подшипнике скольжения различают следующие режимы трения : 1) жидкостное трение – поверхности цапфы вала и подшипника разделены сплошным слоем смазки, непосредственное трение между ними отсутствует ; 2) полужидкостное трение – сплошность масляного слоя нарушена ; поверхности подшипника и цапфы вала контактируют вершинами микронеровностей на участках большей или меньшей протяженности ; 3) полусухое ( граничное ) трение – поверхности цапфы вала и подшипника почти постоянно контактируют между собой, разделительный слой смазочного материала отсутствует, масло находится на поверхностях в виде адсорбированной пленки ; 4) сухое трение – в зазоре между поверхностями цапфы вала и подшипника смазочный материал отсутствует полностью, вследствие чего эти поверхности находятся в состоянии непрерывного контакта. Режимы работы подшипников скольжения Характеристика режима работы подшипника: - динамическая вязкость смазки; - угловая скорость вала;- среднее давление на опорную поверхность.

7 Режимы работы подшипников скольжения Рисунок 5 – Зависимость коэффициента трения от характеристики режима работы

8 Режимы работы подшипников скольжения Примеры саморегуляции подшипников скольжения. Жидкостной режим трения: 1 Увеличивается снижается уменьшается уменьшается тепловыделение повышается устойчивое равновесие. 2 Повышается снижается уменьшается уменьшается уменьшается тепловыделение устойчивое равновесие. Полужидкостной режим трения: Любой фактор, способствующий снижению (уменьшение вязкости масла, увеличение нагрузки), вызывает повышение коэффициента трения., как следствие, повышение, увеличение коэффициента трения. Выход из ситуации – контроль за частотой вращения.

9 Смазка, применяемая для смазывания подшипников скольжения, по степени консистентности (по густоте, твёрдости) классифицируется: – твёрдая - графит, дисульфид молибдена, некоторые обволакивающие металлы, например, индий; – пластичная (консистентную, не обладающую свойством каплепадения) – солидол, литол, некоторые смазки ЦИАТИМ; – жидкая – органические и минеральные масла, иногда вода и другие жидкости; – газообразная – воздух, азот, инертные газы (аргон). Чем выше вязкость смазочного материала, тем труднее он выдавливается из рабочего зазора подшипника и, следовательно, тем более толстым может быть его слой между цапфой и поверхностью подшипника в процессе их совместной работы. Наибольшее распространение в промышленных условиях получили жидкая и консистентная смазки. При использовании жидкостной смазки в зависимости от способа подачи смазки в рабочий зазор подшипника и разделения твёрдых поверхностей слоем жидкой смазки различают гидростатический и гидродинамический способы смазывания. Смазка подшипников скольжения

10 Гидростатический способ основан на разделении трущихся поверхностей за счёт статического напора (давления) подводимой к подшипнику смазочной жидкости, создаваемого внешним источником (насосом). Поэтому при гидростатическом способе смазывания смазочная жидкость подаётся навстречу основным нагрузкам (рисунок 6), действующим на цапфу вала, а давление насоса выбирается таким, чтобы цапфа вала всплывала на слое смазки. Применяется этот способ подачи смазки для смазывания подшипников тяжело нагруженных тихоходных валов (например, для смазки подшипников валов прокатных станов), для гидростатической центровки валов в прецизионных машинах. Рисунок 6 – Гидростатическая смазка подшипника скольжения Смазка подшипников скольжения

11 Гидродинамический способ реализуется только в процессе вращения цапфы в подшипнике после достижения критической скорости вращения ( рисунок 7). В состоянии покоя цапфа вала лежит на поверхности подшипника ( рисунок 7 а ). По мере увеличения угловой скорости цапфы ( рисунок 7 б ) частицы смазочного масла за счёт налипания на её поверхность втягиваются в клиновой зазор между цапфой и подшипником. Рисунок 7 – Гидродинамическая смазка подшипника скольжения В результате, цапфа вала всплывая, оторвётся от поверхности подшипника, происходит полное разделение трущихся поверхностей. Давление, развивающееся в клиновом зазоре, повышается прямо пропорционально динамической вязкости масла, частоте вращения вала и обратно пропорционально толщине масляного слоя. Давление в клиновом слое может быть большим, и поэтому подача масла производится в зону разрежения, что не требует больших затрат мощности на смазывание и системы смазки высокого давления (насосы, фильтры, радиаторы, трубопроводы и т.п.). Смазка подшипников скольжения

12 В практике эксплуатации подшипников скольжения можно наблюдать следующие виды их изнашивания : 1) абразивный ( происходит при попадании твёрдых частиц в рабочий зазор подшипника ); 2) усталостное выкрашивание при действии пульсирующих нагрузок ; 3) перегрев, являющийся следствием сухого трения и приводящий в конечном итоге к заеданию цапфы в подшипнике, появлению задиров или к выплавлению антифрикционного слоя материала. Таким образом, основной критерий работоспособности подшипника скольжения – износоустойчивость трущейся пары. Виды разрушения подшипников скольжения Требования к материалам фрикционной пары: 1) малый коэффициент трения; 2) высокая износостойкость и сопротивление усталости; 3) хорошая теплопроводность; 4) прирабатываемость и смачиваемость маслом.

13 1) антифрикционные чугуны (АЧС, АЧВ и др.) – при спокойной нагрузке, удельном давлении до 20 МПа и скоростях скольжения до 5 м/с; 2) бронзы оловянистые (БрОЦС5-5-5; БрОФ10-1 и др.), свинцовистые и оловянисто-свинцовистые (БрС-30; БрО5С25 и др.), безоловянистые (БрА9Ж3Л; БрА10Ж4Н4Л и др.) при скоростях скольжения до 12 м/с и удельных давлениях до 25 МПа; 3) латуни (ЛАЖМц , ЛКС и др.) – при скоростях скольжения до 2 м/с и удельных давлениях до 12 МПа; 4) баббиты, например Б89 (89% олово, 9% сурьма, ост. медь) - для условий обильной смазки и хорошего теплоотвода при скоростях скольжения до 15 м/с и удельных давлениях до 12 МПа; 5) лёгкие сплавы на алюминиевой основе для неответственных подшипников (литейные АЛ3, АЛ4, АЛ5, деформируемые АК4, АК4-1); 6) неметаллические материалы (ДСП, текстолит, поликарбонаты, капрон, нейлон, фторопласты, резины) - при скоростях скольжения до 5 м/с и удельных давлениях до 10 МПа, некоторые из этих материалов (ДСП, резины) допускают использование воды в качестве смазки; Материалы фрикционной пары ПС

14 7) металлокерамика ( бронзографит, железографит ) - при скоростях скольжения до 3 м / с, удельных давлениях до 6 МПа и недостатке смазки. Металлокерамика отличается высокой пористостью ( поры занимают до 40 % объёма ), вследствие чего способна впитывать большие количества масла, этого запаса масла хватает обычно на несколько месяцев работы подшипника без смазки. Для работы с подшипником, цапфы вала необходимо подвергать термической или химико - термической обработке с целью получения высокой твёрдости рабочей поверхности (HRC>50…55). Точность изготовления диаметральных размеров цапфы по 6…7 квалитету ЕСДП, а шероховатость поверхности R a – 2,5…0,25 мкм. Более высокая гладкость поверхности цапфы нежелательна ( хуже удерживает смазку ). Материалы фрикционной пары ПС Высота микронеровностей цапфы R z 1 и вкладыша R z 2 должна обеспечивать режим жидкостной смазки. Т.к. в реальных условиях при установке подшипников имеют место перекосы вала, погрешности формы и температурные деформации, принимают: минимальная толщина масляного слоя.

15 Для проверки основных размеров цапфы подшипника – длины l и диаметра d сравнивают расчетное и допускаемое давление в подшипнике. В этом случае условие прочности по среднему давлению p между контактирующими поверхностями цапфы вала и подшипника можно записать как : где R – радиальная нагрузка, действующая на цапфу вала, [ p ] – допустимая величина этого давления. При проектном расчёте принимается следующее допущение : удельное давление считается равномерно распределённым как по диаметру цапфы, так и по её длине. При проектном расчёте задаются величиной коэффициента длины подшипника. Для несамоустанавливающихся опор рекомендуют принимать = 0,4…1,2 ( в отечественной технике чаще всего = 0,6…0,9). Применение самоустанавливающегося подшипника позволяет увеличить коэффициент длины до = 1,5…2,5. Расчет подшипников скольжения

16 При заданном коэффициенте длины подшипника его диаметр может быть найден по соотношению : Величину энерговыделения в работающем подшипнике характеризует произведение среднего давления p на скорость скольжения v. С целью предотвращения перегрева подшипника производится его проверка и по этому критерию : где n – частота вращения цапфы вала. Исходя из последнего выражения, при известных материалах трущейся пары цапфа - вкладыш подшипника, удобно найти длину подшипника следующим образом : Расчет подшипников скольжения а далее можно вычислить необходимый диаметр цапфы:

17 Конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы работы ПС Рисунок 8 – Ввод масла в подшипник Рисунок 9 – Маслораздаточные канавки

18 Конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы работы ПС Рисунок 10 – Фиксация вкладышей Рисунок 11 – Установка маслопроводящих штуцеров

19 Конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы работы ПС Рисунок 12 – Самоустанавливающиеся и упругие подшипники Рисунок 13 – Гидравлические подпятники

Читайте также: