Реферат на тему смазка подшипников

Обновлено: 04.07.2024

Пластичные смазки использовались еще в XIV веке до н.э. египтянами для осей деревянных колесниц. Изготавливали их из оливкового масла, смешивая его с известью.

Современные смазки представляют собой многокомпонентные структуры, отвечающие многим, зачастую противоречивым требованиям, которые выдвигает специфика работы различных узлов. Пластичные смазки используют для уменьшения трения и износа узлов, в которых создавать принудительную циркуляцию масла нецелесообразно или невозможно. Легко проникая в зону контакта трущихся деталей, смазки удерживаются на трущихся поверхностях, не стекая с них, как это происходит с маслом. Смазки применяются также в качестве защитных или уплотнительных материалов.

В данной работе будет рассмотрено влияние структуры и состава пластичных смазок на их свойства.

1. Структура пластичных смазок

загуститель пластичный смазка воск

Высокая степень структурирования дисперсной фазы придает смазкам пластичность упругость и другие свойства, которыми они значительно отличаются от жидких смазочных материалов. При малых нагрузках или в их отсутствие пластичные смазки проявляют свойства твердых тел, не растекаются под действием собственной массы, удерживаются на вертикальных поверхностях, не сбрасываются инерционными силами с движущихся деталей. Однако при некоторых критических нагрузках (обычно 0,1-0,5, реже 2-3 кПа), превышающих предел прочности структурного каркаса, происходят так называемые тиксотропные превращения: смазки разрушаются и начинают деформироваться-течь как пластичное тело без нарушения сплошности; после снятия нагрузок течение прекращается, разрушенный каркас восстанавливается и смазки снова приобретают свойства твердых тел.

Реологические свойства пластичных смазок.

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Пластичные смазки по определению являются пластичными аномально вязкими телами. Их реологические свойства значительно сложнее, чем у жидких масел (жидкостей), что определяет коренные различия условий оптимального применения масел и смазок. Пластичные смазки представляют собой дисперсные системы класса псевдогелей. Частицы загустителя (мыла, парафин, церезин, пигменты), имеющие коллоидные размеры, образуют структурный каркас смазки, подобный губке. Поры каркаса удерживают дисперсионную среду — жидкое масло. Наличие жесткого структурного каркаса наделяет смазки свойствами твердого тела.

Пластичные смазки, а в определенной степени и парафинистые масла, при низких температурах являются тиксотропными системами. При нагружении таких систем в момент достижения предела прочности при сдвиге лавинообразно разрушаются основные связи в структурном каркасе. Это соответствует скачкообразному снижению предела прочности от измеряемой величины до нуля. После перехода за предел прочности смазка становится жидкостью. При снятии нагрузки между фрагментами дисперсной фазы (частицами загустителя) практически мгновенно возникают новые связи и формируется новый структурный каркас.

2. Состав пластичных смазок

Пластичные смазки состоят из жидкой основы (дисперсионной среды), твердого загустителя (дисперсной фазы) и различных добавок. Кроме этих составляющих в смазках присутствуют другие компоненты. Например, в составе гидратированных кальциевых смазок присутствует вода как стабилизирующий компонент. В некоторых мыльных смазках содержатся глицерин, выделившийся при омылении жиров, продукты окисления масляной основы, образовавшиеся при термообработке смазки, а также свободные кислоты или щелочи. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав смазок вводят присадки различного функционального назначения и твердые добавки. Таким образом, смазки представляют собой сложные многокомпонентные системы, основные свойства которых определяются свойствами дисперсионной среды, дисперсной фазы присадок и добавок.

2.1 Дисперсионная среда

В качестве дисперсионной среды смазок используют различные смазочные масла и жидкости. Большинство смазок (около 97 %) готовят на нефтяных маслах. В смазках, работающих в специфических и экстремальных условиях, применяют синтетические масла — кремнийорганические жидкости, сложные эфиры, фтор- и фторхлоруглероды, синтетические углеводородные масла, полиал-киленгликоли, полифениловые эфиры. Широкое применение таких масел ограничено из-за их дефицитности и высокой стоимости. В отдельных случаях в качестве дисперсионной среды применяют растительные масла, например, касторовое масло.

Многие свойства смазок зависят от свойств дисперсионной среды. Природа, химический, групповой и фракционный составы дисперсионной среды существенно влияют на структурообразование и загущающий эффект дисперсной фазы, а, следовательно, на реологические и эксплуатационные свойства смазок.

От свойств дисперсионной среды зависят работоспособность смазок в определенных интервалах температур, силовых и скоростных нагрузок, их окисляемость. коллоидная стабильность, защитные свойства, устойчивость к агрессивным средам, радиации, а также набухаемость контактирующих со смазками изделий из резины и полимеров. Низкотемпературные свойства смазок (вязкость при отрицательных температурах, пусковой и установившийся крутящие моменты) зависят от вязкости дисперсионной среды при низких температурах, а испаряемость — от молекулярной массы, фракционного состава, температуры вспышки дисперсионной среды и продолжительности температурного воздействия.

Нужна помощь в написании реферата?

Зависимость вязкости смазок от вязкости дисперсионных сред при одинаковых отрицательных температурах носит линейный характер и описывается уравнением

где nсм — вязкость смазки; a, b — коэффициенты; nд.с — вязкость дисперсионной среды.

При низких температурах пусковой крутящий момент также является функцией вязкости дисперсионной среды, определенной при той же температуре.

Смазки работоспособны до такой температуры, при которой их вязкость не больше 2000 Па-с, пусковой крутящий момент меньше 50 Н-см и установившийся крутящий момент — не выше 10 Н-см. Нефтяные масла используют прежде всего в смазках общего назначения, работоспособных в интервале температур от -60 до 150 °С (на днстил-лятных маслах от -60 до 130 °С н на остаточных маслах — от -30 до 150 °С). Для узлов трения, работающих при температурах ниже -60 °С и длительное время при температурах выше 150 °С, применяют смазки, изготовленные на синтетических маслах. На этих маслах можно получить смазки, работоспособные при температурах от -100 до 350 °С и выше.

Из кремнийорганических жидкостей наиболее часто в качестве дисперсионных сред используют полиметилснлоксаны и полнэтилси-локсаны. Они обеспечивают работоспособность смазки при температурах от -60 до 200 °С. Реже используют полиметилфенилсилоксаны и поли-галогенорганосилоксаны. Полиметилфенилсилоксаны и полигалогенор-ганосилоксаны обладают лучшими противоизносными и противоза-дирными свойствами по сравнению с обычными полисилоксанами. Эти жидкости обеспечивают работоспособность смазок в интервале температур от -100 до 300 °С.

Смазки на сложных эфирах применяют при температурах от -60 до 150 °С. Они характеризуются хорошей смазывающей способностью, однако не работоспособны при контакте с водой из-за гидролиза эфиров. Эти смазки вызывают набухание резиновых уплотнений.

При производстве смазок используют также синтетические углеводородные масла на основе полиалъфаолефинов и алкилированных ароматических углеводородов, в первую очередь — алкилбензолов. Смазки на алкилбензолах и полиальфаолефинах применяют при температурах от -60 до 200 °С.

Применение полиалкиленгликолей в качестве дисперсионной среды обеспечивает работоспособность смазок в интервале температур от -60 до 200 °С. Смазки на полифениловых эфирах стабильны при высоких температурах (до 350 °С), воздействии кислорода и радиации.

Нужна помощь в написании реферата?

2.2 Дисперсная фаза

Температурные пределы применения смазок во многом определяются температурами плавления и разложения загустителя, его растворимостью в масле и концентрацией в смазке. От природы загустителя зависят антифрикционные и защитные свойства, водостойкость, коллоидная, механическая и антиокислительная стабильности смазок. Так, мыла, являясь поверхностно-активными веществами, выполняют в смазках одновременно функции загустителя, протнвоизносного и противозадирного компонентов. При этом модифицирующее действие мыл на поверхности трения связано с поверхностно-молекулярным, а не химическим взаимодействием, что характерно для фосфор-, серо- и хлорсодержащих присадок.

Трибологические свойства смазок зависят от типа катиона мыла (его донорно-акцепторных свойств) и улучшаются при переходе от катионов металлов I группы к катионам металлов II группы. Смазки, полученные на мылах различных катионов, значительно отличаются по защитным свойствам. Катион мыла также оказывает влияние на низкотемпературные свойства смазок. Так, натриевые и литиевые смазки по низкотемпературным свойствам близки между собой, но значительно превосходят кальциевые, алюминиевые и бариевые смазки.

2.3 Присадки и наполнители

Присадки обладают свойствами поверхностно-активных веществ. Это предопределяет их активность как в объеме смазки так и на границе раздела дисперсная фаза — дисперсионная среда. Для улучшения свойств смазок применяют в основном те же присадки, что и для легирования масел: противоизносные, противозадирные, антифрикционные, защитные, вязкостные и адгезионные. Применяют также ингибиторы окисления, коррозии. Многие присадки являются полифункциональными.

Влияние различных противозадирных и противоизносных присадок на Трибологические характеристики — критическую нагрузку Рк и нагрузку сваривания Рс литиевых смазок на основе нефтяного масла иллюстрируется данными таблице ниже.

Наполнители — это высокодисперсные, нерастворимые в маслах вещества, не образующие в смазках коллоидной структуры, но улучшающие их эксплуатационные свойства. Наиболее часто применяют наполнители с низким коэффициентом трения: графит, дисульфид молибдена, тальк, слюду, нитрит бора, сульфиды некоторых металлов, асбест, полимеры, оксиды и комплексные соединения металлов, металлические порошки и пудры. Влияние природы наполнителя на критическую нагрузку задира Рк литиевых смазок на основе нефтяного масла иллюстрируется данными табл. ниже, а его содержания на трибологические характеристики Рк и Рс и антифрикционные свойства (коэффициент трения f) литиевых смазок — данными таблице ниже.

В качестве наполнителей широко используют оксиды цинка, титана и меди (I), порошки меди, свинца, алюминия, олова, бронзы и латуни, которые обычно замешивают в готовую смазку в количестве от 1 до 30 %. Такие наполнители применяют преимущественно в резьбовых, уплотнительных, а также антифрикционных смазках, используемых в тяжелонагруженных узлах трения скольжения (различного вида шарниры, некоторые зубчатые и цепные передачи, винтовые пары и др.). Дискуссионным остается вопрос о целесообразности использования металлоплакирующих смазок в подшипниках качения, особенно быстроходных, и подшипниках высокой точности исполнения. В большинстве случаев это приводит к отрицательному эффекту.

Нужна помощь в написании реферата?

Эксплуатационные характеристики углеводородных смазок можно улучшить такими добавками, как природные воски и их компоненты. Например, адгезионные, защитные и низкотемпературные свойства углеводородных смазок обычно улучшают введением в их состав буроугольного и торфяного восков, спермацета. Эффективность действия природных восков определяется их химическим составом, молекулярной массой и концентрацией в смазках.

Основная функция смазок — уменьшение износа трущихся деталей с целью продления срока службы машин и механизмов. Наряду с этим смазки выполняют и другие функции. Так, в отдельных случаях они не столько уменьшают износ, сколько упорядочивают его, не допуская задира, заедания и заклинивания трущихся поверхностей. Смазки препятствуют прониканию к трущимся поверхностям агрессивных жидкостей, газов и паров, а также абразивных материалов (пыли, грязи и т. п.). Практически все смазки выполняют защитные функции, предотвращая коррозию металлических поверхностей. Благодаря антифрикционным свойствам, смазки существенно уменьшают энергетические затраты на трение, что позволяет экономить мощность машин и механизмов.

1. Фукс И. Г., Пластичные смазки, M., 1972

2. Гуреев А. А., Фукс И. Г., Лашхи В. Л., Химмотология, M., 1986.

Введение 2
1. Общие характеристики подшипников скольжения 3
2. Классификация подшипников скольжения 6
3. Трение и смазка подшипников скольжения 8
4. Конструкции подшипников скольжения 13
5. Расчет подшипников скольжения 18
Заключение 19
Список использованных источников 21

Долговечность, экономичность, надежность, а во многих случаях габариты и веса машин существенно зависят от конструкции, качества изготовления и монтажа подшипниковых узлов. Поэтому к подшипниковым узлам предъявляются новые повышенные требования, обусловленные в первую очередь ростом скоростей вращающихся деталей, увеличением статических и ударных нагрузок, действующих на опоры, и необходимостью значительного увеличения надежности опорных узлов.
Применение подшипников качения, несмотря на многообразие их типоразмеров и высокое качество изготовления, оказывается в ряде случаев нерациональным, а иногда и невозможным. В частности, они недостаточно долговечны к надежны при высоких скоростях и динамических нагрузках, не пригодны в тех случаях, когда для удобства монтажа и демонтажа машины нужны разъемные опоры.
Используя подшипники качения, не всегда удается удовлетворить требования бесшумности, химической и тепловой стойкости опорных узлов. В подобных условиях рациональное решение может быть найдено при проектировании опорных узлов с подшипниками скольжения.
Общие характеристики подшипников скольженияПодшипник – изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.
Силы, нагружающие подшипник, подразделяют на:
радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.
Опора с упорным подшипником называется подпятником.
Подшипник скольжения – опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.
Опорный участок вала называется цапфой. Форма цапфы и соответствующая ей форма рабочей поверхности подшипника может быть цилиндрической, плоской, конической и сферической (рис.1). Шип – это цапфа, расположенная на конце вала и передающая радиальную нагрузку Fr (рис. 1а). Шейка – это цапфа, расположенная в средней части вала и передающая радиальную нагрузку (рис. 1б). Большинство радиальных подшипников может воспринимать также и небольшие осевые нагрузки. Для этого вал изготавливают ступенчатым с галтелями, а кромки подшипника закругляют.
Рис. 1.
Плоская цапфа, передающая осевую (аксиальную) нагрузку Fa, называется пятой, а опора (подшипник) – подпятником. Пята может располагаться на конце вала (рис. 1в) или в его средней части (рис. 1г). Часто подпятники работают в паре с радиальными подшипниками (рис. 1в).
Подшипники с конической поверхностью (рис. 1д) применяются в тех случаях, когда необходимо периодически устранять зазор от износа подшипника с целью сохранения точности центровки вала. Для этого на валу устанавливают коническую втулку, положение которой регулируется гайками.
Сферические (шаровые) подшипники (рис. 1е) допускают перекос вала, то есть обладают свойством самоустановки. Их используют в основном как шарниры в пространственных стержневых механизмах.
Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент – вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу.
В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.
Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает:
низкое трение;
разделение подвижных частей;
теплоотвод;
защиту от вредного воздействия окружающей среды.
Смазка бывает:
жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников);
пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.);
твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.);
газообразной (различные инертные газы, азот и др.).
Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.
Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).
Классификация подшипников скольженияВ зависимости от формы подшипникового отверстия:
одно- или многоповерхностные;
со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения);
со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа).
По направлению восприятия нагрузки:
радиальные;
осевые (упорные, подпятники);
радиально-упорные;
По конструкции:
неразъёмные (втулочные);
разъёмные (состоящие из корпуса и крышки);
встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины).
По количеству масляных клапанов:
с одним клапаном;
с несколькими клапанами.
По возможности регулирования:
нерегулируемые;
регулируемые.
Область применения подшипников скольжения в современном машиностроении невелика, так как основное распространение имеют подшипники качения. Однако значение подшипников скольжения в современной технике не снизилось, в целом ряде конструкций они незаменимы. В частности, в следующих случаях:
Разъемные подшипники для тех конструкций, где подшипники качения не могут быть установлены, например, для коленчатых валов.
Высокоскоростные подшипники (v30м/с). При высоких окружных скоростях подшипники качения практически неприменимы из-за вибраций, шума и низкой долговечности.
Подшипники прецизионных машин, от которых требуется особо точное положение валов в пространстве и возможность регулировки зазоров.
Подшипники, работающие в особых условиях (вода, агрессивные среды), в которых подшипники качения неработоспособны из-за коррозии.
Подшипники дешевых тихоходных механизмов.
Трение и смазка подшипников скольженияТрение определяет износ и нагрев подшипника, а также его КПД. Для уменьшения трения подшипники скольжения смазывают. В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трение. Схематизированное представление об этих режимах дает рис. 2.
Рисунок 2
При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина H которого больше суммы высот Rz шерховатостей поверхностей (на рис. 2 разделяющий слой масла изображен толстой линией):
При этом условии масло соответствующей вязкости воспринимает внешнюю нагрузку, предотвращая непосредственный контакт рабочих поверхностей и их износ. Сопротивление движению в этом случае определяется только внутренним трением в смазочной жидкости. Коэффициент жидкостного трения f = 0,001 0,005. Эти значения могут быть меньше коэффициента трения качения.
При полужидкостном трении условие не соблюдается, а в подшипнике имеет место смешанное трение – жидкостное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущиеся поверхности покрыты тонкой пленкой смазки. Граничные пленки настолько тонкие, что в местах сосредоточенного давления они разрушаются и происходит непосредственный контакт трущихся поверхностей вала и подшипника и их износ. Значение коэффициент полужидкостного трения зависит не только от качества масла, но и от материалов трущихся поверхностей. В этом случае используют антифрикционные материалы с низким коэффициентом трения f = 0,01 0,1.
Для работы подшипника самым благоприятным является режим жидкостного трения, поэтому основным критерием расчета большинства подшипников скольжения является образование режима жидкостного трения.
Основы образования режима жидкостного трения изучаются в гидродинамической теории смазки. Не рассматривая подробностей, приведем только принципиальные понятия и необходимые выводы.
На рис. 3 показано плоское тело, движущееся по плоскому основанию в слое масла, причем на движущееся тело действует сила F, перпендикулярная основанию. Если скорость движения мала (рис. 3а), то имеет место полужидкостное трение – трущиеся поверхности покрыты тонкой граничной пленкой смазки. При увеличении скорости это состояние сохраняется до тех пор, пока скорость движения v остается меньше некоторой критической скорости vкр. Если скорость продолжает увеличиваться, то движущееся тело поднимается в масляном слое и принимает наклонное положение, подобно тому, как поднимается глиссер или водные лыжи, скользящие по воде (рис. 3б).
Рисунок 3
Между плоскостями тела и основания образуется сужающийся зазор и масло непрерывно нагнетается в этот зазор. Протекание масла через суживающийся зазор приводит к образованию гидродинамического давления р, которое уравновешивает внешнюю нагрузку F. Движение продолжается в условиях жидкостного трения.
Гидродинамическое давление может развиваться только при наличии суживающегося зазора, который принято называть клиновым. В примере на рис. 3 начальный клиновой зазор образуется с помощью скошенной передней части движущегося тела.
В радиальном подшипнике клиновая форма зазора образуется в результате того, что диаметр цапфы всегда меньше, чем диаметр подшипника для возможности относительного движения. Вследствие этого центр цапфы вала смещается относительно центра подшипника. В образовавшемся зазоре находится масло. Если угловая скорость вала меньше некоторого критического значения, то между контактирующими поверхностями вала и подшипника имеет место полужидкостное трение (рис. 4а). При угловой скорости ω > ωкр цапфа всплывает в масле и смещается в сторону вращения (рис. 4б). В масляном слое возникает гидродинамическое давление р, эпюра которого показана на рис.4б. Минимальная толщина масляного слоя hmin увеличивается с увеличением угловой скорости, центр цапфы сближается с центром подшипника. Однако полного совпадения центров быть не может, так как при этом нарушается клиновая форма зазора, как одно из условий режима жидкостного трения.
Рисунок 4
В некоторых условиях в качестве смазки подшипников используют не только масло, но и воду и даже воздух, так как и вода и воздух обладают вязкостью.
В любом случае необходимо обеспечить самозатягивание жидкости или газа в клиновой зазор. Для большей надежности этого явления в ответственных случаях (двигатели автомобилей и самолетов, турбогенераторы, центрифуги и пр.) жидкость или газ подают в подшипник под давлением с помощью гидронасосов или компрессоров.
Описанные выше подшипники, где жидкостное или газовое трение обеспечивается самозатягиванием жидкости или газа в клиновой зазор между цапфой и подшипником, называются гидродинамическими или аэродинамическими.
Если скорость вращения вала невелика, а радиальная нагрузка значительна, то гидродинамические условия не выполняются и трение остается полужидкостным. Для создания жидкостного трения несущий масляный слой образуется путем предварительного подвода масла от гидронасоса в подшипник под цапфу. Гидронасос должен развивать такое давление, чтобы цапфа всплывала в масле. Такие подшипники называются гидростатическими. Если цапфа в подшипнике поддерживается воздушной подушкой в результате непрерывного поддува сжатого воздуха, то такой подшипник называется аэростатическим.
Аэродинамические и аэростатические подшипники используются или для быстроходных валов (n > 10000 об/мин) при малых нагрузках, или для работы в условиях высоких температур, где масло теряет свои свойства.
Так как при жидкостном трении непосредственный контакт поверхностей вала и подшипника отсутствует, то можно сделать неверный вывод о том, что скользящие поверхности могут быть выполнены из любого материала. Это вывод неверен потому, что в процессе работы машины режим жидкостного трения может быть нарушен, то есть, значения угловой скорости и нагрузки могут выйти за допускаемые пределы, например, при перегрузках, пусках и остановах. Поэтому, материалы скользящих поверхностей должны быть антифрикционными.
Конструкции подшипников скольженияКонструкции подшипников скольжения весьма разнообразны. Во многом они зависят от конструкции машины, в которой устанавливается подшипник. Рассмотрим принципиальные конструктивные различия подшипников скольжения.
Очень часто подшипники не имеют специального корпуса. При этом вкладыши размещают непосредственно в станине или раме машины. Подшипники с отдельными корпусами устанавливают главным образом в таких устройствах, как конвейеры, грузоподъемные машины, трансмиссии и т. д. В этих случаях подшипники крепят на фермах, стенах, колоннах.
Корпус и вкладыш могут быть неразъемными или разъемными. Разъемный подшипник позволяет легко укладывать вал и ремонтировать подшипник путем повторных расточек вкладыша при его износе. Неразъемные подшипники дешевле. Вкладыши в этих подшипниках обычно запрессовывают в корпус.
В частности, они могут иметь специальный корпус, или обходиться без него. Подшипник с отдельным корпусом показан на рис. 5а. Такой подшипник называется разъемным, так как содержит корпус 1 и крышку 2, скрепленных при помощи резьбового соединения (в данном случае это – шпильки и гайки с шайбами). Крышка при необходимости может сниматься, что облегчает сборку, обслуживание и ремонт подшипникового узла. Корпус и крышка обычно изготавливаются из чугуна или стали. Внутри них плотно вставлены основные элементы подшипника – вкладыши 3 и 4 из антифрикционного материала. Смазка подводится через отверстие 5 в крышке. Для лучшего распределения смазки в зазоре между валом и подшипником служат канавки 6 во вкладышах.
Рисунок 5
Если подшипник не имеет специального корпуса, то он может размещаться на стенке корпуса 1 механизма машины (рис. 5б). Главным элементом подшипника здесь служит втулка 2 из антифрикционного материала, а для подвода смазки служит отверстие 3.
По длине цапфы масло распределяется с помощью смазочных канавок, сообщающихся с подводным каналом. Масло подают в подшипник самотеком с помощью специальных устройств (фитильные и капельные масленки, смазочные кольца и т. д.) или под давлением с помощью насосов (плунжерных, шестеренчатых и т. д.).
На практике наблюдаются случаи, когда работа подшипника в режиме жидкостного трения становится неустойчивой и сопровождается вибрацией цапфы. Вибрация свойственна главным образом быстроходным и легконагруженным подшипникам. Одним из признаков возможности образования вибраций является малая величина х (порядка 10 000 об/мин);
при больших скоростях вращения - при необходимости точного центрирования осей;
выдерживание больших радиальных нагрузок;
возможность изготовления разъемной конструкции, что допускает их применение для коленчатых валов;
небольшие габариты в радиальном направлении, что позволяет применять в машинах очень малых и очень больших габаритах;
сохранение работоспособности в особых условиях (в химически агрессивных средах, воде, при значительном загрязнении);
бесшумность работы и обеспечение виброустойчивости вала при работе подшипника в режиме жидкостного трения (масляный слой между поверхностями цапфы и вкладыша обладает способностью гасить колебания);
теоретически бесконечный ресурс при жидкостном трении;
способность демпфирования;
простота изготовления и ремонта.
Недостатки подшипников скольжения:
большое изнашивание вкладышей и цапф валов из-за трения (не относится к подшипникам, работающим в режиме жидкостного трения, КПД которых > 0,99);
необходимость применения дорогостоящих цветных сплавов (бронза, баббит) для вкладышей;
необходимость постоянного ухода и большой расход дорогих смазочных материалов, необходимость его очистки и охлаждения;
значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке;
большой пусковой момент;
высокая стоимость и малая технологичность;
значительные габариты в осевом направлении (длина вкладышей может достигать 3d, где d — диаметр цапфы вала);
не обеспечена взаимозаменяемость подшипников при ремонте, так как большинство типов подшипников не стандартизовано.
Список использованных источников

Андреев, В.И. Детали машин и основы конструирования. Курсовое проектирование: Учебное пособие / В.И. Андреев, И.В. Павлова. - СПб.: Лань, 2013. - 352 c.
Балашов, В.М. Проектирование машиностроительных производств (механические цеха): Учебное пособие / В.М. Балашов, В.В. Мешков, А.Г. Схиртладзе.. - Ст. Оскол: ТНТ, 2013. - 200 c.
Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - М.: Альянс, 2015. - 256 c.
Гурин, В.В. Детали машин. курсовое проектирование. Часть 1: Учебник для бакалавриата и магистратуры / В.В. Гурин, В.М. Замятин, А.М. Попов. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 366 c.
Дунаев, П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие / П. Дунаев. - М.: Машиностроение, 2013. - 560 c.
Котов, В.П. Детали машин и основы конструирования. Курсовое проектирование: Учебное пособие / В.П. Котов, Н.А. Адрицкая, Т.И. Завьялова. - СПб.: Лань, 2013. - 352 c.
Крылов, Ю.А. Технология машиностроения. Проектирование технологических процессов: Учебное пособие / Ю.А. Крылов, А.С. Карандаев, В.Н. Медведев. - СПб.: Лань, 2016. - 352 c.
Остяков, Ю.А. Проектирование деталей и узлов конкурентоспособных машин: Учебное пособие / Ю.А. Остяков, И.В. Шевченко. - СПб.: Лань, 2013. - 336 c.
Тарабарин, О.И. Проектирование технологической оснастки в машиностроении: Учебное пособие / О.И. Тарабарин, А.П. Абызов, В.Б. Ступко. - СПб.: Лань, 2013. - 304 c.
Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 414 c.

Главные требования, которым должны удовлетворять смазки для подшипников:

снижение трения;
защита от коррозии;
уменьшение шума при работе;
распределение температуры и ее отвод;
уплотнение, предотвращающее попадание посторонних включений.

Так как подшипники используются в различных условиях с разными целями, не существует универсального смазочного материала, подходящего ко всем сферам применения. В каждом случае применяется материал, наиболее отвечающий конкретным условиям и требованиям.

Смазка для подшипников качения

Смазывание подшипников качения производится не содержащими воду материалами со слабой щелочностью, которая предотвращает коррозию. Чаще всего применяются минеральные масла, сгущенные натриевым или кальциевым мылом. Материалы, используемые как для роликовых, так и для шариковых подшипников, имеют жидкую или пластичную структуру.

Жидкие смазки – масла

Масла в сравнении с пластичной смазкой обладают преимуществами при работе с предельными (низкими и высокими) температурами, более стабильны, обеспечивают меньшее внутреннее трение, их можно полностью заменять, не разбирая агрегаты. Масляные ванны используются при работе с предельно высокими скоростями. Благодаря высокой текучести масла хорошо отводят тепло.

Способы смазывания подшипников маслом

Выбор методов смазывания зависит от условий работы подшипника. Это может быть;

масляная ванна;
масляный туман;
капельная подача;
струйная подача;
разбрызгивание;
циркуляционная система.

Масло может поступать:

из масляной ванны, в которую погружаются тела качения или разбрызгиванием другими телами, помещенными в ванну;
для установленных на вертикальных валах подшипников фитильными масленками;
капельными масленками на горизонтальных валах, если необходима дозированная подача.

При погружении подшипника в масляную ванну, уровень смазки не превышает центра роликов или шариков при оборотах до 300 в минуту, и только касаться их, если число оборотов выше. Брызгами покрываются стенки корпуса и детали передач, а масло, стекая с них, попадает в подшипник. При этом, для того, чтобы не произошло засорения, устанавливаются маслозащитные шайбы. Если попадание масла затруднено, в редукторе монтируется насос, подающий смазку в распределительное устройство.

Пополнение масляной смазки производится раз 1-2 месяца, а замена – раз в 3-6 месяцев.

Консистентная смазка

Консистентная или пластичная смазка – полутвердая механическая смесь минеральных масел с загустителем – мылом, сохраняющая форму до температуры в 30 градусов. Кроме того в массу добавляются элементы, призванные улучшит определенные свойства: антиоксиданты, ингибиторы коррозии и пр.

Сфера применения пластичной смазки зависит от ее консистенции. Консистентный показатель массы 385–355 – централизованная смазка, консистенция 205–175 –для работы с высокими температурами.

Пластические материалы малотекучи и слабо охлаждают температуру, но их можно использовать в течение длительного времени без замены, а поверхности, прилегающие к смазке, прктически не загрязняются.

По сравнению с масляной смазкой, консистентная легко закладывается в конструкцию подшипника, не вытекает, защищает механизм от окружающей среды и не пропускает абразивные вещества. Кроме того, их применение не требует сложных уплотнительных устройств.

Заполнение подшипника смазкой происходит благодаря специальным полостям, которые наполняются на половину объема при 1500 оборотов в минуту и на две трети при меньшем количестве оборотов.

Смазка для подшипников скольжения

В подшипниках скольжения смазка требуется в зоне трения цапфы вала и вкладышем. Разделяются три вида таких материалов:

Граничная – смазываемые поверхности соприкасаются полностью, а разделительного слоя практически не существует, сохраняется только масляная пленка, толщина которой – 0,1мкм. Характерна для пусковых периодов работы.
Полужидкостная – характерна при режиме разгона привода. Смазочный слой между валом и подшипником нарушается при соприкосновении их микронеровностей;
Жидкостная – полностью разделяет соприкасающиеся поверхности. Вкладыши подшипника и цапфы вала при такой смазке не изнашиваются. Применяется при устоявшемся уровне частоты вращения.

Смазка обыкновенных скользящих подшипников имеет густую консистенцию с крепкой пленкой, без комков, устойчива к воздействию внешних факторов (воды, окалины, пыли) и высоким температурам.

Пигментные смазки

Пигменты начали применять для работы механизмов с высокой температурой.

Одна из самых известных – синяя смазка для подшипников ВНИИНП-246 (ГОСТ 18852-73). Мягкая мазь, которую можно применять в широком температурном диапазоне (-80 – +200 градусов), используется в малонагруженных подшипниках, работающих в вакууме или с большим температурным разбегом.

С такой же температурой в малоскоростных подшипниках может применяться и ВНИИНП-235 (ТУ 38.101297-78 изм. 1-4) – мазь темно-фиолетового цвета. Однако в вакууме ее использовать нельзя.

Европейские производители часто используют не синий, и зеленый или красный красители.

Так, к примеру, зеленая смазка для подшипников Amalie Green Elixir цветом подчеркивает экологичность продукта. Стойкий к вымыванию водой материал, созданный на основе сульфоната кальция с присадками, обеспечивающими защиту от ржавчины и коррозии, соответствует техусловиям ASTM D4950 (NLGI GC-LB). Применяется для подшипников, работающих на низких и высоких скоростях, со значительной нагрузке в условиях повышенной влажности.

При подборе смазки следует учитывать следующие ниже условия.

Температура эксплуатации

Высокотемпературная смазка кристаллизуется при низкой температуре, а основная масса смазочных материалов при повышении температуры высыхает, поэтому при выборе следует учитывать следующие рекомендации:

температура +200 +1000°С требует применения пастообразных смазок, которые одновременно защищают подшипник от заклинивания и работают как противозадирное средство;
в диапазоне -30 +120°С желательно выбирать смазку на минеральной основе;
при температуре -40 -70°С лучше всего проявляют себя силиконовые смазки.

Нагрузка и режим работы

Для высокоскоростных подшипников применяется синтетические материалы, а при высокой нагрузке, приводящей к выдавливанию, лучше использовать литиевую смазку. Высокую нагрузку хорошо переносят твердые, на основе молибдена или графита, смазки.

Состояние окружающей среды

Смазка подшипников должна учитывать внешние факторы: наличие кислот, пара, воды или пыли.

Обзор лучших смазок

Каждая смазка предназначена для использования в определенных режимах и условиях, но для удобства все их можно разделить на две категории:

общего назначения – предназначены для работы в небольшом температурном режиме малонагруженных соединений;
для высоконагруженных соединений – с небольшой кинематической влажностью и увеличенным содержанием антифрикционных присадок.

Среди смазок общего назначения можно выделить следующие:

ГАЗПРОМНЕФТЬ EP 2 – отличное сочетание качества и цены, высокая водостойкость, работоспособность с температурой до 130 градусов

Muc-Off Bio Grease – предназначается для малонагруженных узлов, изготовлена на биоразлагающейся основе дисульфида молибдена

Смазки, предназначенные для высоконагруженных соединений:

LIQUI MOLY LM 50 – высокотемпературная смазка для подшипников скольжения и игольчатых подшипников, сохраняет противозадирные свойства при температуре -30 – +160 градусов, стойка к вымыванию;

SKF LGWA 2 – изготавливается на основе минерального масла с литиевыми добавками, с отличными показателями влагостойкости, с пиковой рабочей температурой 220 градусов и высокими противозадирными свойствами;

Motui Tech Grease – смазка на полусинтетической основе с литиевым комплексом, придающим материалу хорошие антифрикционные свойства, с высокими антикоррозионными свойствами, позволяющими использовать материал в сложных условиях.

Отличные характеристики демонстрирует и любая смазка Моликоте для подшипников, работающих в экстремальных условиях – с высокой и низкой температурой, на больших скоростях и повышенной нагрузкой. Кроме того, эти материалы обеспечивают отличное шумопонижение.

Внимание покупателей подшипников

Подшипник – это конструктивный узел машины, который служит опорой для вращающихся вала или оси, воспринимающих радиальную и (или) осевую нагрузку. Подшипник предназначен для сохранения положения оси вращения вала, снижения трения между движущейся и неподвижной частями машины, уменьшения их нагрева и износа.
По кинематическому признаку различают подшипники скольжения и подшипники качения.

Работа содержит 1 файл

курсач готовый.docx

По кинематическому признаку различают подшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники качения представляют собой опору вращающейся части машины, работающую в условиях преобладающего трения качения. По форме тел качения подшипники подразделяются на шариковые, игольчатые, роликовые с цилиндрическими, коническими, витыми, и бочкообразными роликами.

Шариковые подшипники предназначены для эксплуатации при высоких скоростях и сравнительно низких нагрузках. Это обусловлено низкими потерями на трение и малой площадью контакта шарика с желобом.

По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения обладают рядом преимуществ. В частности, они менее требовательны к свойствам смазочного материала и менее чувствительны к его отсутствию, перебоям в подаче или ограниченному подводу; обладают значительно меньшим моментом трения, особенно при переходе от статического к динамическому контакту; при одинаковых режимах нагружения в меньшей степени нагреваются и требуют менее интенсивного теплоотвода; не требуют специального выбора материалов для изготовления сопрягаемых тел применительно к условиям нагружения.

При выборе смазочных материалов для шарикоподшипников следует иметь в виду, что основным видом изнашивания является не задир и схватывание, а усталостное выкрошивание (питтинг). Поэтому применение смазочных материалов с противозадирными присадками не повысит долговечность подшипников, а может способствовать коррозионно-механическому изнашиванию. Не следует также для повышения нагрузочной способности шарикоподшипников применять смазочные материалы высокой вязкости, так как это повышает сопротивление качению и приводит к перегреву и заклиниванию. Чем выше частота вращения вала, тем менее вязким должен быть смазочный материал.

Выбор смазочного материала очень важен, так как неправильно выбранный смазочный материал может увеличить силу трения или же привести к износу трущихся материалов.

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Подшипник - это наиважнейший элемент в машино- и электроприборостроении, применяемый во всех механизмах и устройствах, в которых предполагается движение конструктивных элементов относительно друг друга, и основной функцией которых является уменьшение трения и, следовательно, износа. Это устройство, которое является частью опоры, фиксирует положение в пространстве, воспринимает и передаёт нагрузку на другие части конструкции, поддерживает вал, ось или иную конструкцию, обеспечивает вращение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением. Самые простые подшипники состоят из трех основных частей; наружное и внутреннее кольца, сепаратор и тела качения.

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника:
1) внешнее кольцо; 2) шарик (тело качения); 3) сепаратор;

4) дорожка качения; 5) внутреннее кольцо.

Их гладкая поверхность снижает трение при радиальной и осевой нагрузках на конструктивные элементы механизма. Происхождением и названием подшипники обязаны "вращающимся телам" - деревянным круглякам, которые египтяне применяли еще во времена существования фараонов для перемещения тяжелых и крупногабаритных объектов. А найденные в глубине залива Неми в 1930г. сохранившиеся остатки вращающейся платформы от корабля императора Калигулы, доказывают, что рудименты подшипников использовались еще в античные времена. Эта платформа рассматривается как один из первых примеров упорного подшипника - подшипника, вращающегося вокруг своей оси и предназначенного выдерживать прямые нагрузи. Условные обозначение подшипника наносят на торцы колец травлением, клеймением или электроискровым способом. На наружной поверхности наружного кольца наносят электрохимическим травлением. Условное обозначение не наносят на кольца в ряде случаев для подшипников очень малых размеров. Их наносят на упаковку и записывают в сопроводительной документации. Условное обозначение подшипников качения состоит из основного условного обозначения и дополнительных знаков.

Основные типы подшипников:

газодинамические подшипники. Газовыми подшипниками называются подшипники скольжения с газовой смазкой.
магнитные подшипники. Это элемент опоры осей, валов и других деталей, работающих на принципе магнитной левитации. В результате опора является механически бесконтактной. В целом различают пассивные и активные магнитные подшипники. Но если активные магнитные подшипники уже получили определенное распространение, то пассивные подшипники (где магнитное поле создается высокоэнергетическими постоянными магнитами) только на стадии разработки.
подшипники качения. Этот вид подшипников представляет собой опору вращающейся части машины, работающего в условиях преобладающего трения качения.
подшипники скольжения. Представляется обычно неподвижным цилиндром, сквозь который проходит вал.

Наиболее распространенные типы подшипников - подшипники скольжения и подшипники качения. Подшипники разделяют по таким классам: сферические, шариковые, игольчатые, цилиндрические и конические роликовые. Сферические подшипники выдерживают экстремальные условия эксплуатации. Часто применяются в промышленном оборудовании. Например: дробильное оборудование, насосы и прочее. Цилиндрические подшипники способны выдерживать больше нагрузки, чем шарикоподшипники, и применяются в металлургии, автомобилестроении, тяжелом машиностроении, авиации, на железнодорожном транспорте и т.д.

Шариковый подшипник является одним из наиболее распространённых типов подшипников качения, нашедший широкое применение в самых разных отраслях промышленности. В силу своей конструктивной особенности, шариковые подшипники имеют самое низкое сопротивление качению. Причиной тому является форма тел качения – это шар. При качении, шар испытывает меньшее сопротивление, чем ролик, поэтому шарикоподшипник способен допускать гораздо большие частоты вращения, чем роликовый подшипник.

Разновидности шариковых подшипников:

Шариковые подшипники качения могут быть однорядными и двухрядными, а также подразделяться на:

- радиальные шариковые подшипники;

- упорные шариковые подшипники;

- радиально-упорные шариковые подшипники.

Подшипники шариковые однорядные радиальные:

Однорядные шариковые подшипники состоят: из двух колец (внутреннего и наружного), тел качения (шариков), расположенных в один ряд и штампованного стального сепаратора, отцентрированного по телам качения. Наружная поверхность внутреннего кольца и внутренняя поверхность наружного кольца однорядного шарикового подшипника имеют канавку, предназначенную для направления движения тел качения (шариков).

Наружное кольцо радиального шарикового подшипника может иметь канавку для стопорной шайбы, играющей роль фиксатора. Часто, такая фиксация радиального подшипника необходима, для предотвращения перекоса подшипника относительно оси посадочного отверстия, а также для фиксирования глубины посадки подшипника.

Конструкция шарикового однорядного радиального подшипника, как правило, является неразъёмной. Подшипники могут быть открытого типа, либо закрытого. Во втором случае, боковое пространство между наружным и внутренним кольцом подшипника закрывается защитными шайбами (металлическими или резиноармированными), которые предотвращают попадание в подшипник инородных частиц и удерживают консистентную смазку, которой предварительно наполняют подшипник. Защитные шайбы могут устанавливаться как с обеих сторон, так и с одной.

Подшипники шариковые двухрядные радиальные:

Двухрядные шариковые подшипники качения отличаются от однорядных наличием двух рядов тел качения (шариков). Наружная поверхность внутреннего кольца двухрядного радиального шарикового подшипника имеет две канавки, которые обеспечивают направление движения тел качения (шариков). Внутренняя же поверхность наружного кольца двухрядного подшипника может иметь канавки для качения шариков, а может и не иметь. Если внутренняя поверхность наружного кольца без канавок, а имеет сферическую поверхность, то такой подшипник является самоустанавливающимся. Другими словами, даже значительный перекос осей внутреннего и наружного колец радиального двухрядного шарикового подшипника, не отразится на его работе. Такое преимущество значительно расширяет спектр применения шариковых подшипников.

Подшипники шариковые упорные:

Упорные шариковые подшипники состоят: из двух колец (нижнего и верхнего), тел качения (шариков) и сепаратора. На внутренних сторонах обоих колец имеются канавки для качения шариков (тел качения). Упорные шариковые подшипники, в основном, предназначены для восприятия осевых нагрузок (нагрузок, направленных параллельно оси вала). Упорные шарикоподшипники способны выдерживать меньшие нагрузки, чем упорные роликовые, но зато, они могут работать при гораздо больших частотах вращения, благодаря меньшему сопротивлению качения. По этой причине, в механизмах с высокими скоростями вращения, используют именно упорные шариковые подшипники, а если скорость небольшая, но механизм испытывает большие осевые нагрузки, то предпочтительнее будут упорные роликоподшипники.

Подшипники радиально-упорные шариковые:

Радиально-упорные шариковые подшипники сочетают в себе свойства радиальных и упорных подшипников качения. Радиально-упорные подшипники воспринимают как осевые нагрузки, так и радиальные. Способность воспринимать осевую нагрузку определяется, главным образом, величиной угла контакта. Чем выше угол контакта, тем больше становится осевая грузоподъёмность радиально-упорного подшипника, но в тоже время, снижается радиальная.

Шариковые подшипники - применяют при небольших нагрузках и малых диаметрах валов, а при больших нагрузках и больших диаметрах валов - роликоподшипники. Шариковые подшипники справляются с постоянными средними (но не шоковыми) осевыми и радиальными нагрузками. Шарикоподшипники способны воспринимать большую нагрузку. Подшипники шариковые упорные одинарные выдерживают осевую нагрузку одностороннего направления, а двойные - осевую нагрузку, действующую в обоих направлениях.

Однако для улучшения работы подшипников, снижения коэффициента трения и уменьшения износа применяются смазочные материалы.

Для смазывания подшипников качения применяют жидкие (смазочные масла) и пластичные (пластичные смазки) смазочные материалы.

Жидкий смазочный материал – такой вид смазки, которая находится при температуре эксплуатации в жидком состоянии. Это масла, жиры а также композиции на водной основе и жидкие металлы.

Пластичные (консистентные) смазочные материалы представляют собой коллоидные системы, находящиеся в полужидком или твердом состоянии. При нагревании материалы этой категории плавятся и переходят в жидкое состояние.

Каждый из этих видов имеет свои преимущества.

При выборе типа смазки для подшипников необходимо учитывать условия, при которых будет осуществляться ее работа:

Вязкость (или консистентность) смазок с повышением температуры понижается. Для подшипников, работающих при низких температурах (ниже 0 o С), следует выбирать жидкие смазки с точкой застывания на 15-20 o С ниже рабочей температуры с минимальной вязкостью. Для подшипников, работающих при 70-80 o С, жидкие смазки должны обладать повышенной вязкостью, а пластичные – повышенной консистентностью. Для подшипников, работающих при температуре выше 70-80 o С, следует применять жидкие смазки с наибольшей вязкостью.

Также для стабильной работы подшипников при низких температурах (от -40 o С до -70 o С) используют силиконовые смазки. Они обладают хорошими низкотемпературными качествами и обеспечивают долговременную защиту подшипников от износа и коррозии.
Для надежной работы подшипников в условиях сверхвысокой температуры (от +230 o С до +1000 o С) лучше использовать пастообразные смазки. Важным преимуществом паст является их универсальность: до температуры +230 o С – +280 o С они действуют как смазка, а после испарения основы при повышении температуры – как противозадирное покрытие, предотвращающее заклинивание подшипника.

При высокой скорости работы подшипника выбор смазки должен быть особенно тщательным, так как при достижении предельно допустимой скорости вращения смазка сосредотачивается на наружном крае подшипника, а его внутренние детали остаются незащищенными.
Для смазывания высокоскоростных подшипников применяют, как правило, синтетические смазки c высоким скоростным фактором.

Читайте также: