Сообщение о подшипниках 7 класс физика

Обновлено: 04.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Технологическая карта урока

Учебный предмет: физика

Класс: 7

УМК: Пёрышкин А. В.

Тема урока : Подшипники.

Тип урока: изучение нового материала.

Цель урока: продолжить изучение темы силы трения; объяснить устройство и принцип действия подшипников и их видов

Задачи: а) способствовать формированию представления о силе трения; показать значение силы трения в жизни человека, быту, технике (предметный результат);

б) развивать умение учащихся наблюдать, анализировать, обобщать, делать выводы; способствовать расширению кругозора (метапредметный результат) ;

в) развивать мотивацию изучения физики, используя интересные сведения; развивать умение работать группой (личностный результат).

Тип урока: урок формирования новых знаний

Вид урока: комбинированный урок

Средства обучения: мультимедийный проектор, компьютер, учебник, подшипники - раздаточный материал.

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 компенсироватьнесоосность 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:

-сложность в изготовлении;

-большие радиальные размеры.

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 узлахж.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).

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.

Степень точности п/ш: 0, 6, 5, 4, 2, Т (слева на право –увеличение точности).

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Механизмы вращательного движения Соединительные муфты Подшипники

Соединительные муфты Соединительные муфты (приводные) - это деталь механизма, предназначенная для соединения концов валов и передачи механической энергии движения без изменения её величины.

Муфты общепромышленного назначения (экономичная серия BKL) Предназначены для соединения валов диаметром от 4 до 62 мм и передачи крутящего момента в диапазоне от 2 до 500 Нм. Идеальное соотношение цена-качество Широкий диапазон применений Долговечность Компенсация паразитных колебаний Нулевой люфт Рекомендуемые области применения: Приводы промышленных машин и механизмов Сборочное производство, конвейеры Обрабатывающие центры Роботизированные линии Деревообрабатывающее, текстильное, полиграфическое, упаковочное и т.п. оборудование Металлорежущие станки

Предохранительные муфты для моментов до 160 000 Нм (серия ST) Предназначены для соединения валов диаметром от 40 до 290 мм и передачи крутящего момента в диапазоне от 1000 до 160 000 Нм. Режим полного отключения. Компактные размеры Низкий момент инерции Надежное и точное расцепление Абсолютно беззазорная жесткая конструкция Долгий срок службы Не требуют обслуживания Отсутствие трения при отключении Рекомендуемые области применения: Экскаваторы Подъемно-транспортное оборудование Металлургия Производство турбин

Муфты зубчатые Муфты зубчатые общемашиностроительного применения предназначены для соединения соосных горизонтальных валов и передачи крутящего момента от 1000 до 63000 Нм при угловых, радиальных и осевых смещениях валов, при рабочих температурах не выше 120 С климатических исполнений У, Т категорий 1—3, 5 и климатических исполнений УХЛ, О и ОМ категории 4 по ГОСТ 15150. Муфты изготавливаются следующих типов: 1 - с разъемной обоймой; 2 - с промежуточным валом; 3- с неразъемной обоймой.

Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) обшемашиностроительного применения, предназначенные для соединения соосных валов при передаче крутящего момента от 6.3 до 16000 Н м и уменьшения динамических нагрузок, климатических исполнении У и Т, категорий 1 — 3 и климатических исполнений УХЛ и О, категории 4 по ГОСТ 15150.

Кулачковые муфты Кулачковые муфты отличаются малыми габаритными размерами, малым весом и низким маховым моментом при высокой передаче крутящего момента. Они гарантируют передачу мощности с погашением крутильных колебаний и со смягчением ударов, которые появляются в результате неравномерной работы двигателя.

Узлы с подшипниками скольжения и качения Подшипниками называют неподвижные опоры вращающихся в них валов и осей, предназначенные для восприятия радиальных и осевых нагрузок. Радиальной нагрузкой называется усилие, действующее перпендикулярно оси вала; осевой нагрузкой – усилие, действующее вдоль оси вала.

Виды трения Трение скольжения Трение качения Поверхность, линия или точка качения одной детали, перемещающейся по другой, остается все время неизменной Детали перекатываются одна по другой без скольжения и поверхности их касаются друг друга только по линии или в одной точке Подшипники в зависимости от характера возникающего в них трения Поршень в цилиндре; каретка суппорта токарного станка; вычерчивание круга на плоскости острием циркуля и т.д.) Качение катков по рельсам; перекатывание (без скольжения) зубьев колес в зубчатой передаче и т.д.

Подшипники скольжения Коренной подшипник скольжения, коленвала двигателя с заливкой баббитом. Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется 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.

Классификация подшипников скольжения В зависимости от усилий, действующих в узлах: радиальные; упорные (подпятники); радиально-упорные. В зависимости от толщины масляного слоя различают режимы работы подшипников скольжения: сухое трение (работа без смазки); полусухое трение; полужидкостное трение; жидкостное трение.

Баббит — антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника. Наиболее распространённые варианты сплава: 90 % олова, 10 % меди; 89 % олова, 7 % сурьмы, 4 % меди; 80 % свинца, 15 % сурьмы, 5 % олова; В качестве присадок могут быть использованы: сурьма, медь, никель, мышьяк, кадмий, теллур, кальций, натрий, магний. Температура плавления — 300—440 °C. Первый подшипниковый сплав разработан американцем Исааком Бэббитом в 1839 году.

Подшипники качения Радиальный шариковый подшипник Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник Радиальный шариковый подшипник для корпусных узлов Радиальный роликовый подшипник Радиально-упорный роликовый подшипник Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами(сферический) Упорный шариковый подшипник Упорный роликовый подшипник Ролики и сепаратор упорного игольчатого подшипника

Устройство подшипника качения Наружное кольцо Внутреннее кольцо Сепаратор Тело качения

Классификация подшипников качения В зависимости от формы тел качения: шариковые; роликовые (цилиндрические, конические, витые, бочкообразные, игольчатые и др.) По числу рядов тел качения: однорядные; многорядные В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки: радиальные; упорные; радиально-упорные В зависимости от размера наружного диаметра различают серии: сверхлегкие (2 серии); особо легкие (2 серии); легкие; средние; тяжелые (7 серий)

Требования, предъявляемые к подшипниковым узлам и входящим в него деталям: Посадочные поверхности подшипников и тела вращения должны быть чистыми и гладкими без каких-либо внешних дефектов; Посадочные места на валу и в корпусе должны быть чисто обработаны; Правильно смонтированный подшипник должен работать плавно, без шума и толчков; Подшипник не должен нагреваться выше 70 °С.

Ответьте на вопросы: Каково назначение соединительных муфт? Соединительные муфты предназначены для соединения концов валов и передачи механической энергии движения без изменения её величины.

Ответьте на вопросы: Каково назначение подшипников? Подшипники предназначены для восприятия радиальных и осевых нагрузок.

Ответьте на вопросы: Как разделяются подшипники в зависимости от возникающего в них трения? Подшипники скольжения и подшипники качения

Ответьте на вопросы: Назовите составляющие подшипника скольжения? Подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладыша, смазывающего устройства

Ответьте на вопросы: Как устроен подшипник качения? Подшипник качения состоит из наружного кольца, внутреннего кольца, тел качения и сепаратора

Ответьте на вопросы: Как разделяются подшипники качения в зависимости от формы тел качения? В зависимости от формы тел качения подшипники бывают шариковые и роликовые

Цель данного исследовательского проекта исследовать историю возникновения подшипника, доказать важность его роли в жизни человечества.

МКОУ Суторминская ООШ

Руководитель: Жаров А. Н.

Жизнь современного человека полна чудес, но мы привыкли не замечать их. Привычные блага цивилизации не вызывают восторга, и технические новшества интересуют нас только с функциональной стороны.

Вот об истории такого привычно незнакомого подшипника и пойдет дальше речь.

Человек давно и успешно использует подшипник. И основопологающую роль в истории подшипника играет процесс трения. Именно изучение и поиск путей преодоления трения дали жизнь примитивным “архиподшипникам” скольжения много тысяч лет назад, на заре развития человечества. Возраст таких подшипников около 7000 лет. Это эпоха неолита – время когда человек приобрел умение сверления отверстий в камне и не только. Кстати, именно к тому времени относятся первые успехи человека в стоматологии. Изготавливались такие подшипники из камня и широко применялись в сверлильных инструментах и прядильных веретенах.

Следующий этап (около 5000 лет назад) в истории подшипника начался с изобретением колеса, которое позволило заменить скольжение на качение. До изобретения колеса траспортировка грузов осуществлялась, главным образом, за счет скольжения (сани, волокуши).

Но в древнем Египте уже в середине III тысячелетия до нашей эры были распространены каменные шары и ролики, которые использовались при перемещении больших тяжестей. Но существовало одно ограничение: использование было ограничено из-за отстутствия системы дорог с твердым каменным покрытием. Такой способ перемещения больших тяжестей просуществовал еще довольно долго.

В начале I века нашей эры Гай Юлий Цезарь отдал приказание построить два гигантских корабля. Один из них должен был стать дворцом, а другой храмом в честь покровительницы – богини Дианы. При их строительстве были применены все передовые достижения инженерной мысли того времени. Построены они были в 40 году. Неизвестно успел ли воспользоваться ими император, поскольку в 41-м году он был убит, а корабли были затоплены, как наследие тирана.

Попытки поднять их со дна озера предпринимались неоднократно, но почти девятнадцать веков пролежали на дне озера Неми (Италия) два гигантских корабля. Пять лет (с 1927 по 1932 года) продолжалась операция по их подъему. Озеро было почти полностью осушено, но корабли все-таки смогли доставить на берег.

При изучении этих кораблей было сделано много удивительных открытий. Среди них – конструкция опорного подшипника. Причем в нескольких исполнениях!

На кораблях были устроены поворотные платформы, которые поворачивались за счет размещения тел качения в основании каждой. В одной были использованы конусообразные ролики, в другой — бронзовые шары. Устройство поворотных платформ было очень близко к современным упорным подшипникам: между двух дисков, по окружности, через равные промежутки помещались тела качения. Равномерность распределения по окружности достигалась за счет помещения тел качения на штифты, которые вторым концом крепились к оси вращения платформы. Таким образом, тела качения вращались вокруг одной оси: в наше время доказано, что применение шариков в упорных подшипниках более эффективно, но во времена древнего Рима это преимущество сходило на нет из-за подобного ограничения подвижности тел качения.

В России по такому принципу осуществлялась транспортировка первых кораблей Петра I. А позднее, знаменитый гром-камень — постамент для Медного Всадника в 1600 тонн, почти таким же образом проделал путь от деревни Конная Лахта, что в 12 верстах от С. – Петербурга до Сенатской площади в Санкт-Петербурге. Прямыми наследниками подобного способа перемещения стали подшипники линейного перемещения.

История борьбы подшипников с силой трения была бы не полной без упоминания о смазке. В Асуанской долине, месте где египтяне добывали болшое количество кварцита и гранита для строительных нужд, сохранились гладкие полотна уплатненного грунта – следы древних дорог, по которым перемещали грузы. Для лучшего скольжения они смазывались глиной, которую постоянно увалажняли. Ко времени изобретения колеса относятся и первые, дошедшие до нас, образцы приготовленной смазки. Первоначально для этого использовали различные растительные масла: от подсолнечного до масла кокоса. Но такие масла отличаются низкой вязкостью и быстрым высыханием. Дольше и эффективнее в качестве смазки служили животные жиры. На среднем Востоке смазки готовили путем продолжительного вываривания нефти (по арабски звучит как нафта), которая в тех краях часто выходила на поверхность. По характеристикам такая мазь была близка к получаемой из коры деревьев. Для России это получаемый из бересты березы деготь.

В основном состав смазки был приблизительно один и тот же: минерал, чаще всего кальций, смешанный с мазью, растительного или животного происхождения. В таком виде смазка неизменно применялась вплоть до 19 века. Обусловливалось это тем, что скорость работы смазываемых поверхностей была достаточно низка. С развитием техники потребовались смазки более долговечные и эффективные. В конце 19 века появились смазки на основе минеральных масел, существующие по сей день. Во второй половине 20 века вследствие улучшения технологий обработки нефтематериалов, были изобретены смазки на синтетической основе. В наше время наступила новая эра – эра нанотехнологий. Это принципиально новый уровень работы с веществом – на молекулярном и атомарном уровнях.

Долгое время считалось, что история подшипника начинается с Леонардо да Винчи.

Оказывается, элементы современного подшипника (шар или ролик) использовались ещё до нашей эры.

Читайте также: