Теоретичні відомості. Опори валів і осей, в яких присутнє тертя кочення, називають підшипниками кочення

Опори валів і осей, в яких присутнє тертя кочення, називають підшипниками кочення. Класифікуються підшипники кочення за такими ознаками: за напрямом сприйманого навантаження – радіальні, радіально-упорні, упорні, упорно-радіальні; за формою тіл кочення: кулькові, роликові (з циліндричними, конічними, бочкоподібними, голчастими роликами); за кількістю рядів кочення однорядні, дворядкові, чотирирядні.

Переваги: високий ККД до (0,995); економія дефіцитних матеріалів (бабіту, бронзи); простота обслуговування і заміни; менша витрата мастила.

Недоліки: обмежена можливість застосування при великих навантаженнях і високих кутових швидкостях цапф; непридатні для роботи при значних ударних і вібраційних навантаженнях; нерознімність конструкції.

Найпростіший підшипник складається з двох кілець: внутрішнього насадженого на вал, і зовнішнього, закріпленого в корпусі підшипника; тіл кочення; сепаратора.

Кільця і тіла кочення виготовляють із шарикопідшипникової сталі з високим вмістом хрому (ШХ6;ШХ15) та інших легованих сталей.

Сепаратор виготовляють із сталей Ст1, Ст2; 0; 8; 10, а також з латуні, бронзи, капрону, текстоліту.

Підшипники кочення розраховують (підбирають) за критерієм статистичної або динамічної вантажопідйомності.

Підшипники, обертові кільця яких мають кутову швидкість або частоту обертання розраховують і добирають за статичною вантажопідйомністю:

,

де Р_о – еквівалентне навантаження підшипника, визначається за формулою:

,

де [ C_o ] – допустима вантажопідйомність, яка зазначена в таблицях; X_o і Y_о – коефіцієнти радіального і осьового навантаження; F_r i F_a – відповідно радіальне і осьове навантаження підшипника.

Підшипники, в яких n>1хв^–1, добираються за динамічною вантажопідйомністю:

.

Потрібне значення динамічної вантажопідйомності визначають за формулою:

,

де X i Y – коефіцієнти радіального і осьового навантаження; F_r i F_а – радіальне і осьове навантаження підшипника; V – коефіцієнт обертання; К_б – коефіцієнт безпеки; К_Т – температурний коефіцієнт; n – частота обертання; L_h – бажана довговічність підшипника (ресурс напрацювання підшипника в годинах); р – величина, яка залежить від форми кривої контактної втомленості.

Рис.1. Ковзання в шарикопідшипниках

Кільце підшипника яке обертається повинно мати посадку з натягом. Кільце, що не обертається, саджають у корпус за перехідною посадкою або посадкою з зазором.

Параметри шорсткості посадочних поверхонь валів (осей) і отворів корпусів вибирають із діапазону R_a = 2,5 0,32мкм.

Для мащення підшипників застосовують рідкі (U –40 A – насоси, двигуни, компресори); U –70 A, U –50 A – (машини з великими навантаженнями) або пластичні (солідол С, УС –1, УС –2) мастильні матеріали.

Для визначення моменту тертя в підшипниках кочення використаємо установку ДМ- 28М (рис2).

Сили, що протидіють обертанню підшипників складаються із наступних складових: тертя між тілами кочення і кільцями; тертя тіл кочення по сепараторі та сепаратора по кільцям; опір масла; тертя в ущільненнях, особливо в контактних; крім того, можливі втрати на тертя, які пов’язані з неточністю форм тіл кочення і кілець, перекосом роликів і т. д. Дії по зменшенню втрат на тертя направлені на зменшення всіх перелічених складових.

З ростом навантаження момент тертя росте по лінійній залежності. З ростом швидкості обертання момент тертя при змащуванні розбризгуванням змінюється звичайно мало, а при змащуванні в мастильній ванні росте разом зі швидкістю. При повній відсутності змащування момент тертя підвищений і тривала робота підшипників неможлива. Однак при дуже малій кількості масла (декілька крапель за годину) тертя різко знижується і підшипники можуть працювати нормально. При збільшенні подачі масла тертя спочатку залишається постійним, а потім починає рости. При змащуванні в мастильній ванні момент тертя швидко росте з ростом рівня масла, особливо при великих швидкостях.

В’язкість масла при змащуванні розпилюванням або розбризкуванням впливає мало. При надлишковому змащуванні, наприклад зануренням в масляну ванну, момент тертя суттєво росте з ростом в’язкості масла.

Момент тертя в підшипниках звичайно рекомендується визначати за простими залежностям:

М_Т = 0,5 f_r F_r d або М_Т = 0,5 f_а F_а d,

де F_r і F_а - радіальне і осьове навантаження, Н; f_r і f_а - приведені коефіцієнти тертя, віднесені до поверхні вала діаметром d.

Установка ДМ-28М (рис.2)складається з корпусу 1, в якому встановлені: вал 13 на підшипниках 5 і 6, які навантажуються пристроєм 14, для вимірювання зусилля установлений індикатор 15.

Рис. 2. Установка ДМ- 28 М:

1 – корпус; 2 - електродвигун; 3 - клинопасова передача; 4 – вантаж; 5 - випробувальний підшипник; 6 - підшипник; 7 - поршень, 8 - гвинт; 9 - гвинт; 10 - обойма; 11 - головка; 12 - вал; 13 - вал; 14 – динамометрична скоба; 15 - індикатор, 16 - обмежувальні опори; 17 – упори; 18 – шкала; 19 – втулка; 20 – кульки; 21 - скоба

Вал знаходиться на двох опорах кочення 12 і обертається за допомогою електродвигуна через 3-х ступінчасту клинопасову передачу.

Головка з підшипниками, що досліджується закріплюється на кінці вала і фіксується кульковим фіксатором.

Зовнішні кільця двох середніх підшипників 5 знаходяться в загальній обоймі 10, а зовнішні кільця двох крайніх підшипників 6 – в корпусі головки 11.Радіальне навантаження підшипників здійснюється за допомогою гвинта 9.

Пристрій для вимірювання зусилля складається із динамометричної скоби 14 та індикатора 15. Характеристика пружини приведена в таблиці 1.

Переміщенням поршня 7 можна змінювати рівень масла в підшипниках.

Для визначення температури масла використовують термометр.

Для врівноваження головки в зборі служить вантаж 4, який може переміщуватись на різьбі по штанзі. Для обмеження величини нахилу головки під час пуску електродвигуна використовуються упори 17.

Момент тертя, що виникає в підшипниках, намагається повернути корпус 1, а з ним і обойму з двома середніми підшипниками 5, 6.

Закріплений на корпусі головки маятник з вантажем 4 буде здержувати корпус і буде відхилятись на деякий кут, в залежності від величини моменту.

По шкалі 18, яка протарирована в Нм визначають величину момента тертя підшипника.

Таблиця 1

Тарировочна характеристика динамометричної пружини

№ п/п	Навантаження, Н	Момент тертя, Нм	Прогин пружини в мм
Прямий хід	Зворотній хід	Прямий хід	Зворотній хід
				0,39	0,40
				0,72	0,76
				1,06	1,13
				1,41	1,48
				1,68	1,68

---

Дата добавления: 2015-12-07