Подшипники скольжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Областное государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Новгородский химико-индустриальный техникум»

18.02.03 Химическая технология неорганических веществ

РЕФЕРАТ

На тему: Подшипники скольжения

По учебной дисциплине: Детали машин

Студент Дмитрий Максимов

Руководитель работы: Гулецкий Е.Н.

Великий Новгород

2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДШИПНИКОВ

2. КОНСТРУКЦИИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

4. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

5. РАСЧЁТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Подшипники служат опорами валов и осей, они поддерживают их в пространстве, обеспечивая возможность вращения и качения, воспринимают и передают на корпус приложенные к ним радиальные и осевые нагрузки. От качества подшипников в значительной степени зависят работоспособность и долговечность машин. Во избежание снижения КПД механизма, потери в подшипниках должны быть минимальными.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДШИПНИКОВ

По виду трения:

? подшипники скольжения (опорный участок вала по поверхности подшипника скользит);

? подшипники качения, (трение скольжения заменяется трением качения с помощью установления тел качения между опорными поверхностями вала и подшипника).

По воспринимаемой нагрузке:

? радиальные, которые воспринимают радиальные нагрузки;

? упорные, которые воспринимают осевые нагрузки;

? радиально-упорные, которые воспринимают радиальная и осевая нагрузки.

Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, которые работают в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника. Форма рабочей поверхности подшипника скольжения так же, как и форма цапфы вала, может быть

? цилиндрической,

? плоской,

? конической,

? сферической.

Опору, передающую осевую нагрузку, называют подпятником. Подпятники работают, как правило, в паре с радиальными подшипниками. Большая часть радиальных подшипников может воспринимать небольшие осевые нагрузки. Для фиксирования вала в осевом направлении его изготовляют ступенчатым с галтелями, при этом кромки подшипников закругляют. Подшипники с конической поверхностью применяют редко. Их используют при небольших нагрузках при необходимости систематического устранения зазора от износа подшипника с целью сохранения точности механизма. Так же редко применяют и сферические подшипники. Эти подшипники допускают перекос оси вала, т.е. имеют способность самоустановления. Их применяют преимущественно как шарниры в подъемных механизмах с периодическим поворотом в пределах ограниченных углов.

Основным элементом подшипника является вкладыш из антифрикционного материала. Вкладыш устанавливаются в специальном корпусе подшипника или непосредственно в корпусе.

Радиальные подшипники скольжения (подшипники скольжения) предназначены для восприятия радиальной нагрузки. В таких подшипниках поверхности цапфы вала и подшипника находятся в условиях относительного скольжения. При этом возникает трение, которое приводит к изнашиванию пары вал - подшипник. Для уменьшения изнашивания необходимо рационально выбирать материал трущихся пар и обеспечить нормальные условия смазывания рабочих поверхностей.

2. КОНСТРУКЦИИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Подшипники бывают неразъемные и разъемные. Неразъемные подшипники могут быть выполнены за одно целое со станиной (рис.1) или в виде втулки 1, установленной в корпус подшипника 2 (рис. 2).

В первом случае станину 1, а во втором - втулку 1 изготовляют из материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами: антифрикционного чугуна; бронзы оловянной; латуни; баббитов; алюминиевых сплавов; порошковых материалов; текстолита; капрона; специально обработанного дерева; резины (при смазывании водой); графита (в виде порошка, из которого прессуют вкладыши) и др.



Рисунок 1. Неразъемный подшипник скольжения: 1 - станина

Рисунок 2. Неразъемный подшипник скольжения: 1 - втулка; 2 - корпус

Корпуса подшипников можно изготовлять из чугуна или стали литыми или сварными. Конструкции (конфигурации) корпусов подшипников могут быть самыми разнообразными (рис. 2; рис. 3).

Рисунок 3. Неразъемный подшипник скольжения

Разъемный подшипник (рис. 4) отличается от неразъемного тем, что в нем втулка заменена вкладышами 2 и 3, корпус подшипника разъемный и состоит из собственно корпуса 7 и крышки 4, соединенных болтами или шпильками 5. Вкладыши изготовляют из антифрикционных материалов или двух металлов (тело вкладыша из стали, а рабочую часть толщиной 1-3 мм заливают баббитом или свинцовой бронзой). Во внутренней полости вкладышей делают канавку 1 (рис. 5), в которую через отверстие 2 подводят смазочный материал.

Материал вкладышей выбирают с учетом условий работы, назначения и конструкции опор, а также стоимости и дефицитности материала. При невысоких скоростях скольжения (Vs =5 м/с) применяют чугуны. При значительных нагрузках (р до 15 МПа) и средних скоростях скольжения (Vs до 10 м/c) широки используют бронзу. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы. Баббиты разных марок применяют для подшипников скольжения, работающих в тяжелых условиях; баббиты хорошо прирабатываются, стойки против заедания, но имеют невысокую прочность, и поэтому их используют для заливки чугунных и бронзовых вкладышей. Металлокерамические вкладыши вследствие пористости пропитываются маслом и могут длительное время работать без подвода смазки. Из неметаллических материалов для вкладышей применяют текстолит, капрон, нейлон, резину, дерево и др. Неметаллические материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, могут работать без смазки или с водяной смазкой, что имеет существенное значение для подшипников гребных винтов, пищевых машин и т.п.

Рисунок 4. Разъемный подшипник скольжения:

1 - станина; 2, 3 - вкладыши (полукольца); 4 - крышка; 5 - болт



Рисунок 5. Вкладыш:

1 - канавка; 2 - отверстие для подвода смазки

подшипник скольжение

Смазочные канавки делают в верхнем вкладыше (в ненагруженной зоне подшипника), как показано на рис. 5. Для того чтобы вкладыши не имели осевых перемещений, их изготовляют с буртиками. Для удержания вкладышей от вращения вместе с валом предусматривают их закрепление с помощью штифтов и т. п. При укладке вкладышей в разъемный корпус между ними устанавливают регулировочные прокладки из тонколистовой стали или латуни.

Между крышкой и корпусом подшипника имеется зазор дk < 5 мм (см. рис. 4) При небольшом изнашивании вкладыша благодаря этому зазору можно компенсировать величину износа подтягиванием болтов. Это одно из достоинств разъемного подшипника по сравнению с неразъемным. Кроме того, к достоинствам такого подшипника относится возможность быстрой смены изношенного вкладыша.

Самоустанавливающиеся подшипники скольжения могут быть разъемными и неразъемными. От описанных выше они отличаются тем, что вкладыш 1 (рис. 6) имеет шаровую опорную поверхность



Рисунок 6. Самоустанавливающийся подшипник: 1 - вкладыш

Такая конструкция допускает небольшой угловой поворот оси вкладыша, что положительно сказывается на работе трущейся пары вал-подшипник (при этом давление распределяется по всей длине цапфы почти равно­мерно). Вкладыши самоустанавливающихся подшипников изготовляют из чугуна или стали с последующей заливкой баббитом, свинцовой бронзой и т. п.

Подпятники (опорные подшипники) служат для поддержания вращающихся осей и валов при действии нагрузки, направленной вдоль оси вращения (т. е. при осевой нагрузке).

Подпятники могут быть с плоской пятой (рис. 7, а), с кольцевой пятой (рис. 7, б) и с гребенчатой пятой (рис. 8).

Рисунок 7. Подпятники:

а - с плоской пятой; б - с кольцевой пятой



Рисунок 8. Подпятник с гребенчатой пятой

Рисунок 9. Опора вала:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - втулка радиального подшипника; 4 - опорный вкладыш

Подпятник (рис. 9) состоит из стального или чугунного корпуса 7, крышки 2 и опорного вкладыша 4. Для возможности самоустановки опорный вкладыш 4 может опираться на сферическую поверхность. Опорные вкладыши изготовляют из тех же антифрикционных материалов, что и вкладыши радиальных подшипников. Деталь 3 - втулка радиального подшипника.

Подвод смазочного материала к подшипникам и подпятникам скольжения осуществляется следующими способами:

- периодическим смазыванием (через отверстие) жидким смазочным материалом (рис. 1);

- смазыванием набивкой (солидол и т. д.) с помощью масленки с шаровым клапаном (рис. 10, а);

- периодической заливкой жидкого смазочного материала или набивкой консистентного смазочного материала с помощью колпачковой масленки (рис. 10, б);

- смазыванием жидким смазочным материалом с помощью масленки с фитилем (рис. 10, в);

Рисунок 10. Способы смазывания подшипников: а - масленка с шаровым клапаном; б- колпачковая масленка; в - масленка с фитилем; г - смазывание кольцом; д - смазывание окунанием

- смазыванием кольцом 1 (при специальной конструкции корпуса подшипника (рис. 10, г) при этом способе нижнюю часть подшипника выполняют как резервуар для масла, в верхнем вкладыше прорезают щель, пропускающую смазочные кольца 1 (рис. 11). Масло подается к поверхностям трения кольцом, увлекаемым во вращение валом;

- применение масляной ванны: при этом способе подпятник 7 (рис. 10, д) находится в масляной ванне.

Рисунок 11. Смазывание подшипника кольцом:

1 - кольцо; 2 - цапфа; 3 - резервуар для масла

Кроме указанных существует еще много других способов, в том числе принудительное смазывание под давлением, капельное, разбрызгиванием, смазыванием масляным туманом и т. д.

Смазывание подшипника по схеме, показанной на рис.11, осуществляется кольцом. Металлическое кольцо 1 большего, чем у цапфы вала 2, диаметра свободно висит на цапфе вала, нижней частью погруженное в масляную ванну 3. При вращении вала вращается и кольцо. Масло с кольца стекает на цапфу вала и, растекаясь вдоль него, попадает в зону трения.

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

1. Вкладыши выполняют без бортов, с одним и двумя бортами. Борта служат для восприятия осевых сил и фиксации вкладышей от осевого смещения.

2. Толщина стенки вкладыша д зависит от диаметра d цапфы и материала. Для чугунных и бронзовых вкладышей д=0,03d+1…4 мм. Размеры борта: b=1,25; h= 0,68.

3. Толщина слоя заливки баббита до = 0,1...0,5 мм. С увеличением толщины слоя его прочность уменьшается.

4. Чем больше длина вкладыша, тем опаснее перекос осей вала и вкладыша (возникновение кромочных давлений). l = (0,6...0,9)d, где l - длина вкладыша, а d - диаметр его отверстия.

5. Вкладыши жестко закрепляют в корпусе для предохранения проворачивания и осевого смещения.

6. Регулирование зазора в разъемных подшипниках производят радиальным смещением вкладышей: подбором или подшлифовкой вкладок, устанавливаемых в плоскости разъема корпуса; шабрением плоскостей стыка вкладыша или корпуса.

4. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

В современном машиностроении применение подшипников скольжения ограниченно.

Достоинства подшипников скольжения:

- сохранение работоспособности при высоких угловых скоростях валов (газодинамические подшипники в турбореактивных двигателях при n > 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;

- виброустойчивость;

- простота изготовления и ремонта.

Недостатки подшипников скольжения:

- большое изнашивание вкладышей и цапф валов из-за трения;

- 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.

- значительные габариты в осевом направлении (длина вкладышей может достигать 3d, где d - диаметр цапфы вала).

Кроме того, следует иметь в виду, что массовое производство подшипников скольжения не организовано. Подшипники скольжения следует применять там, где нельзя применить подшипники качения, а именно:

а) когда подшипник должен быть разъемным по оси (например, подшипники средних шеек коленчатого вала);

б) для очень больших нагрузок, когда подходящих стандартных подшипников качения подобрать нельзя;

в) для сверхбыстроходных валов, где центробежные силы инерции не допускают применения подшипников качения;

г) для работы в сильно загрязненной среде или воде.

Область применения:

- Для валов с ударными и вибрационными нагрузками (двигатели внутреннего сгорания, молоты и др.).

- Для коленчатых валов, когда по условиям сборки необходимы разъемные подшипники.

- Для валов больших диаметров, для которых отсутствуют подшипники качения.

- Для высокоскоростных валов, когда подшипники качения непригодны вследствие малого ресурса (центрифуги и др.).

- При очень высоких требованиях к точности и равномерности вращения (шпиндели станков и др.).

- В тихоходных машинах, бытовой технике.

- При работе в воде и агрессивных средах, в которых подшипники качения непригодны.

Характерные дефекты и поломки подшипников скольжения вызваны трением:

- температурные дефекты (заедание и выплавление вкладыша);

- абразивный износ;

- усталостные разрушения вследствие пульсации нагрузок.

При всём многообразии и сложности конструктивных вариантов подшипниковых узлов скольжения принцип их устройства состоит в том, что между корпусом и валом устанавливается тонкостенная втулка из антифрикционного материала, как правило, бронзы или бронзовых сплавов, а для малонагруженных механизмов из пластмасс.

Большинство радиальных подшипников имеет цилиндрический вкладыш, который, однако, может воспринимать и осевые нагрузки за счёт галтелей на валу и закругления кромок вкладыша. Подшипники с коническим вкладышем применяются редко, их используют при небольших нагрузках, когда необходимо систематически устранять ("отслеживать") зазор от износа подшипника для сохранения точности механизма.

5. РАСЧЁТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Работа подшипников скольжения сопровождается абразивным изнашиванием вкладышей и цапф, заеданием и усталостным выкрашиванием.

Критерием работоспособности подшипников является:

- износостойкость;

- сопротивление изнашиванию и заеданию при перегреве.

Оценку износостойкости проводят по среднему давлению р, которое гарантирует невыдавливаемость смазки и удельной работе PV, определяющей тепловой режим (нагрев) и отсутствие заедания подшипника.

- проверочный расчет среднего давления выполняется по условию

(1)

где Rr - радиальная нагрузка на подшипники;

А=d·l - площадь проекции цапфы на диаметральную плоскость;

d и l - диаметр и длина шипа (шейки). Для большинства подшипников

- расчет на нагрев выполняется по условию

(2)

Где V - окружная скорость вращения поверхности цапфы:

(3)

и - допускаемые значения среднего давления и удельной работы, которые зависят от материала трущихся поверхностей:

- сталь по бронзе ,

- сталь закаленная ,

- сталь по чугуну [р]= 2…4, Мпа,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подшипник скольжения снижает трение при вращении оси в проушине. Аналогичные устройства использовались человечеством со времен неолита, когда люди впервые употребили жир для смазывания осей. Примером этого может служить гончарный круг. Египтяне при строительстве и орошении земли широко применяли все виды блоков и смазывали маслом, водой все вращающиеся детали. Позднее стали использовать деготь, графит, воск для смазки осей колес.

Современные детали - это уже совсем другие высокотехнологичные изделия.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Д.Н. Решетов. Детали машин: учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. 4-ое изд. перераб. и доп. / Д.Н. Решетов. -- М., "Машиностроение", 2012. - 243 c.

2. Леликов О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин: Конспект лекций по курсу "Детали машин". 3-е изд. перераб. и доп. / Леликов О.П. - М.: Машиностроение, 2016. - 464 с.

3. Условный расчёт подшипников качения [Электронный ресурс] / Web-сайт "Студопедия". -- Электрон. текстовые дан. -- Режим доступа: https://studopedia.ru/3_209067_uslovniy-raschet-podshipnikov-skolzheniya.html

Размещено на Allbest.ru

...