Курсовые и лабораторные по сопромату Подвижный шарнир Балочные системы Пространственная система сил Основные понятия кинематики Растяжение и сжатие Деформации при кручении Сопротивление усталости

Курсовые и лабораторные по сопромату, теоретической механике, машиностроительному черчению

Подшибники качения

Выполняя лабораторную работу, студент обязан изучить конструкции и особенности основных видов подшипников качения по натурным образцам, представленным на стенде и в литературе, ознакомиться с их классификацией и условными обозначениями.

Экспериментальное определение момента сопротивления вращению в подшипнике качения в зависимости от направления приложенных сил требует от студента вдумчивого отношения к работе, развивает навыки экспериментальной работы и способствует углубленному изучению подшипников качения и условий их работы.

Лабораторная работа завершается составлением отчета с последующей его защитой.

5.1 Общие сведения о подшипниках качения

Подшипники служат опорой для валов и осей. В настоящее время подшипники качения являются основными видами опор в машинах. Основные виды подшипников качения стандартизованы. Подшипники качения изготовляют диаметром от 1 до 2600 мм с диаметром шариков от 0,35 до 203 мм с массой от 0,5 г до 3,5 т.

На стенде в лаборатории представлены основные виды подшипников (для изучения подшипников их можно снимать со стенда).

Подшипники качения (см. стенд и рисунок 5.1) состоят из следующих деталей: наружного и внутреннего колец с дорожками качения, тел качения, сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения. В некоторых видах подшипников одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса. Подшипники некоторых видов не имеют сепараторов. Подшипники других видов дополнительно снабжены защитными шайбами для защиты от загрязнения или для удержания смазки в узле, установочными кольцами и т.п.

Кольца и тела качения подшипников изготовляют в основном из стали марок ШХ15.

Основные преимущества подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:

значительно меньшие потери на трение, а следовательно, более высокий коэффициент полезного действия (до 0,995);

момент трения при пуске в 10–20 раз меньше, чем в подшипниках скольжения;

экономия дефицитных цветных металлов;

меньшие габаритные размеры в осевом направлении;

простота обслуживания и замены;

меньший расход масла;

малая стоимость вследствие массового производства стандартных подшипников.

Недостатки подшипников качения:

ограниченная возможность применения при очень больших нагрузках и значительных угловых скоростях валов;

непригодны для работы при значительных ударных и вибрационных нагрузках из-за высоких контактных напряжений и плохой способности демпфировать колебания;

большие, чем у подшипников скольжения, габаритные размеры в радиальном направлении.

5.2 Классификация, условные обозначения, основные типы и критерии

работоспособности подшипников качения

5.2.1 Классификация

Принято классифицировать подшипники качения по следующим признакам:

по направлению воспринимаемой нагрузки:

радиальные, радиально-упорные, упорные;

по форме тел качения: шариковые, роликовые с цилиндрическими, коническими и бочкообразными роликами;

по числу рядов тел качения – однорядные и многорядные;

по способности компенсировать перекос валов: несамоустанавливающиеся, самоустанавливающиеся (сферические).

В зависимости от нагрузочной способности и размеров при одном и том же диаметре расточки внутреннего кольца подшипники подразделяются на серии: сверхлегкая, особолегкая, легкая, средняя, тяжелая.

Основные классы точности подшипников в порядке повышения точности:

0, 6, 5, 4, 2, Т – для шариковых радиальных и радиально упорных, а также роликовых радиальных;

0, 6, 5, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных;

0, 6Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических.

Предусмотрены два дополнительных класса точности (8 и 7) более низкие, чем класс точности 0 (нормальный).

5.2.2 Условные обозначения

Номера подшипников качения – условные обозначения, состоящие из ряда цифр и букв, содержат информацию о внутреннем диаметре внутреннего кольца, серии, типе и конструктивных особенностях подшипников.

Последние две цифры номера подшипника характеризуют внутренний диаметр внутреннего кольца: ...00 (d=10 мм); ...01 (d=12 мм); ...02  (d=15 мм); ...03 (d=17 мм). Начиная от ...4 (d=20 мм) и кончая ...99 (d=495 мм), для получения диаметра внутреннего кольца подшипника две последние цифры его условного обозначения следует умножить на 5.

Третья справа цифра условного обозначения указывает серию подшипника. Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника.

5.2.3 Основные типы

Радиальные однорядные шарикоподшипники (смотри подшипники на стенде и рисунок 5.1) способны воспринимать радиальную и осевую нагрузки. Они получили наибольшее распространение в машиностроении. При одинаковых размерах с другими подшипниками имеют наименьшие потери на трение и допускают наибольшую частоту вращения. Возможен перекос колец до 10'. Среди подшипников качения радиальные однорядные имеют самую низкую стоимость.

1– радиальный шариковый подшипник; 2 – самоустанавливающийся шариковый
подшипник; 3 – радиальный роликовый подшипник; 4 – радиально-упорный
шарикоподшипник; 5 – радиально-упорный роликовый конический подшипник;
6 – самоустанавливающийся роликовый подшипник; 7 – игольчатый подшипник;
8 – упорный подшипник

Рисунок 5.1 – Типы подшипников качения

Радиальные двухрядные сферические шарикоподшипники предназначены для восприятия радиальной нагрузки. Благодаря сферической форме дорожки наружного кольца допускают значительный перекос колец (до 2…3°) и могут воспринимать небольшие осевые нагрузки.

Радиальные роликоподшипники с короткими и длинными цилиндрическими роликами воспринимают только радиальную нагрузку (если имеются борта на кольцах, то могут воспринимать незначительную осевую нагрузку).

Нагрузочная способность роликоподшипников приблизительно на 70 % больше, чем у шариковых, однако, они не допускают перекоса колец, так как ролики начинают работать кромками, и подшипники быстро выходят из строя. Эти подшипники допускают осевое взаимное смещение колец; их применяют для установки коротких жестких валов, а также в качестве "плавающих" опор.

Радиально-упорные шарикоподшипники применяют в подшипниковых узлах, воспринимающих одновременно радиальные и осевые нагрузки.

Конические роликовые подшипники также предназначены для восприятия радиальной и осевой нагрузок. По сравнению с радиально-упорными шариковыми подшипниками обладают большей грузоподъемностью. Недостатком этих подшипников является большая чувствительность к несоосности и относительному перекосу колец.

Упорные шарико- и роликоподшипники предназначены для восприятия только осевой нагрузки. Эти подшипники могут быть выполнены самоустанавливающимися. Применяют их при средней и малой скоростях вращения во избежание заклинивания тел качения от действия центробежных сил.

В машиностроении применяют и другие типы как шариковых, так и роликовых
подшипников, устройство и характеристика которых приводятся в специальной литературе.

При максимальном усилии или несколько меньшем его на образце в наиболее слабом месте возникает локальное уменьшение поперечного сечения - шейка (а иногда и две). Дальнейшая деформация происходит в этой зове образца. Сечение в середине шейки продолжа­ет быстро уменьшаться, но напряжения в этом сечении все время растут, хотя растягивающее усилие и убывает. Вне области шейки напряжения уменьшаются, и поэтому удлинение остальной, части образца не происходит. Нако­нец, в точке К образец разрушается. Сила, соответст­вующая точке К, называется разрушающей Fк, а напря­жения - истинным сопротивлением разрыву (истинным пределом прочности), которые равны:

,  (3.4)

где Ак - площадь поперечного сечения в месте разрыва.

Зона ЕК называется зоной местной текучести, Истин­ные напряжения в момент разрыва (в шейке) в образце из стали Ст3 достигают 900... 1000 МПа.

Интересен механизм разрушения образца из низкоуглеродистой стали. Образец разрушается, как правило, с образованием «чашечки» на одной его части и «кону­са» — на другой. Этот излом называют чашечным или изломом «чашечка — конус».

Помимо указанных характеристик прочности, после разрушения образца определяют характеристики пластичности.

Относительное удлинение после разрыва  (%) – это отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальному значению, вычисляемое по формуле:

.  (3.5)

Заметим, что относительное удлинение после разрыва зависит от отношения расчетной длины образца к его диаметру. С увеличением этого отношения значение  уменьшается, так как зона шейки (зона местной пласти­ческой деформации) у длинных образцов занимает от­носительно меньше места, чем в коротких образцах. Кро­ме того, относительное удлинение зависит и от места расположения шейки (разрыва) на расчетной длине об­разца. При возникновении шейки в средней части образца местные деформации в области шейки могут свободно развиваться и относительное удлинение будет больше, чем в случае, когда шейка возникает ближе к головке образца, тогда местные деформации будут стеснены.

Другой характеристикой пластичности является от­носительное сужение после разрыва   (%), представля­ющее собой отношение уменьшения площади попереч­ного сечения образца в месте разрыва к начальной пло­щади поперечного сечения образца:

.  (3.6)

Для стали марки Ст3 характеристики пластичности следующие:  (при испытании коротких образ­цов); .


Общие сведения о подшибниках качения