Федеральное агентство по образованию

Сыктывкарский Лесной институт (филиал)

Санкт-Петербургской государственной

лесотехнической академии им. С. М. Кирова

Сельскохозяйственный факультет

Кафедра “Общетехнических дисциплин”

Лабораторная работа по Деталям машин.

“Изучение подшипников качения.”

Выполнил: студенты очной формы обучения,

Специальность МСХ, 431 гр.

110301,

Бакаев А.А.

Катаев А.В.

____________________________

подпись

Проверил: Чудов В.И..

____________________________

подпись

«_____» ______________ 2009г

Сыктывкар 2009 изучение подшипников качения

Цель работы: получить навыки в определении типа конкрет­ного образца подшипника и его параметров, в определении теорети­ческой долговечности подшипника, а также в выборе компоновоч­ной схемы подшипникового узла.

Теоретическая часть.

Подшипники, применяемые в опорах машин и механизмов, делятся на два типа: скольжения и качения. Данная лабораторная работа посвящена изучению подшипников качения. Опора качения состоит из корпуса, подшипника качения, устройств для закрепле­ния подшипника на валу и в корпусе, защитных и смазочных уст­ройств.

Подшипники качения состоят из наружного и внутреннего ко­лец, с дорожками качения; шариков или роликов (тел качения); се­паратора. Подшипники стандартизированы.

По форме тела качения подшипники качения делятся на шариковые и роликовые. Ролики могут быть цилиндрические (короткие или длинные), игольчатые, бочкообразные, конические, витые.

По числу рядов тел качения различают однорядные, двухрядные и четырехрядные подшипники.

По способу компенсации перекосов вала подшипники могут быть несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся.

В зависимости от нагрузки, которая действует на подшипники, они делятся на следующие типы:

1. Радиальные, воспринимающие в основном радиальную нагрузку;

2. Упорные, воспринимающие только осевую нагрузку;

3. Радиально-упорные, воспринимающие комбинированную нагрузку.

По радикальным размерам при одинаковом диаметре внутреннего кольца различают серии: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние, тяжелые.

По ширине подшипника различают узкие, нормальные, широкие и особо широкие серии.

Преимущества подшипников трения качения:

1. Коэффициент трения качения:

f = 0,0015 0,006

2. Незначительный расход смазки по сравнению с подшипниками скольжения.

3. Малое сопротивление при разгоне, малый статический момент трения.

4. Меньшие габариты в длину по сравнению с подшипниками скольжения

5. Снижение стоимости производства за счет массового изготовления стандартных типов подшипников.

6. Простота монтажа, демонтажа и обслуживания.

7. Большая надежность против заедания.

Недостатки подшипников качения:

1. Ограниченная способность восприятия ударных и динамических нагрузок.

2. Ограничение срока службы подшипников усталостным выкрашиванием поверхности качения.

3. Меньшая долговечность при больших перегрузках и больших угловых скоростях.

4. Большие габариты по диаметру при больших нагрузках.

Система основных условных обозначений подшипников предусмотрена ГОСТ 3189-75. Маркировка на торце колес подшипников отражает их основные параметры и конструктивные возможности.

ПЕРВЫЕ ДВЕ ЦИФРЫ справа в маркировке обозначают внутренний диаметр подшипника. При внутреннем диаметре от 20 до 495 мм это двухзначное число следует умножить на 5 для получения фактического значения в мм. При диаметре до 20 мм принято обозначение:

маркировка 00 01 02 03

фактический диаметр (мм) 10 12 15 17

ТРЕТЬЯ ЦИФРА справа в маркировке обозначает серию подшипника по диаметру и ширине:

1. особо легкая;

2. легкая;

3. средняя;

4. тяжелая;

5. легкая широкая;

6. средняя широкая.

ЧЕТВЕРТАЯ ЦИФРА справа обозначает тип подшипника:

0. радиальный шариковый однорядный;

1. радиальный шариковый двухрядный сферический;

2. радиальный с короткими цилиндрическими роликами;

3. радиальный двухрядный сферический с бочкообразными роликами;

4. игольчатый;

5. радиальный с витыми роликами;

6. радиально- упорный шариковый;

7. радиально- упорный роликовый конический;

8. упорный шариковый;

9. упорный роликовый.

ПЯТАЯ И ШЕСТАЯ ЦИФРА справа характеризует конструктивные особенности подшипника.

СЕДЬМАЯ ЦИФРА справа обозначает серию подшипника по ширине.

Дополнительные буквенные и цифровые условные обозначения, проставленные слева и справа от основного условного обозначения характеризуют специальные условия изготовления данного подшипника.

Классы точности подшипников обозначают цифрами 0, 6, 5, 4 и 2, их проставляют слева от условного обозначения подшипника.

Примеры

1. 6- 212 – подшипник шариковый радиальный однорядный (212) класса точности 6;

2) 210Л – подшипник шариковый радиальный однорядный (210) класса точности 0 с сепаратором из латуни.

Для защиты от попадания пыли и грязи, а также для предохранения вытекания смазки из камеры корпуса подшипника применяют различные внешние уплотняющие устройства.

Различают контактные уплотняющие устройства (монтажные и войлочные); целевые уплотнения без проточек и с проточками; лабиринтные; уплотнения, основанные на действии центробежной силы; комбинированные уплотнения.

Причинами выхода из строя подшипников качения в большинстве случаев являются:

• усталостное выкрашивание контактирующих поверхностей от динамических нагрузок;

• абразивный износ колец и тел качения;

• раскалывание колец и тел качения из-за ударных и вибрационных нагрузок, а также от неправильного монтажа (перекос колец, заклинивание тел качения);

• разрушение сепараторов от центробежных сил.

Основной причиной выхода из строя подшипников качения является усталостное выкрашивание. Поэтому все подшипники качения, кроме не вращающихся и тихоходных (n<1 об/мин), рассчитываются на долговечность по динамической грузоподъемности. Не вращающиеся и медленно вращающиеся – на статическую грузоподъемность.

СТАТИЧЕСКАЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ – это такая статическая нагрузка (для радиальных и радиально-упорных – радиальная; для упорных – центрально-осевая), в результате которой общая остаточная деформация тела качения и кольца подшипника в наиболее нагруженной точке контакта не превышает 0,0001 диаметра тела качения. Она приводится в справочных таблицах для всех стандартных подшипников в качестве одного из показателей работоспособности подшипника.

При совместном действии радиальной и осевой статической нагрузки вводят понятие об эквивалентной статической нагрузке. Для радиальных и радиально-упорных подшипников ее задают как чисто радиальную, направленную по оси подшипника, а для упорных – как чисто осевую, направленную по оси подшипника. Эквивалентная статическая нагрузка должна вызывать остаточные деформации, равные возникающим при действительных условиях нагружения. Радиальные и радиально-упорные шарико- и роликоподшипники выбирают так, чтобы величина эквивалентной статической нагрузки, рассчитанная как большая из выражений

и

не превышала допускаемой статической грузоподъемности . Коэффициентыивыбирают из таблиц справочника "Подшипники качения". Таким образом, при подборе подшипников по статической грузоподъемности должно соблюдаться условие:

ДИНАМИЧЕСКАЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ – это такая постоянная нагрузка (для радиальных и радиально-упорных подшипников – радиальная при неподвижном наружном кольце, для упорных – центральная осевая), которую каждый из группы идентичных подшипников может воспринимать без появления признаков усталостного разрушения материала кольца или тела качения в течение 1 млн. оборотов кольца.

По динамической грузоподъемности подбирают подшипники при частоте вращения кольца n 10 об/мин., но не превышающей предельной частоты вращения для данного подшипника. При n от 1 до 10 об/мин расчет ведут, как n = 10 об/мин.

Значение предельных частот вращения приведены в справочнике для каждого типоразмера подшипника класса точности 0 (нормального).

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОДШИПНИКА – это число оборотов (или часов работы при определенной постоянной частоте вращения кольца), которое подшипник должен проработать до появления признаков усталости материала любого кольца или тела качения в виде выкрашивания (раковины, отслаивания) на рабочих поверхностях деталей. Долговечность подшипника определяется его динамической грузоподъемностью и внешними факторами (величиной нагрузки, ее направлением, частотой вращения, качеством смазки и т.д.).

Номинальная долговечность (расчетный срок службы) – есть срок службы подшипника, в течение которого без появления признаков усталости материала должны проработать в одинаковых условиях не менее 90% из рассматриваемой группы идентичных подшипников.

Номинальную долговечность подшипника, выбранного по справочнику, можно рассчитать в зависимости от динамической грузоподъемности C и эквивалентной нагрузки P по формулам:

Если необходимо определить требуемую величину динамической грузоподъемности, пользуются одной из следующих формул:

При выборе подшипника по динамической грузоподъемности должно соблюдаться условие:

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ НАГРУЗКА – это такая постоянная нагрузка (для радиальных и радиально-упорных подшипников – радиальная при вращающемся внутреннем кольце, для упорных подшипников – центральная осевая), при положении которой подшипник будет иметь такую же долговечность, как и при действительных условиях нагружения и вращения.

Эквивалентную нагрузку определяют по одной из следующих формул.

1) Для радиальных шариковых подшипников и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников

2) Для упорно-радиальных подшипников

3) Для подшипников с короткими цилиндрическими роликами и игольчатых

4) Для упорных подшипников

где:

F_r– радиальная нагрузка, действующая на подшипник (кН);

F_a - осевая нагрузка, действующая на подшипник (кН);

  коэффициенты осевой и радиальной нагрузки;

V- коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления нагрузки V=1,0; а при вращении наружного кольца подшипника V=1,2)

- коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки на подшипник (в данной работе=1,2, что соответствует лёгким толчкам, кратковременным перегрузкам до 125% от нормальной нагрузки);

- температурный коэффициент, учитывающий температуру нагревания подшипника (в данной работе=1, т.е. подшипник нагревается до 105)

Значения,, X и Y для различных типов стандартных подшипников приведены в справочниках. Следует иметь в виду, что даже незначительное увеличение эквивалентной нагрузки ведет к очень существенному уменьшению расчетной долговечности подшипника. Следовательно, необходимо возможно точнее определять нагрузки, действующие на подшипник, и не вводить произвольных завышающих нагрузки коэффициенты. коэффициенты X и Y зависят от отношения величины осевой нагрузки к радиальной F_a/F_rили F_a/VF_r, от величины коэффициента осевого нагружения е, а для некоторых типов подшипников, кроме того, от отношения осевой нагрузки подшипника к его статической грузоподъемности F_a/C₀.

Для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников с номинальным углом контакта 15^значение величины коэффициента F_a/F_rосевого нагружения е и коэффициента осевой нагрузки Y выбирают в зависимости от величины отношения F_a/C₀, а для радиально-упорных шарикоподшипников с углом контакта15 и для роликоподшипников коэффициенты X и Y выбирают в зависимости от отношения F_a/F_rили F_a/VF_rкоэффициента е и угла контакта. При выборе Y применяют линейную интерполяцию.

ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ:

При выборе типа и размеров шариковых и роликовых подшипников необходимо учитывать следующие факторы:

1. Величину и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная);

2. Характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);

3. Частоту вращения кольца подшипника;

4. Необходимую долговечность (желаемый срок службы, выраженный в часах или миллионах оборотов);

5. Окружающую среду (температуру, влажность, кислотность);

6. Особые требования к подшипнику, предъявляемые конструкцией узла машин или механизма.

Классы точности подшипников качения назначают с учетом требований точности скорости вращения и других условий работы механизма и машины. Методика расчета и подбора стандартных подшипников качения приведена в ГОСТ 18854-82 и ГОСТ 18855-82. Подшипники качения – стандартные узлы с полной внешней взаимозаменяемостью.