III. Основной этап урока

План урока

 

Тема: Подшипники скольжения.

Цель занятия: Изучить назначение, устройство, стандартизацию, порядок расчета и выбора подшипников скольжения.

Тип урока - комбинированный.

Метод обучения - устное изложение материала.

Оборудование: классная доска. Видеопроектор

 

Ход урока.

I. Организационный момент.

Приветствие с учащимися, проверить готовность группы к занятиям.

 

II. Проверка усвоения предыдущего материала

 

III. Основной этап урока

Подшипники скольжения — это опоры для вращающихся деталей, работающие в условиях относительного скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника, разделенных слоем смазки.

По направлению нагрузок, действующих на подшипники скольжения, последние подразделяют на радиальные и упорные. Радиальные подшипники воспринимают нагрузки, направленные перпендикулярно к оси вала, а упорные подшипники — осевые нагрузки.

Различают несколько типов подшипников:

гидродинамические подшипники скольжения, в которых слой смазки захватывается поверхностью цапфы в процессе вращения вала.

В технической литературе их часто называют просто подшипниками скольжения. По сравнению с другими подшипниками скольжения они используются чаще;

гидростатические подшипники скольжения, в которых масляный слой между трущимися поверхностями создается насосом до начала вращения вала. В таких подшипниках уменьшается влияние погрешности шеек валов и подшипников на точность вращения (до 5 — 10 раз). Они применяются в опорах тяжелых тихоходных барабанов (шаровых мельниц, вращающихся печей); опорах с минимальным трением испытательных машин и приборов; опорах для механизмов, требующих точных перемещений (поворотных устройств телескопов, делительных столов); опорах шпинделей прецизионных станков. Недостатками гидростатических подшипников являются большие потери мощности на прокручивание вала даже на холостом ходу, а также сложность конструкции подшипника, необходимость сбора масла, вытекающего из опоры;

подшипники с воздушной смазкой. Скорость вращения вала таких подшипниках практически не ограничивается — опоры с воздушной смазкой работают с малыми потерями и ничтожным нагревом, вязкость смазки почти не меняется от изменения температуры (вязкость воздуха в 100 раз меньше вязкости наименее вязкой из применяемых жидких смазок — керосина). Кроме того, ресурс воздуха не ограничен, не требуется собирать смазку и по трубопроводам отправлять обратно в масляный бак. Для этих подшипников диаметральные зазоры назначают в пределах 10... 30 мкм.

Опоры с воздушной смазкой могут быть аэродинамическими и аэростатическими. В аэродинамических подшипниках воздух может самозасасываться в зазор из атмосферы через торцы подшипников, в аэростатических воздух подается под давлением извне еще до начала вращения, таким образом вал поддерживается воздушной подушкой. По эксплуатационным свойствам эти опоры близки к гидростатическим, но в них возникают меньшие силы трения. Воздушные опоры используют в прецизионных металлорежущих станках, в электрошпинделях внутришлифовальных станков (с частотой вращения 40 000... 300 000 об/мин).

Недостатками воздушных опор являются недопустимость перегрузок, приводящих к сухому трению; высокая трудоемкость изготовления; необходимость поддержания заданного давления в пневмосети, так как при падении давления в аэростатических опорах возникает аварийная ситуация;

электромагнитные бесконтактные опоры, используемые при очень больших скоростях. Потери в таких опорах ничтожны и допустимая скорость обычно определяется прочностью ротора. Недостатком является высокая стоимость изготовления.

Подшипник скольжения состоит из корпуса, вкладышей, поддерживающих вал, а также смазывающих и защитных устройств.

Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине, или может выполняться как одно целое с неподвижной частью машины или с подвижной ее деталью, например с шатуном. Корпуса подшипников выполняют цельными или разъемными.

Разъемный подшипник (рис. 3.31) состоит из корпуса 2, прикрепляемого к станине 1 болтами 3, крышки подшипника 4 со смазочным устройством 5 и сменных вкладышей (полувтулок) 6. Крышка подшипника соединяется с корпусом болтами 7. Зазор между валом и вкладышами регулируется прокладками, по мере износа вкладышей — подтягиванием болтов 7. Разъемные корпуса облегчают монтаж валов, допускают регулировку зазоров в подшипнике. Такие корпуса применяются в тяжелом машиностроении.

Вкладыши применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, а также для облегчения ремонта подшипников после износа. В неразъемных подшипниках вкладыши выполняют в виде втулок, а в разъемных — в виде полувтулок. Вкладыши за весь срок службы изнашиваются на глубину, измеряемую, как максимум, в десятых долях миллиметра. Однако выполняют вкладыши гораздо большей толщины, так как этого требуют условия прочности. Вкладыши чаще всего выполняют биметаллическими: на стальную (чугунную или бронзовую) основу наплавляется тонкий антифрикционный слой.

В мелкосерийном и индивидуальном производстве наряду с биметаллическими вкладышами применяют более простые в изготовлении сплошные вкладыши из антифрикционных материалов средней и высокой прочности. Вкладыши из антифрикционных чугунов, текстолита, прессованной древесины обычно изготавливают сплошными.

Толщина литого вкладыша, устанавливаемого в корпусе, δ_В =(0,035...0,05)d + 2,5, где d — диаметр цапфы, мм. Толщина заливки принимается равной 0,01 d. Уменьшение толщины заливки благоприятно сказывается на повышении усталостной прочности слоя. Например, уменьшение толщины слоя с 2 до 1 мм увеличивает усталостную прочность баббитового слоя в два раза.

Толщина полиамидного вкладыша δ_В = (0,04...0,05)d + 1, толщина пластмассового покрытия составляет (0,015...0,020)d. В массовом производстве вкладыши штампуют из ленты, на которую нанесен антифрикционный материал. Это приводит к значительной экономии цветных металлов (до 3—10 раз), сокращению трудоемкости (до 10 раз) и повышению качества подшипников.

Существуют следующие оптимальные соотношения между длиной вкладыша l и его внутренним диаметром d:

в коротких подшипниках скольжения l = (0,3...0,4)d;

в подшипниках быстроходных поршневых двигателей внутреннего сгорания (авиационных и автомобильных) l   = (0,5...0,6)d;

в подшипниках дизелей l   = (0,5...0,9)d;

в подшипниках жидкостного трения прокатных станов l   = (0,6...0,9)d;

в подшипниках общего машиностроения длина иногда доходит до 1,5d

Материалы для подшипников выбирают применительно к работе в паре со стальными цапфами валов. Их подразделяют на следующие группы:

металлические — баббиты, бронзы, сплавы на цинковой основе,

сплавы на алюминиевой основе, антифрикционные чугуны;

металлокерамические;

неметаллические — пластмассы, древесные пластики, резины

и др.

Для гидродинамических подшипников выполняются следующие

расчеты.