Підшипники кочення

Принцип їхньої конструкції полягає в наявності між валом і корпусом групи однакових круглих тіл, називаних тілами кочення [2,28].

Це можуть бути або кульки, або ролики (короткі товсті або довгі голкоподібні), або конічні ролики, або бочкообразные, або навіть спиралевидные пружини. Звичайно підшипник виконується як самостійна складальна одиниця, що складається із зовнішнього й внутрішнього кілець, між якими й поміщені тіла кочення.

Тіла кочення щоб уникнути непотрібного контакту один з одним і рівномірним розподілом по окружності укладені в спеціальну кільцеподібну обойму – сепаратор (панцира. Separatum – розділяти).

У деяких конструкціях, де доводиться боротися за зменшення радіальних габаритів, застосовуються т.зв. "бескольцевые" підшипники, коли тіла кочення встановлені безпосередньо між валом і корпусом. Однак неважко догадатися, що такі конструкції вимагають складної, індивідуальної, а, отже, і дорогого зборки-розбирання.

Достоїнства підшипників кочення:

низьке тертя, низьке нагрівання;

економія змащення;

високий рівень стандартизації;

економія дорогих антифрикційних матеріалів.

Недоліки підшипників кочення:

високі габарити (особливо радіальні) і вага;

високі вимоги до оптимізації вибору типорозміру;

слабка виброзащита, більше того, підшипники самі є генераторами вібрації за рахунок навіть дуже малої неминучої разноразмерности тіл кочення.

Підшипники кочення класифікуються по наступних основних ознаках:

форма тіл кочення;

габарити (осьові й радіальні);

точність виконання розмірів;

напрямок сприйманих сил.

За формою тіл кочення підшипники діляться на:

Кулькові (швидкохідні, здатні до самоустановки за рахунок можливості деякого відхилення осі обертання);

Роликові – конічні, циліндричні, голчасті (більше грузоподъёмны, але через точно фіксоване положення осі обертання не здатні з, крім бочкообразных роликів).

По радіальних габаритах підшипники згруповані в сім серій:

По осьових габаритах підшипники згруповані в чотири серії:

По класах точності підшипники розрізняють у такий спосіб:

" 0 " – нормального класу;

" 6 " – підвищеної точності;

" 5 " – високої точності;

" 4 " – особовысокой точності;

" 2 " – надвисокої точності.

При виборі класу точності підшипника необхідно пам'ятати про те, що "чим точніше, тим дорожче".

По сприйманих силах всі підшипники діляться на чотири групи. Обчисливши радіальну F_r й осьову F_a реакції опор вала, конструктор може вибрати:

Радіальні підшипники (якщо F_r << F_a), що сприймають тільки радіальне навантаження й незначну осьову. Це циліндричні роликові (якщо F_a = 0) і радіальні кулькові підшипники.

Радіально-упорні підшипники (якщо F_r > F_a), що сприймають більшого радіального й меншу осьову навантаження. Це радіально-упорні кульковим і конічним роликові з малим кутом конуса.

Завзято-радіальні підшипники (якщо F_r < F_a), що сприймають більшого осьового й меншу радіальну навантаження. Це конічні роликові підшипники з більшим кутом конуса.

Упорні підшипники, "підп'ятники" (якщо F_r << F_a), що сприймають тільки осьове навантаження. Це упорні кулькові й упорні роликові підшипники. Вони не можуть центрувати вал і застосовуються тільки в сполученні з радіальними підшипниками.

Матеріали підшипників кочення призначаються з урахуванням високих вимог до твердості й зносостійкості кілець і тіл кочення.

Тут використаються шарикопідшипникові высокоуглеродистые хромисті сталі ШХ15 і ШХ15СГ, а також цементируемые леговані сталі 18ХГТ й 20Х2Н4А.

Твердість кілець і роликів звичайно HRC 60 ¸ 65, а в кульок трохи більше – HRC 62 ¸ 66, оскільки площадка контактного тиску в кульки менше. Сепаратори виготовляють із м'яких углеродистых сталей або з антифрикційних бронз для високошвидкісних підшипників. Широко впроваджуються сепаратори з дюралюмінію, металокераміки, текстоліту, пластмас.

6.2. 1. Причини поломок і критерії розрахунку підшипників

Головна особливість динаміки підшипника - знакозмінні навантаження.

Циклічне перекочування тіл кочення може привести до появи усталостной мікротріщини. Постійно, що прокочуються тіла, кочення вдавлюють у цю мікротріщину змащення. Пульсуючий тиск змащення розширює й розхитує мікротріщину, привести до усталостному викрашування й, зрештою, до поломки кільця. Найчастіше ламається внутрішнє кільце, тому що воно менше зовнішнього й там, отже, вище питомі навантаження. Усталостное викрашування - основний вид виходу з ладу підшипників кочення.

У підшипниках також можливі статичні й динамічні перевантаження, що руйнують як кільця, так і тіла кочення.

Отже, при проектуванні машини необхідно визначити, по-перше, кількість обертів (циклів), що гарантированно витримає підшипник, а, по-друге - максимально припустиме навантаження, що витримає підшипник.

Вивід: працездатність підшипника зберігається при дотриманні двох критеріїв:

Довговічність.

Вантажопідйомність.