Подшипники скольжения

Введение

Подшипники - это технические устройства, являющиеся частью опор вращающихся осей и валов. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на раму, корпус или иные части конструкции. При этом они должны также удерживать вал в пространстве, обеспечивать вращение, качание или линейное перемещение с минимальными энергопотерями. От качества подшипников в значительной мере зависит коэффициент полезного действия, работоспособность и долговечность машины.
Подшипники скольжения — это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях относительного скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника, разделенных слоем смазки.
Актуальность темы реферата заключается в том, что подшипники скольжения являются неотъемлемой частью многих крупных и очень ответственных агрегатов, широко применяются в энергетическом оборудовании, мощных насосах, компрессорах, электродвигателях и т. д.
Цель работы – более полное изучение подшипников скольжения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть классификацию и виды подшипников скольжения, их область применения, преимущества и недостатки, маркировку, конструкцию подшипников скольжения, свойства смазочных материалов для изучаемых подшипников, виды разрушений и критерии работоспособности подшипников скольжения, а также условные расчеты подшипников и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из шести источников литературы.
1. Подшипники скольжения
1.1 Классификация и виды подшипников скольжения
На предприятиях изготавливают три типа узлов, исходя из материала изготовления; размеров втулок, колец; типов вкладышей; конструктивных особенностей:
• линейный с цилиндрическим стержнем. Это опора, которая действует в прямолинейном направлении и обеспечивает работу при больших перемещениях и значительных нагрузках;
• сферический. Он запускает процесс трения на маленькой скорости и допускает небольшой перекос в оси. В основном он используется в изделиях с колебательным движением (качение).
• упорный. Опора с таким подшипником еще называют подпятником. Она применяется в машинах, где изначально задана определенная жесткость (паровой двигатель, турбина).
Изделия классифицируют по следующим параметрам:
По форме отверстия. В зависимости от целей эксплуатации, просветы подшипников бывают: со смещенным центром (для монтажа вала); с поверхностью, которая сдвинута в сторону; с одной или несколькими плоскостями).1
По направленности реакции (осевые, продольные и комбинированные).
По конструкции (неразъемные, разъемные для необходимости монтажа, встроенные, когда элемент является частью агрегата).
По регулировке (без настройки и с функцией изменения внутреннего зазора при выработке).
По виду материала для скольжения (гидростатические, гидродинамические, газостатические, газодинамические и с твердой смазкой).
1.2 Область применения
Подшипники скольжения имеют в современном машиностроении значительно меньшее применение, чем подшипники качения. Однако они сохранили некоторые важнейшие области, где имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения. Эти области охватывают:
• Подшипники, которые необходимо по условиям сборки выполнять разъемными, например для коленчатых валов.
• Подшипники особо быстроходных валов, работающие со скоростями, при которых долговечность подшипников качения, подверженных большим местным напряжениям, слишком мала.
• Подшипники для особо точного направления валов, так как подшипники скольжения имеют меньшее количество деталей, влияющих на точность, чем подшипники качения, и масляный слой компенсирует погрешности шейки.
• Подшипники особо тяжелых валов, для которых может потребоваться индивидуальное изготовление подшипников качения, и они могут оказаться существенно дороже.
• Подшипники, подверженные большим толчкам, ударам и вибрационным нагрузкам из-за значительного демпфирующего действия масляного слоя.
• Подшипники, требующие очень малых диаметральных размеров, например подшипники близко расположенных валов.
• Подшипники, работающие в воде, агрессивных средах, при значительном загрязнении смазки, в которых подшипники качения неработоспособны.
Кроме того, подшипники скольжения применяют во вспомогательных тихоходных малоответственных механизмах
1.3 Преимущества и недостатки
Существуют случаи, когда подшипники, использующие скольжение, не только желательны, но и незаменимы. Они находят широкое применение в агрегатах, угловая скорость вращения которых очень высока, например в турбореактивных двигателях. Также эти изделия востребованы в узлах вращения, к которым предъявляются особенно строгие требования в центровке осей.
Среди преимуществ подшипников скольжения нужно отметить:
• Отличное сопротивление высоким радиальным нагрузкам;
• Разъемная конструкция, упрощающая установку и обслуживание;
• Неприхотливость к условиям эксплуатации (могут работать в условиях сильного загрязнения, агрессивных средах);
• Устойчивость к вибрациям;
• Низкий уровень шума при работе;
• Небольшие радиальные размеры;
• Простое изготовление и ремонт.
Разъемная конструкция таких узлов, а также их виброустойчивость, делает их незаменимыми при изготовлении двигателей внутреннего сгорания

. Подшипники скольжения применяются в месте, где коленчатый вал соединяется с шатунами.
Работоспособность механизма во многом зависит от надежности и долговечности опор валов и осей. К сожалению, высокий уровень стойкости к износу не характерен для подшипников скольжения. Так как в этих деталях происходит трение сопряженных поверхностей, нагрузка на вкладыши и цапфы очень высока и элементы быстро выходят из строя. Их замена не является сложной, но, тем не менее, требует выведения механизма из эксплуатации.
Кроме этого, минусами этих деталей являются:
• Потери на трение при пуске механизма и при некачественной смазке;
• Высокий расход смазочных материалов;
• Подшипникам такого типа требуется постоянный уход (очистка, замена вкладышей);
• Большие осевые размеры изделия.
Также немаловажным моментом является то, что подшипники скольжения массово не производятся и подобрать их под ось или вал бывает совсем непросто. Чаще всего, когда конструируется машина, в которой используются опоры такого типа, также проектируют и их, индивидуально для каждого случая.2
1.4 Маркировка подшипников качения
Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности, класс точности и др.
Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр. Для подшипников с размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Третья цифра справа обозначает серию диаметров: особо легкая серия — 1, легкая — 2, средняя — 3, тяжелая — 4 и т. д.
Пятая или пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного типа. Например, подшипник 7309 основной конструкции пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный подшипник с бортом клеймится 67309.
Седьмая цифра справа обозначает серию ширин.
Цифры 2, 4, 5 и 6, стоящие через тире впереди цифр у основного обозначения подшипника, указывают его класс точности. Нормальный класс точности обозначается цифрой 0, которая не проставляется. Сверхвысоким классом точности являeтся 2, а затем в порядке понижения точности следует 4, 5, 6 и 0. С переходом от класса 0 к классу 2 допуск радиального биения снижается в 5 раз, а стоимость увеличивается в 10 раз. Приведенный в качестве примера подшипник 7309 — нормального класса точности.
В условном обозначении подшипников могут быть дополнительные знаки, характеризующие изменение металла деталей подшипника, специальные технологические требования и т. д.
Примеры обозначений подшипников: 211 — подшипник шариковый радиальный, легкой серии с внутренним диаметром, нормального класса точности; 6—405— подшипник шариковый радиальный, шестого класса точности; 4—2208— подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии, четвертого класса точности.3
2. Конструкция и расчет подшипников скольжения
2.1 Конструкция подшипников скольжения
Подшипники скольжения составляют из корпуса; вкладышей, поддерживающих вал; смазывающих и защитных устройств.
Форма рабочей поверхности подшипника скольжения так же, как и форма цапфы вала, может быть цилиндрической, плоской, конической или шаровой. Большинство радиальных подшипников может воспринимать также и небольшие осевые нагрузки (фиксируют вал в осевом направлении). Для этого вал изготавливают ступенчатым с галтелями, а кромки подшипников закругляются. Подшипники с конической поверхностью применяются редко. Их используют при небольших нагрузках в тех случаях, когда необходимо систематически устранять зазор от износа подшипника. Также редко встречаются и шаровые подшипники. Они допускают перекос оси вала, т.е. обладают свойством самоустанавливаться.
Корпус подшипника может быть отдельной, литой или сварной деталью, выполненной цельной или разъемной.
Подшипники бывают неразъемные и разъемные.
Неразъемные подшипники могут быть выполнены за одно целое со станиной (Рисунок 2.1) или в виде втулки 1, установленной в корпус подшипника 2 (Рисунок 2.2).4
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 2.1 – Неразъемный подшип­ник скольжения
1 — станина
Рисунок 2.2 - Неразъемный подшипник скольжения
1 — втулка; 2 — корпус
Корпуса подшипников можно изготовлять из чугуна или стали литыми или сварными