Кинематическая схема подшипников скольжения

Условные обозначения на кинематических схемах

Для того, чтобы схематично изобразить основные узлы станка или другого механизма используют кинематические схемы.

В таких схемах узлы, детали способы взаимодействия отдельных элементов механизма изображаются условно. Каждый типовой элемент имеет свое обозначение.

Как читать кинематические схемы станков

Для того, чтобы научиться читать кинематические схемы, необходимо знать обозначения отдельных элементов и научиться понимать взаимодействие отдельных составляющих. В первую очередь изучим наиболее обозначения наиболее распространенных элементов, условные обозначения на кинематических схемах представлены в ГОСТ 3462-52.

Обозначение валов

Вал на кинематической схеме обозначается жирной прямой линией. На схеме шпинделя изображается наконечник.

Обозначение подшипников на схемах

Обозначение подшипника зависит от его типа.

Подшипник скольжения изображается в виде обычных скоб-опор. Если подшипник упорный опоры изображаются под углом.

Шариковые подшипники на кинематических схемах станков изображаются следующим образом.

Шарики в подшипниках условно изображены в виде круга.

В условных изображениях роликовых подшипников ролики показаны в виде прямоугольников.

Схематическое обозначение соединений деталей

В кинематических схемах изображаются различные типы соединений валов и деталей.

Муфты на кинематической схеме

Условное обозначенние муфты зависит от ее типа, наиболее распространенные из них:

Обозначения односторонних муфт на кинематических схемах станков показано на рисунке.

Обозначение двусторонней муфты можно получить зеркально отобразив по горизонтали схему односторонней.

Обозначение зубчатых передач на схемах станков

Зубчатые передачи — один из самых распространенных элементов станков. Условное обозначение позволяет понять какой тип передачи используется — прямозубая, кососзубая, шевронная, коническая, червячная. Кроме того, по схеме можно узнать какое колесо больше, а какое меньше.

Ходовые винты и гайки также достаточно часто можно увидеть на кинематических схемах станков, изображаются они следующим образом.

Источник

Детали машин

Подшипники скольжения

Общие сведения

Как упоминалось в предыдущей статье, подшипники являются опорами валов и осей, воспринимая нагрузки, приложенные к валу или оси, и передавая их на корпус машины. Иногда подшипники используются в качестве опор для деталей (шкивов, зубчатых колес и т. п.), размещенных на валу или оси.

В зависимости от вида трения, возникающего в подшипнике, они делятся на подшипники скольжения и качения.
В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники бывают:

• радиальные – воспринимающие радиальные силы, т. е. перпендикулярные оси цапфы;
• упорные – воспринимающие осевые силы (параллельные оси цапфы); упорные подшипники иногда называют подпятниками;
• радиально-упорные – способные воспринимать и радиальные, и осевые силы.

Особенности конструкции подшипников скольжения

В большинстве случаев подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. Конструкции подшипников скольжения разнообразны и зависят от конструкции машины. В простейшем виде подшипник скольжения представляет собой втулку (вкладыш), встроенную в станину машины (рис. 1).
На рис. 2 и рис. 3 подшипники имеют отдельный корпус, который крепится к станине машины.

Основным элементом подшипника скольжения является вкладыш 1, который устанавливают в корпус подшипника (рис. 3) или непосредственно в станине или раме машины (рис. 1). Рабочая поверхность вкладыша в сочетании со смазочным материалом (или без него) обеспечивает минимальное трение между деталями, имеющими взаимное перемещение в механизме.

Подшипники скольжения делят на разъемные (рис. 2) и неразъемные (рис. 3).

Неразъемные (глухие) подшипники применяют при малой скорости скольжения и работе с перерывами (механизмы управления) в цапфах, где их монтаж не вызывает затруднений.

Разъемные подшипники имеют основное применение в общем машиностроении и особенно в тяжелом машиностроении. Их основное достоинство – удобство монтажа на цапфу и возможность установки в труднодоступных для сборки участках валов и осей.

При большой длине цапф, когда возможен существенный перекос осей при монтаже или во время работы машины, применяют самоустанавливающиеся подшипники (рис. 4). Сферические выступы вкладышей позволяют им самоустанавливаться, компенсируя тем самым перекосы цапф от деформации вала или неточности монтажа, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по длине вкладыша.

Подпятники (упорные подшипники) устанавливаются на цапфах с целью восприятия осевой нагрузки, действующей на вал. Пример конструкции подпятника (упорного подшипника скольжения) показан на рис. 5.

Достоинства и недостатки подшипников скольжения

К достоинствам подшипников скольжения можно отнести следующие свойства:

1. Простота конструкции (для тихоходных и малонагруженных машин подшипники скольжения выполняются в виде обычной втулки), относительно малая стоимость изготовления.

2. Надежная работа в высокоскоростных приводах (подшипники качения в этих устройствах имеют малую долговечность).

3. Способность воспринимать значительные динамические нагрузки (удары, вибрацию) вследствие больших размеров площади рабочей поверхности, воспринимающей нагрузку, и высокой демпфирующей способности масляного слоя между валом и вкладышем.

4. Низкий уровень шума во время работы (работают практически бесшумно на любой скорости).

5. Сравнительно малые радиальные размеры (рис. 1).

6. Разъемные подшипники скольжения допускают установку на шейки валов сложной конфигурации (например, коленчатых валов), при этом не требуется демонтаж деталей (шкивов, зубчатых колес и т. п.), размещенных на других цапфах вала.

Недостатки подшипников скольжения:

1. В процессе работы требуют постоянного контроля из-за высоких требований к наличию смазочного материала и опасности перегрева; перерыв в подаче смазки может привести к отказу подшипника.

2. Имеют сравнительно большие осевые размеры для увеличения рабочей площади поверхности, воспринимающей нагрузку.

3. Значительные потери на трение в период пуска и при некачественной смазке.

4. Относительно высокие эксплуатационные расходы из-за большого расхода смазочного материала, необходимости его очистки и охлаждения.

5. Влияние на износ поверхности цапфы, особенно в период пуска или при некачественной смазке.

Область применения подшипников скольжения

Подшипники скольжения широко применяются в машиностроении и приборостроении, когда применение подшипников качения невозможно или нецелесообразно:

• для валов машин с ударными и вибрационными нагрузками (двигатели внутреннего сгорания, механические молоты и др.);
• для коленчатых валов, когда по условиям монтажа необходимо использовать разъемные подшипники;
• для валов очень больших диаметров, для которых подшипники качения не изготавливают;
• для высокоскоростных валов, когда подшипники качения непригодны из-за малого ресурса (центрифуги и т. п.);
• при очень высоких требованиях к точности и равномерности вращения (шпиндели станков и т. п.);
• в тихоходных и малонагруженных машинах, бытовой технике;
• при работе в агрессивных средах, в которых подшипники качения непригодны;
• при высоких требованиях к бесшумности работы машины.

Материал вкладышей подшипников скольжения

Материалы, используемые для изготовления вкладышей подшипников скольжения должны обладать следующими свойствами:

• иметь достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость заеданию при несовершенной смазке (периоды пуска, разгона, торможения);
• иметь высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и достаточное сопротивление усталости;
• иметь низкий коэффициент трения;
• обладать высокой теплопроводностью;
• иметь низкий коэффициент температурного расширения.

В процессе работы машины изнашиваться должны вкладыши, а не цапфы вала, поскольку замена или восстановление вала значительно дороже замены вкладышей. Подшипники скольжения работают тем надежнее, чем выше твердость поверхности цапфы, поэтому цапфы валов, как правило, закаливают и упрочняют.

Вкладыши подшипников скольжения бывают металлические, металлокерамические и неметаллические.

Металлические вкладыши выполняют из бронзы, баббитов, алюминиевых и цинковых сплавов, антифрикционных чугунов.

Бронзовые вкладыши широко используют при средних скоростях и больших нагрузках.
Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы марок БрО10Ф1, БрО4Ц4С17 и др.
Алюминиевые и свинцовые бронзы вызывают повышенный износ поверхностей цапф, поэтому их устанавливают только на закаленные цапфы. Свинцовые бронзы используют при знакопеременных ударных нагрузках.

Вкладыши с баббитовой заливкой используют для подшипников в ответственных конструкциях при тяжелых и средних режимах работы (дизели, компрессоры и т. п.).
Баббит – сплав на основе олова или свинца – является одним из лучших антифрикционных материалов для подшипников скольжения. Он хорошо прирабатывается в узле, стоек против заедания, но имеет невысокую прочность. Поэтому баббит заливают лишь тонким слоем на рабочую поверхность вкладыша, выполненного из стали, чугуна или бронзы. Лучшими считаются высокооловянные баббиты марок Б88, Б83.

Чугунные вкладыши из антифрикционных чугунов (например, марки АЧС-1 и др.) применяют в малоответственных тихоходных машинах и механизмах.

В массовом производстве вкладыши штампуют из стальной ленты, на которую наносится тонкий антифрикционный слой из баббитов, оловянных сплавов или неметаллов (фторопласт и др.).

Металлокерамические вкладыши изготовляют прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Особенностью этих материалов является их пористость, которую используют для предварительного насыщения горячим маслом. Вкладыши, пропитанные маслом, могут долго работать без подвода смазочного материала.
Металлокерамические вкладыши применяют в тихоходных механизмах и в местах, труднодоступных для подвода смазки.

Для вкладышей из неметаллических материалов применяют антифрикционные пластмассы (марки АСП), древеснослоистые пластики, резину и др. Эти материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, неприхотливы к смазочному материалу (могут работать при смазывании водой), что имеет существенное значение для подшипников насосов, гребных винтов, пищевых машин и т. п.

Характер и причины отказов подшипников скольжения

Работа подшипников скольжения сопровождается абразивным изнашиванием вкладышей и цапф, заеданием и усталостным выкрашиванием.

Абразивное изнашивание возникает вследствие попадания со смазочным материалом абразивных частиц и неизбежности граничной смазки при пуске и останове машины.

Заедание возникает при перегреве подшипника. При установившемся режиме работы температура подшипника не должна превышать допустимую для материала вкладыша и сорта используемого масла. С повышением температуры материал вкладыша расширяется, а вязкость масла снижается. Разжижение масла приводит к тому, что масляная пленка местами разрывается, возникает зона металлического контакта между вкладышем и цапфой, где под действием молекулярных сил образуются мостики микросварки, приводящие к глубинному вырыванию материала.
В результате происходит заедание цапфы в подшипнике и, как следствие, вкладыши расплавляются или полностью захватываются разогретой цапфой и проворачиваются в корпусе.

Усталостное выкрашивание поверхности вкладышей происходит редко и встречается при пульсирующих нагрузках и работе подшипника в режимах несовершенной смазки.

Источник

Устройство подшипника: как устроены и из чего состоят – схемы

В нашей статье мы подробно расскажем, как устроены подшипники скольжения и качения (шариковые и роликовые). Знание структуры подшипникого узла и его деталей поможет не ошибиться при монтаже или демонтаже, ремонте и замене важных компонентов.

Структура

Когда человечество столкнулось с проблемой перетирания осей от долгой эксплуатации, то «пытливые» умы предков начали работать над этой задачей. Первым прототипом конструкции, облегчающей глоссирование, стала втулка из материала с малым трением, набитая смазкой. Сегодня принципиальное строение не изменилась. Только стали применять более современные материалы, такие как: керамика, бронзовые сплавы, полимеры.

Для облегчения движения вала в 1780 году в Великобритании впервые были применены шары. Это был аналог опорного шарикового механизма, который сохранился в первозданном виде до сегодняшнего дня.

Схемы опоры по их видам и описание

В промышленности и быту используется огромное разнообразие узлов, которые снижают трение при вращении и продольном глоссировании.

Далее мы приведем чертежи устройства и покажем, из каких деталей состоят подшипники качения и скольжения, его составные части.

Шариковые радиальные

Эти приспособления являются наиболее распространенными видом, состоящие из внешней и внутренней обоймы с технологической выемкой. В пространство между ними вставлены металлические или керамические шарики, закрепленные сепаратором.

Эти изделия бывают открытыми или закрытыми (между обоймами ставится шайба, предотвращающая попадания грязи внутрь и вытекание смазки). Промышленность изготавливает все типоразмеры в разном исполнении с одной или двумя защитными шайбами, с мембранами для предотвращения попадания грязи. В таких изделиях на заводах заранее делают канавку для фиксации с помощью кольца. Если требуются элементы качения с очень длительным сроком эксплуатации, то создаются модели, имеющие усиленные корпуса большей ширины и толщины.

Сепаратор может быть изготовлен:

• из бронзы (этот материал имеет низкий коэффициент трения, но дорогой по стоимости);
• из металла (более распространенный вариант);
• из пластика (резко снижает шумность, но требует постоянной активной смазки, используется в коробках передач автотранспорта).

Выпускаются детали с двумя рядами качения.

Этот механизм выдерживает в два раза большую нагрузку и способен поддерживать ориентацию оси. В некоторых случаях, одним таким узлом можно заменить группу из двух однорядных.

Шариковые упорные

Они предназначены для ограничения движения вала вдоль оси вращения. Обычно состоят из верхней и нижней шайб с технологическими канавками и сепаратора с шариками.

Эти приспособления бывают однорядными и двухрядными, как с последовательным, так и с радиальным расположением элементов качения. Для упрощения монтажных работ выпускаются изделия с дополнительной платформой, обеспечивающей равномерное усилие на опору.

Упорно радиальные

В случае, когда требуется не только достичь легкого вращения, но и ограничить перемещение стержня вдоль оси, используются такие установки.

• Однорядные. Они обеспечивают вращение и продольную опору в одном направлении.

• Двухрядные. Позволяют зафиксировать вал в нужном положении и сохранять позицию соосности относительно обоймы. Например, они широко употребляются в ступицах колес современных легковых машин.

• Разборные. Имеют возможность дополнительного смазывания. Для правильного функционирования необходима жесткая фиксация нижних колец.

• Неразборные. Они поставляются с завода и не требуют обслуживания.

id=»docs-internal-guid-a42e8407-7fff-78bd-8287-f10a0643de24″>

Этот вид применяется для узлов с большой нагрузкой. Существуют следующие типы:

• С одним рядом. Они подразделяются на: с канавкой в наружнем кольце; внутреннем; в двух сразу. От этого зависит будет ли иметь стержень осевое смещение.

• С двумя рядами, он требуется в случаях больших усилий, передаваемых через вал. Такая конструкция позволяет фиксацию оси в нужном положении.

Строение и устройство опорного подшипника

Деталь необходима для ограничения продольного движения оси вращения. Она является аналогом упорного шарикового приспособления.

Группа с коническими роликами

При необходимости компенсировать радиальные и осевые нагрузки, используются узлы с элементами качения в форме конуса. Наиболее распространен вид – это однорядный.

Эта запчасть является разборной и имеет функцию регулировки после длительной эксплуатации. В большинстве случаев они ставятся в паре. Все легковые автомобили в прошлом и основная масса грузовиков сейчас имеют такое приспособление в ступице колеса. Также он широко распространен в сельскохозяйственной технике, где на середины прикладываются большие усилия, при этом обороты не высокие. Этот узел постепенно вытесняется из использования, так как требует постоянного обслуживания.

Двухрядные

Вместо использования двух деталей можно использовать одну. При этом сохраняется возможность регулировки и не теряется функция контроля осевого смещения. В косозубых передачах такая конструкция обеспечивает постоянное совпадение шестеренок.

Такой блок незаменим в тяжелой промышленной и горнодобывающей технике, в железнодорожном транспорте.

Роликовые опорные

При повышенном усилии, направленном вдоль середины, требуется установка подшипников несколько другого строения. Они бывают с конусными, со сферическими и цилиндрическими звеньями качения.

В механизмах, где необходима самоцентация опорного элемента, используются детали со сферическими роликами. Они выдерживают большие нагрузки, высокие обороты вращательного движения, не критичны к соосности стержня и к месту посадки. Применяются в устройствах с большим осевым давлением, таких как: ветрогенератор, экструдер, поворотные приборы тяжелой промышленности, металлургическое оборудование.

Самоустанавливающиеся подшипники (плавающие)

В производстве требуется добиться устойчивого, длительного вращения валов, которые невозможно или нецелесообразно точно отцентрировать. Например, привода на сельскохозяйственной технике, на поливочной системе. В этом случае употребляются узлы скольжения, автоматически выбирающие плоскость поворота.

Общей особенностью этих блоков является обработка одной из поверхностей в виде шара.

Как видно по схеме, изделие имеет возможность свободно вращаться при несовпадении координат посадки и опоры. У этого вида часто используется дополнительный компонент – клиновидный замок для фиксации на валу.

Эта иллюстрация хорошо показывает главное преимущество этого типа. Он стабильно работает при осевом смещении и при несовпадении плоскостей.

Самоустанавливающиеся механизмы подразделяются на два основных класса:

• Шариковые:

1. однорядные;
2. двухрядные;
3. со степенью свободы во внешней обойме;
4. во внутренней.

Такое приспособление легко монтируется, но выдерживает не очень высокие перегрузки.

• Роликовые:

1. С одним рядом элементов качения. Наиболее простой и самый распространенный вариант.
2. С двумя рядами. Эта деталь эксплуатируется при большом давлении.
3. Со сферической поверхностью на внешней обойме.
4. На внутренней обойме.
5. С возможностью смещения роликов в двух плоскостях. Она позволяет достигнуть сильное отклонения вала от опоры.

Такой класс применяется в конструкциях, где невозможно или нецелесообразно достичь высокой степени совмещения узлов. Также в случаях, когда точки посадки не могут быть неподвижными. Одним из недостатков такого соединения является трудность удержать смазку внутри детали.

Игольчатые

Элемент качения в форме вытянутого продолговатого цилиндра позволяет резко сократить разрыв между внешним и внутренним диаметрами. Размер устройства скольжения становится заметно меньше. Это качество нашло применение в конструкциях, где невозможно поставить классические шариковые или роликовые опоры из-за слишком больших габаритов. Они используются в коробках передач для легковых и грузовых автомобилей. На этой основе сделаны крестовины карданного вала.

Вместо внешней или внутренней обоймы в данной конструкции часто используются посадочное место с высоким качеством обработки. Что позволяет сэкономить несколько миллиметров необходимого пространства. Существую модели игольчатого прибора без сепаратора, рассчитанные на небольшие угловые скорости или движение качания (крестовины карданной передачи).

Подшипник скольжения – из чего он состоит, его устройство

С этим механизмом мы сталкиваемся на каждом шагу. В любом аппарате, имеющим подвижность, можно найти такую деталь: дверные петли, втулки колес детской коляски, скользящие прокладки в бытовой технике, в стартере автомобиля.

Конструкция состоит из корпуса, скользящего слоя и вращающихся элементов. Инженеры стараются добиться минимального сопротивления между поверхностями, поэтому используют материалы с малым коэффициентом трения (бронзовые сплавы, чугун, полимеры, керамику). Следующим шагом по облегчению глоссирования является введение дополнительного слоя, создающего просвет между плоскостями. Для этого применяются разные виды смазок, таких как: специализированное масло, литол, графит, вода для керамики, инертные газы, эмульсии с литиевым мылом и сульфатом кальция.

Приборы скольжения разделяются на два основных вида: радиальные и упорные. Например, в соединении шатуна и коленчатого вала используются вкладыши, обеспечивающие вращательное движение. Между блоком и кривошипом стоят прокладки, ограничивающие осевое смещение.

• Одно и много поверхностные. Это зависит от количества втулок, скользящих относительно друг друга.
• С возможность регулировки. При выработке за счет смещения вкладыша уменьшается появившийся зазор.

• Гидростатические с принудительной смазкой. Здесь необходима постоянная подача смазочного материала под большим давлением.
• Гидродинамические, где элемент глоссирования вовлекается между плоскостями за счет собственного вращения.
• Встроенные. Когда одна или обе обоймы являются конструктивной частью механизма, что делает невозможным замену индивидуальной детали.
• Разборные. В этом случае не требуется ремонт всего прибора, достаточно заменить только запчасть.

Подробнее рассмотрим разновидность с жидкой смазкой.

При совершении оборотов жидкость вовлекается в пространство между трущимися поверхностями, это создаёт зазор и резко снижает сопротивление. Если нет возvожности поддержания постоянного уровня жидкости, то целесообразно использование системы с искусственным нагнетанием смазки под давлением.

В современных изделиях используется не только масло, но и стандартные вещества. Например, в керамических подшипниках бытовых циркуляционных насосах применяется вода.

Устройство вращения на основе газовой прослойки

Одним из недостатков такой системы является низкое усилие на ось. При этом фактически полное отсутствие трения в стандартных режимах работы делают ее незаменимой в решении многих инженерных задач. У такого типа плохие характеристики по сопротивлению в режиме пуска и остановки.

Магнитные

Самым новым видом приспособления, снижающим трение, представляют механизмы на основе физического принципа отталкивания магнитов с разной полярностью. С развитием науки появилась возможность подвесить ось между соленоидами так, чтобы она не имела контакта с оправкой.

Главным преимуществом является полное отсутствие препятствия для вращения. При этом практически не выделяется тепло. Значит решается проблема отведения лишнего нагрева. При помощи сильных магнитных полей возможно достичь больших рабочих нагрузок.

Важный недостаток таких комплексов: сложность конструкции; обязательное наличие дополнительного источника энергии, которой требуется больше при увеличении силы воздействия.

Не вращающиеся механизмы скольжения

В стандартном понимании это деталь между корпусом и валом. Требуется достичь минимального сопротивления при продольном движении. Аппараты,обеспечивающие такую функцию, называются так же. Они делятся на скольжение и качение. Например, в современной мебели выдвижные ящики оборудованы полосками, элементы которых сделаны из шариков. В принтерах, сканерах, в жестком диске компьютера используют устройство, позволяющее равномерно и беспрепятственно двигаться по направляющим с высокой степенью обработки.

Возникает необходимость многократного использования резьбового соединения. Чтобы избежать истирания выпускаются продольно-радиальные механизмы. Они являются аналогом винтового привода с использованием шариков для снижения трения и энергозатрат.

В нашей статье мы привели часть примеров и схемы, рассказали, из чего состоит шариковый, роликовый, игольчатый и подшипник скольжения. Разнообразие данных изделий вы можете посмотреть на сайте компании «Подшипник.моби», которая реализует большой ассортимент изделий, продукции от лучших отечественных и зарубежных брендов.

Источник