§ 75. ВАЛОВЫЕ (РАМОВЫЕ) ПОДШИПНИКИ
Валовые (рамовые) подшипники устраиваются в машинных рамах и служат опорами для коленчатого вала. Подшипник состоит из двух стальных или бронзовых вкладышей 1 и 2, залитых баббитом для уменьшения трения между валом и вкладышами. Для того, 160 чтобы баббит прочно держался во вкладыше, в последнем делают канавки в виде «ласточкина хвоста». Нижний вкладыш 1 сделан полукруглым, что в случае необходимости, дает возможность вынуть его, ие поднимая коленчатого вала;, а поворачивая вкладыш вокруг шейки вала. Верхний вкладыш имеет выступ 3, на который нажимает крышка подшипника (накладка) 4. Нажим производится двумя стяжными болтами 5 с гайками 6.
Между вкладышами подшипника имеется зазор 7 для одной толстой и нескольких тонких (до 0,4 мм) прокладок. По мере разработки подшипника прокладки вынимают, сохраняя при этом между вкладышами подшипника и шейкой коленчатого вала нужный зазор. По концам вкладыша ставят реборды, расстояние между которыми равно ширине гнезда для вкладыша в машинной раме. Реборды упираются в стенки рамы и не допускают продольного перемещения вкладыша (вдоль вала).
Подшипники скольжения состоят из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще— из разъемного корпуса и вкладышей.
Закрытые подшипники представляют собой модифицированные подшипники качения с одного или с обоих торцов.
Этим требованиям в различной степени удовлетворяют подшипники скольжения и качения, применяемые в металлорежущих станках.
Подшипники скольжения бывают неразъемные и разъемные. Подшипники скольжения нормальной разъемной конструкции.
Подшипники ступиц колес. Наибольшее количество подшипников качения, смазываемых пластичными смазками, применяется в ступицах колес автомобилей.
Источник
Валовый подшипник что это
Ваш обозреватель не поддерживает встроенные рамки или он не настроен на их отображение.
| Что такое подшипники и их основные разновидности
Статья написана исключительно для ознакомления интернет-пользователей с основными разновидностями подшипников. Будет полезна студентам ВТУЗов и , возможно , молодым специалистам.
Мы не несем ответственности за непосредственный, опосредственный или непреднамеренный ущерб, нанесенный в результате использования информации представленной в данной статье.
При любом использовании данного материала ссылка на него обязательна!
Вы также можете принять участие в написание статьи, оставив свои дополнения , замечания и комментарии на электронном адресе: http://www.liveinternet.ru/users/snr_com_ru_news/post123049037/ Указание имени автора того или иного изменения гарантируется!
Основные разновидности подшипников
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 выполняют функции опор осей и валов
Подшипник линейного перемещения
В настоящее время широко находят применение подшипники:
контактные (имеющие трущиеся поверхности) — подшипники качени я и скольжения ;
бесконтактные (не имеющие трущихся поверхностей) — магнитные подшипники.
подшипники скольжения , в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника;
подшипники качения , в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между подвижным и неподвижным кольцами подшипника.
Подшипники скольжения
Принципиальная схема опоры с подшипником скольжения
Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш или втулка из антифрикционного материала ( часто используются цветные металлы ), и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, который позволяет свободно вращаться валу. Для успешной работы подшипника зазор предварительно рассчитывается.
Примеры смазочных канавок в подшипниках скольжения
В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает:
жидкостным, когда поверхности вала и подшипника разделены слоем жидкого смазочного материала , непосредственного контакта между этими поверхностями либо нет, либо он происходит на отдельных участках;
граничным – поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на участках большой протяженности, причем смазочный материал в виде тонкой пленки ;
сухим – непосредственный контакт поверхностей вала и подшипника по всей длине или на участках большой протяженности , жидкостной или газообразный смазочный материал отсутствует;
Виды смазки подшипников скольжения
Основные виды смазки
Смазочные материалы и материалы для создания смазочных покрытий. Варианты смазки
— В наноструктурном состоянии: С, BN , MoS 2 и WS 2 ;
— в виде нанокомпозиционных покрытий: WC / C , MoS 2 / C , WS 2 / C , TiC / C и наноалмаза;
— в виде алмазных и алмазоподобных углеродистых покрытий: пленок из алмаза, гидрогенизированного углерода ( a — C : H ), аморфного углерода ( a -С), нитрида углерода ( C 3 N 4 ) и нитрида бора ( BN );
— в виде твердых и сверхтвердых покрытий из VC , B 4 C , Al 2 O 3 , SiC , Si 3 O 4 , TiC , TiN , TiCN , AIN и BN ,
— в виде чешуйчатых пленок из MoS 2 и графита;
— в виде неметаллических пленок из диоксида титана, фтористого кальция, стекла, оксида свинца, оксида цинка и оксида олово,
— в виде пленки из мягких металлов: свинца, золото, серебра, индия, меди и цинка,
— в виде самосмазывающихся композитов из нанотрубок, полимеров, углерода, графита и металлокерамики,
— в виде чешуйчатых пленок из углеродных составов: фторированного графита и фторид графита;
— полимеры: PTFE, нейлон и полиэтилен,
— жиры, мыло, воск (стеариновая кислота),
— керамика и металлокерамика.
— Гидродинамическая смазка: толстослойная и эластогидродинамическая;
— гидростатическая смазка;
— смазка под высоким давлением.
— Смешанная смазка (полужидкостная);
Существует большое количество конструктивных типов подшипников скольжения : самоустанавливающиеся, сегментные, самосмазывающиеся и т.д.
б — типичный шарнирный подшипник с поверхностью скольжения типа » металл-металл «,
в — типичный шарнирный подшипник с самосмазывающейся поверхностью ,
г — благодаря возможности самоустановки и восприятия больших нагрузок шарнирные подшипники находят применение в узлах тяжелой техники (например , в гидроцилиндре экскаватора)
Шарнирные подшипники скольжения — одни из немногих типов подшипников скольжения , которые стандартизированы и выпускаются промышленностью серийно
Подшипники скольжения имеют следующие преимущества:
допускают высокую скорость вращения;
позволяют работать в воде, при вибрационных и ударных нагрузках;
экономичны при больших диаметрах валов;
возможность установки на валах, где подшипник должен быть разъемным (для коленчатых валов);
допускают регулирование различного зазора и, следовательно, точную установку геометрической оси вала.
а — двигатель шпинделя HDD c подшипником качения ,
б — двигатель шпинделя HDD c гидродинамическим подшипником скольжения ,
в — расположение гидродинамического подшипника скольжения в HDD (Hard Disk Drive)
Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных HDD ( Hard Disk Drive ) дает возможность регулировать скорость вращения шпинделей в широком диапазоне (до 20 000 об/мин), уменьшить шум и влияние вибраций на работу устройств , тем самым позволив увеличить скорость передачи данных, обеспечить сохранность записанной информации и срок службы устройства в целом (до 10 лет), а также — создать более компактные HDD ( 0,8-дюймовые )
Сравнение типов подшипников используемых в шпинделях HDD (Hard Disk Drive)
Требования к HDD
Требования к подшипнику
Подшипник качения
Гидродинамический подшипник
Типичное применение
из твердого металла
из пористого материала*
Большой объем хранения данных
Персональный компьютер, сервер
Высокие скорости вращения
Пользовательский компьютер (нетбуки, SOHO)
Мобильные компьютеры (ноутбуки)
Мобильные компьютеры (ноутбуки)
Устойчивость к заклиниванию
* — данные приведены для NTN BEARPHITE;
** — обозначения: ++ — очень хорошо, + — хорошо, о — посредственно.
Недостатки подшипников скольжения:
высокие потери на трение и, следовательно, пониженный коэффициент полезного действия (0,95. 0,98);
необходимость в непрерывном смазывании;
неравномерный износ подшипника и цапфы;
применение для изготовления подшипников дорогостоящих материалов;
относительно высокая трудоемкость изготовления.
Подшипники качения
Принципиальная схема опоры с подшипником качения
Подшипники качения работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения , сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.
а — с шариковыми телами качения , б — с короткими цилиндрическими роликами , в — с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами , г — с коническими роликами ,
д — с бочкообразными роликами
Примечание : приведены только некоторые виды тел качения
В подшипниках качения применяются тела качения различных форм
В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жесткости , применяются так называемые совмещенные опоры: дорожки качения выполняются непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали. Некоторые подшипники качения изготовляют без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и, следовательно, большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.
Для сокращения радиальных размеров и массы используются “безобоемные” подшипники
Сравнение подшипников качения по эксплуатационным характеристикам
Тип подшипника
Высокая частота вращения
Восприятие перекоса
комбинированная
Шариковый радиальный двухрядный сферический
Радиально-упорный однорядный шариковый
Радиально-упорные шариковые двухрядный и однорядный сдвоенный («спина к спине»)
Шариковый с четырехточечным контактом
С коротким цилиндрическими роликами без бортов на одном из колец
Упорный с коническими роликами
Упорно-радиальный роликовый сферический
* — обозначения: +++ — очень хорошо, ++ — хорошо, + — удовлетворительно, о — плохо, х — непригодно.
По сравнению с подшипниками скольжения имеют следующие преимущества:
значительно меньше потери на трение, а, следовательно, более высокий КПД (до 0,995) и меньший нагрев;
в 10. 20 раз меньше момент трения при пуске;
экономия дефицитных цветных материалов, которые чаще всего используются при изготовлении подшипников скольжения;
меньшие габаритные размеры в осевом направлении;
простота обслуживания и замены;
меньше расход смазочного материала;
невысокая стоимость вследствие массового производства стандартных подшипников;
простота ремонта машины вследствие взаимозаменяемости подшипников.
а — повреждение внутреннего кольца сферического роликового подшипника, вызванное чрезмерным натягом при посадке ;
б — фреттинг-коррозия внутреннего кольца радиального роликового цилиндрического подшипника, вызванное действием вибрации ;
в — повреждение внутреннего кольца радиального шарикового подшипника, вызванное действием чрезмерной осевой нагрузки ;
г — повреждение внутреннего кольца радиального роликового цилиндрического подшипника, вызванное действием чрезмерной радиальной нагрузки ;
д — следы ржавчины на поверхности ролика сферического роликового подшипника , вызванные попаданием воды внутрь подшипника ;
e — повреждение сепаратора роликового конического подшипника, вызываемое действием больших нагрузок и/или вибраций , и/или неправильным монтажом , и / или смазыванием , и/или работой на высоких частотах вращения
Повреждения подшипников качения
Недостатками подшипников качения являются:
ограниченная возможность применения при очень больших нагрузках и высоких скоростях;
непригодность для работы при значительных ударных и вибрационных нагрузках из-за высоких контактных напряжений и плохой способности демпфировать колебания;
значительные габаритные размеры в радиальном направлении и масса;
шум во время работы, обусловленный погрешностями форм;
сложность установки и монтажа подшипниковых узлов;
повышенная чувствительность к неточности установки;
Магнитные подшипники
Принцип работы магнитного подшипника (подвеса) основан на использовании левитации, создаваемой электрическими и магнитными полями. Магнитные подшипники позволяют без физического контакта осуществлять подвес вращающегося вала и его относительное вращение без трения и износа.
Детская игрушка Левитрон наглядно демонстрирует, на что способны электромагнитные поля
Электрические и магнитные подвесы, в зависимости от принципа действия, принято разбивать на девять типов:
Принципиальная схема типичной системы на основе активного магнитного подшипника ( АМП )
Наибольшую популярность в настоящее время получили активные магнитные подшипники. Активный магнитный подшипник (АМП) — это управляемое мехатронное устройство, в котором стабилизация положения ротора осуществляется силами магнитного притяжения, действующими на ротор со стороны электромагнитов, ток в которых регулируется системой автоматического управления по сигналам датчиков перемещений ротора. Полный неконтактный подвес ротора может быть осуществлен с помощью либо двух радиальных и одного осевого АМП, либо двух конических АМП. Поэтому система магнитного подвеса ротора включает в себя как сами подшипники, встроенные в корпус машины, так и электронный блок управления, соединенный проводами с обмотками электромагнитов и датчиками. В системе управления может использоваться как аналоговая, так и более современная цифровая обработка сигналов.
Принципиальная схема управления типичной системы на основе активного магнитного подшипника
Основными преимуществами АМП являются:
относительно высокая грузоподъемность;
высокая механическая прочность;
возможность осуществления устойчивой неконтактной подвески тела;
возможность изменения жесткости и демпфирования в широких пределах;
возможность использования при высоких скоростях вращения, в вакууме, высоких и низких температурах, стерильных технологиях.
 |  |
| а) |
