Вивчення конструкції та параметрів підшипників кочення

Вивчення конструкції та параметрів підшипників кочення.

1.1. Ознайомитись з конструкціями та матеріалами підшипників кочення, які застосовуються у приводах машин харчових технологій.

1.2. Вміти визначити тип підшипника, його параметри та можливість сприймати навантаження.

2.1. Перед початком роботи з підшипниками необхідно упевнитись, що на робочому столі достатньо місця, щоб покласти на нього деталі .

2.2. Розглядати конструкції та обміряти їх потрібно обережно, щоб не травмувати руки.

2.3. Підшипники великої ваги треба класти на стіл так, щоб вони не котилися і не травмували руки та ноги.

2.4. Складати у ящик підшипники треба дуже уважно, не підкладаючи пальці, щоб не травмувати руки.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПІДШИПНИКИКОЧЕННЯ

Підшипники – це елементи опор валів, осей та інших деталей, що працюють на використанні принципу тертя кочення.

У більшості випадків підшипник кочення (додаток рис. 1а) складається із зовнішнього 1 та внутрішнього 2 кілець, тіл кочення 3, сепаратора 4. Внутрішнім кільцем підшипник розміщують на валу, а зовнішнім – у корпусі опори.

Тіла кочення перекочуються по доріжках тіл кочення (бігових доріжках), які передбачені на зовнішньому та внутрішньому кільцях підшипника. Сепаратор розділяє тіла кочення і утримує їх на однаковій відстані.

Підшипники кочення належать до групи деталей, які найширше стандартизовані у міжнародному масштабі і централізовано виготовляються на спеціалізованих заводах масовим виробництвом.

Підшипники кочення поділяють за такими ознаками:

ЗА ФОРМОЮ КОЧЕННЯ підшипники бувають кулькові та роликові.

Основні форми тіл кочення зображені на рис. 2 (див. додаток):

А – кулькові; б – короткі циліндричні ролики; в – довгі циліндричні ролики; г – виті ролики;

Д – конічні ролики; е, є – бочкоподібні ролики; ж – голчасті ролики.

ЗА ЧИСЛОМ РЯДІВ КОЧЕННЯ підшипники бувають одно-, дво-, чотирирядні.

ЗА СПСОБОМ КОМПЕНСАЦІЇ ПЕРЕКОСІВ ВАЛА:

А) несамоустановні, які допускають перекіс колець 4…..8 (рис. 1а, в, г, д, е, з, л).

Б) самоустановні, що можуть працювати при перекосах кілець, від 2о до 3о (додаток рис. 1б, ж).

ЗА НАПРЯМОМ СПРИЙМАЛЬНОГО НАВАНТАЖЕННЯ підшипники кочення поділяють на:

А) РАДІАЛЬНІ – сприймають тільки радіальне навантаження Fr, яке направлене перпендикулярно до осі обертання (деякі радіальні підшипники, наприклад, кулькові однорядні, можуть сприймати також невеликі осьові навантаження Fa

До радіальних підшипників відносяться кулькові однорядні та дворядні сферичні (додаток рис.

1а, б), підшипники з циліндричними роликами однорядні та дворядні сферичні (додаток рис. 1д, е, ж), а також голчасті з внутрішнім кільцем та без нього (додаток рис. 1л, м).

Б) УПОРНІ – сприймають тільки осьове навантаження Fа. Ці підшипники зображені на рис. 1и, к. (див. додаток)

В) РАДІАЛЬНО-УПОРНІ підшипники здатні сприймати радіальне Fr та осьове навантаження Fa. До них відносяться кульковий (додаток рис. 1в) та роликовий з конічними роликами (додаток рис.

1з). На рис. 3 наведено приклад застосування кулькових підшипників на валу фаршозмішувача Л5-ФМ2-М-340. Ліва опора (додаток поз. 9,10) виконана за допомогою двох однорядних кулькових радіальних підшипників, а права (додаток поз. 16) – радіального дворядного кулькового сферичного. Всі вони сприймають радіальне навантаження Fr. На рис. 4 наведено конструкцію сепаратора. Поз. 16 (див. додаток) зображає радіальний кульковий дворядний сферичний підшипник, який сприймає радіальне навантаження Fr, що виникає у черв’ячній передачі, а упорний кульковий підшипник (додаток поз. 17) сприймає тільки осьове навантаження Fа, яке також виникає при роботі у черв’ячній передачі. Поз. 15 (див. додаток )відображає радіальний кульковий однорядний підшипник для сприймання радіального навантаження Fr.

(Радіально-упорні підшипники в цих умовах не можуть працювати, бо

перекоси кілець підшипників вертикального вала більше, ніж 8.).

Усі підшипники кочення мають умовне позначення, яке складається з

ряду цифр. Дві перші цифри, рахуючи справа, означають умовно

внутрішній діаметр підшипників, до того ж для всіх підшипників із

внутрішнім діаметром 20 і більше ці дві цифри означають: якщо їх

помножити на 5 , отримаємо внутрішній діаметр підшипника.

Наприклад, дві цифри справа 09.

Фактичний діаметр підшипника:

Третя цифра праворуч свідчить про серію підшипників:

1 – особлива легка, 2 – легка, 3 – середня, 4 – важка, 5 – легка широка,

6- середня широка, 7 – важка.

Четверта цифра праворуч показує на тип підшипника:

0 – радіальний кульковий однорядний (додаток рис 1а); 1 – радіальний кульковий дворядний сферичний (додаток рис. 1б); 2 – радіальний із короткими циліндричними роликами (додаток рис. 1д); 3 – радіальний роликовий дворядний сферичний (додаток рис. 1ж); 4 – роликовий із довгими циліндричними роликами або голчастий (додаток рис. 1л, м); 5 – роликовий із витими роликами (додаток рис. 2г); 6 – радіально-упорний кульковий (додаток рис. 1в); 7 – роликовий конічний (додаток рис. 1з); 8 – упорний кульковий (додаток рис. 1и); 9 – упорний роликовий.

П’ята і шоста цифри і літери праворуч, що вводяться не для всіх підшипників, характеризують їхні конструктивні особливості.

Приклади позначення підшипників: 312 – внутрішній діаметр підшипника d = 12 х 5 = 60 мм; 3 – середня серія; 0 – радіальний кульковий однорядний підшипник (нулі перед значущими цифрами спереду позначення не записуються); 7208 – внутрішній діаметр d = 8 х 5 = 40 мм; 2 – легка серія; 7 – підшипник роликовий конічний.

МАТЕРІАЛИ ДЕТАЛЕЙ ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

Основний матеріал для кілець та тіл кочення підшипників – це підшипники високовуглецеві хромисті сталі ШХ 9, ШХ 15 (Ш – шарикові, Х — хромисті). Твердість після відповідної термообробки кілець і роликів становить 60-65 НRС. Сепаратори виготовляють із м’якої вуглецевої сталі Сталь Ст.3 методом штампування.

4.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Визначити назву та мету роботи.

4.2. Ознайомитись із загальними відомостями про підшипники кочення.

4.3. Визначити класифікацію підшипників кочення за різними ознаками:

б) за способом компенсації вала;

в) за напрямом сприймального навантаження.

4.4. Вивчити пояснення про умовне позначення підшипників на кільці.

4.5. Вивчити матеріали деталей підшипників кочення.

4.6. За наказом викладача визначити внутрішній діаметр, серію та тип підшипника кочення по цифрах на його поверхні та накреслити у зошиті його конструкцію згідно з рис. 1.

4.7. Визначити, яке навантаження може сприймати цей тип підшипника.

4.8. Ознайомитись з контрольними запитаннями та відповісти на них за допомогою викладача.

5.1. Як поділяють підшипники кочення за формою кочення?

5.2. Як поділяють підшипники за числом рядів кочення?

5.3. Як поділяють підшипники за способом компенсації перекосів вала?

5.4. Наведіть приклад несамоустановних підшипників та кут перекосу кілець, який вони допускають.

5.5. Наведіть приклад самоустановних підшипників та кут перекосу кілець, який вони допускають.

5.6. Як поділяють підшипники за напрямом навантаження?

5.7. Як підшипники сприймають тільки радіальне навантаження?

5.8. Наведіть приклади радіально-упорних підшипників.

5.9. Які підшипники сприймають тільки осьове навантаження?

5.10. Як визначити внутрішній діаметр підшипника по його умовному позначенню на кільці?

5.11. Як визначити серію та тип підшипника по його умовному позначенню на кільці?

5.12. Із яких матеріалів виготовляють підшипники кочення?

Якими бувають підшипники кочення

Конструкція підшипника кочення відома завдяки його здатності забезпечувати вільне кочення без пошкодження, тертя та зносу при обертанні. У сучасній механіці йому немає аналогів, які могли б з більшою ефективністю знижувати тертя і ковзання частин, що обертаються.

Історія виникнення та розвитку

Відлік історії починається з 3500 до нашої ери, за часів Стародавнього Єгипту, коли його жителі використовували примітивні і дуже ефективні на той час опорні підшипники без застосування кульок. Ближче до нашого часу, в 700 році до нашої ери, кельти досить активно стали застосовувати вироби, аналогічні сучасним циліндричним підшипникам кочення.

В 1490 Леонардо Да Вінчі опублікував перший креслення підшипника кочення у світі. Зазначається той факт, що цей винахід справило велике враження у колі спеціалістів цього профілю. 1794 року він був уперше запатентований. А 1839 року американець Ісаак Бабіт винайшов спеціальний металевий сплав, з якого надалі виготовлялися кульки. До складу цього сплаву входили мідь, свинець, сурма та олово.

Великим проривом цієї області вважається 1853 рік, коли Філіп Моріц Фішер створив конструкцію педального велосипеда із застосуванням спеціалізованих роликових підшипників у його механізмах. Останньою значущою подією стало те, що в 1883 році Фрідріх Фішер створив машину, яка шліфувала кульки із загартованої сталі. За рахунок створення з’явився всесвітньо відомий швейтфуртський підшипниковий завод, а незабаром ця технологія стала використовуватися всюди.

Класифікація, види та типи

Підшипник є кінематичний механізм, завдання якого полягає у визначенні положення рухомих елементів частин конструкції та забезпечення їх більш ефективного обертання щодо один одного. Він також забезпечує опору валу механізму, що обертається. Паралельно з цим виконує функцію розподілу радіального та осьового навантаження, передаючи її на корпус усієї машини. Завдяки цим властивостям вал фіксується у потрібному положенні та одночасно обертається навколо своєї осі.

Класифікація підшипників кочення має наступний перелік:

• Кульковий. Головною особливістю виділяється основний рухомий елемент – кульки. Вважається найпоширенішим видом, що найактивніше використовується в автомобілях, електродвигунах, побутовому інструменті. Завдяки їх сферичній формі він може обертатися в різні боки, призначений на витримування радіального та осьового навантаження. Але з недоліків можна відзначити малу площу зіткнення, тому в автомобілі їх застосовують у місцях з низьким навантаженням без впливу ударів і вібрацій. Використання шарикопідшипників для великого навантаження спричиняє збільшення діаметра кульок, тому розмір всього елемента збільшується.
• Роликовий. Складається з деталей, представлених у циліндричній формі. Різні радіальні навантаження, що надаються на ролики, поступово розподіляються по широкій плямі дотику. Через це вони вважаються оптимальним варіантом для використання у важких умовах. Але через циліндричну форму такий вид не в змозі забезпечувати великі осьові навантаження. У вузлах з малим діаметром валу застосовується роликовий тип і для встановлення у важкодоступні місця.
• Конічний. Влаштування підшипника складається з конусних роликів. Застосовуються вони для утримання високого радіального, осьового та ударного навантажень. Основним місцем установки вважається маточина колеса машини. Деякі виробники в одному підшипнику встановлюють два ряди конічних роликів за дзеркальною схемою.

Пристрій та складові підшипника

Які бувають підшипники описано вище, але здебільшого їх поєднує склад елементів , з яких вони складаються.

• Обойма. За геометричною формою є кільце, внутрішня і зовнішня поверхня якого оброблені. Між цими обоймами рухаються кульки. У сучасному автомобільному виробництві зовнішня обойма може вбудовуватися в маточину і ремонт підшипника здійснюється шляхом заміни всього вузла в зборі.
• сепаратор. Обойма спеціальної форми, по колу якої знаходяться отвори діаметром із використовуваною кулькою. Виконує роль обмежувача руху кульки всередині обойми.
• Сальник. Застосовується для замикання відкритої бічної поверхні підшипника, виготовляється із спеціальної гуми. Перешкоджає попаданню бруду в мастило підшипника. Найбільш схильна до зносу та частина, яка продається окремо для проведення ремонту.

Визначення параметрів маркування

Корпус підшипника може бути з виїмкою та без неї. У першому випадку застосовується на оброблених поверхнях під час утримання радіального навантаження. А без виїмки встановлюються у протилежному випадку. Корпус буває різної ширини, для визначення типу використовують такі абревіатури :

• ШМ – Широкий нероз’ємний.
• УБ – Вузький нероз’ємний.
• РШ – Широкий роз’ємний.
• РУ – Вузький роз’ємний.

При виготовленні цих виробів виробником суворо дотримуються встановлених законодавством стандартів. Тому виробник разом зі своїм виробом надає супровідну документацію про нього. Прийняте маркування на території нашої країни складається з наступних пунктів :

Наприклад, маркування: 6-18030ПР20П. Основні параметри закладено у шість цифр. Початкова цифра 6 – це клас точності виготовлення виробу. А ПР20П можна розшифрувати так :

• П – префікс ступеня шорсткості поверхні.
• Р2О — Тип мастила рухомих частин, що використовується.
• П – Показник рівня шуму.

Решта цифрового індексу позначає :

• Тип підшипника.
• Вказівник серії зовнішнього діаметра та ширини.
• Внутрішній настановний діаметр.
• Конструктивна особливість конкретної моделі.

Клас точності виробу

Цей параметр вказує переважно на сферу застосування виробу. Наприклад, у сучасних автоматизованих верстатах застосовуються лише вироби із вищим класом точності. В інших механізмах, що масово застосовуються, використовуються підшипники з нижчим рівнем якості при виготовленні. Клас точності може бути наступним:

• Нормальний.
• Надвисокий, застосовуваний індекс – 2.
• Особливо високий – 4.
• Високий – 5.
• Підвищений – 6.
• Знижений – від 7 до 8.

Застосування підшипників

Основне призначення цих пристроїв – зниження фактора тертя між рухомими елементами механізму. Можуть застосовуватися в автомобільній та сільськогосподарській промисловості та при виготовленні різного виробничого та побутового обладнання.

Переваги та недоліки конструкції

Перевагами виробів з такою конструкцією насамперед вважається низький коефіцієнт тертя та мала чутливість до змащувальних матеріалів, дешевизна виготовлення

З-поміж мінусів відзначається слабка стійкість до ударних навантажень і неможливість експлуатації в агресивних середовищах і при дуже високих оборотах.