В которых непосредственную нагрузку от вала воспринимает тонкий слой жидкости.
Гидравлические и пневматические подшипники часто используются при высоких нагрузках, высоких скоростях и при необходимости обеспечить точную посадку вала, когда обычные шарикоподшипники создают слишком большую вибрацию, слишком большой шум или не удовлетворяют условиям компактности оборудования или условиям долговечности. Они всё чаще и чаще используются вследствие снижающейся стоимости. Например, компьютерные жёсткие диски , у которых вал электродвигателя посажен на гидравлические подшипники, работают тише, и они дешевле, чем те же диски, содержащие шарикоподшипники.
Принцип действия
Преимущества и недостатки
Преимущества
- Гидравлические и пневматические подшипники, в общем, имеют очень низкие коэффициенты трения - намного ниже, чем у механических подшипников. Основной источник трения - это вязкость жидкости или газа. Поскольку у газа вязкость ниже, чем у жидкости, то газостатические подшипники относятся к числу подшипников с наименьшими коэффициентами трения. Однако, чем меньше вязкость жидкости, тем выше утечки, что требует дополнительных затрат на нагнетание жидкости (или газа) в подшипник. Такие подшипники также требуют применения уплотнений и, чем лучше уплотнение, тем выше силы трения.
- При высоких нагрузках зазор между поверхностями в гидравлических подшипниках изменяется меньше, чем в механических подшипниках. Можно считать, что «жёсткость подшипника» является простой функцией среднего давления жидкости и площади поверхностей подшипника. На практике, когда нагрузка на вал велика и зазор между поверхностями подшипника уменьшается, давление жидкости под валом увеличивается, сила сопротивления жидкости сильно возрастает и таким образом поддерживается наличие зазора в подшипнике.
Однако, в подшипниках с небольшой нагрузкой, таких как подшипники в приводах дисков, жёсткость подшипников качения составляет порядка 10 7 МН / , в то время как в гидравлических подшипниках ~10 6 МН/м. По этой причине для повышения жёсткости некоторые гидравлические подшипники, в частности, гидростатические подшипники, конструируют таким образом, чтобы они имели предварительную нагрузку.
- Вследствие принципа своей работы гидравлические подшипники часто имеют значительную демпфирующую способность.
- Гидравлические и пневматические подшипники, как правило, работают тише и создают меньшие вибрации , чем подшипники качения (вследствие более равномерно распределённых сил трения). Например, жёсткие диски , изготовленные с использованием гидравлических (пневматических) подшипников, имеют уровень шума подшипников/двигателей порядка 20-24 дБ , что не намного больше, чем фоновый шум в закрытой комнате. Диски с подшипниками качения как минимум на 4 дБ более шумные.
- Гидравлические подшипники дешевле обычных подшипников при одинаковых нагрузках. Гидравлические и пневматические подшипники достаточно просты по конструкции. В противоположность этому подшипники качения содержат в себе ролики или шарики, имеющие сложную форму и требующие высокой точности изготовления - очень трудно изготовить идеально круглые и гладкие поверхности качения. В механических подшипниках на высоких скоростях вращения поверхности деформируются вследствие центробежной силы, а гидравлические и пневматические подшипники являются самокорректирующимися по отношению к малым отклонениям в форме деталей подшипника.
- Гидростатические и многие пневматические подшипники более сложны и дороги, чем гидродинамические, вследствие наличия насоса .
Недостатки
- В гидродинамических подшипниках обычно рассеивается больше энергии, чем в шарикоподшипниках.
- Рассеивание энергии в подшипниках, а также жёсткость и их демпфирующие свойства очень сильно зависят от температуры, что усложняет разработку подшипников и их работу в широком температурном диапазоне.
- Гидравлические и пневматические подшипники могут внезапно заклинивать или разрушаться в критических ситуациях. Шарикоподшипники чаще выходят из строя постепенно, этот процесс сопровождается появлением слышимых посторонних шумов и люфта.
- Дисбаланс вала и других деталей в гидравлических и пневматических подшипниках больше аналогичного дисбаланса в шарикоподшипниках, что приводит к возникновению более сильной прецессии , ведущей к сокращению срока службы и подшипника и ухудшению его показателей качества [ ] .
- Ещё одним недостатком гидравлических и пневматических подшипников являются утечки жидкости или газа наружу подшипника; удержание жидкости или газа внутри подшипника может представлять значительные трудности. Цапфы гидравлических и пневматических подшипников часто устанавливают по две и по три друг за другом во избежание утечек с одной из сторон. Гидравлические подшипники, в которых используется масло, не применяются в тех случаях, когда утечки масла в окружающую среду недопустимы, или когда их обслуживание экономически нецелесообразно.
Применение гидродинамических подшипников
Гидродинамические подшипники получили наиболее широкое применение в машинах благодаря простоте конструкции, хотя в периоды пуска и остановки, на малых оборотах они работают в условиях граничного смазывания или даже «сухого» трения.
- Один из главных примеров гидродинамического режима трения из повседневной жизни - подшипники коленчатого и распределительного валов двигателя внутреннего сгорания, в которых при его работе за счёт вязкости масла и быстрого вращения вала постоянно удерживается масляный клин. Основной износ вала происходит в момент пуска и остановки двигателя, когда обороты вала недостаточны для поддержания масляного клина и трение переходит в граничное.
- В прецизионных современных станках, работающих при небольших нагрузках, особенно в шлифовальных
- Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных жёстких дисках даёт возможность регулировать скорость вращения шпинделей в широком диапазоне, уменьшить шум и влияние вибраций на работу устройств, тем самым позволяя увеличить скорость передачи данных и обеспечить сохранность записанной информации, а также - создать более компактные жёсткие диски (0,8-дюймовые). Однако имеется и ряд недостатков: высокие потери на трение и, как следствие, пониженный коэффициент полезного действия (0,95 … 0,98); необходимость в непрерывной смазке; неравномерный износ подшипника и цапфы; использование для изготовления подшипников дорогих материалов.
- В насосах, например, в циркуляционном насосе реактора РБМК -1000.
- В вентиляторах для охлаждения персонального компьютера. Использование такого вида подшипников позволяет уменьшить шум и повысить эффективность системы охлаждения. Даже на начальном этапе гидродинамический подшипник работает тише, чем подшипник скольжения. После окончания определённого периода эксплуатации он не теряет своих акустических свойств и не становится более шумным, в отличие от других подшипников.
Применение газодинамических подшипников
Примечания
Литература
- Металлорежущие станки: Учебник / В. Э. Пуш, Москва: Машиностроение, 1986.- 564 с
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.
Постоянный адрес статьи:
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: Указание имени автора того или иного изменения гарантируется!
Внимание! Доступна новая версия статьи! Подробнее: http://www.prompk.ru/ntn-snr/e/about_bearings/about_bearing.htm
Обсуждение новой версии статьи: http://www.liveinternet.ru/users/prompk_ru/post205546614/
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.
В настоящее время широко находят применение подшипники:
контактные (имеющие трущиеся поверхности) - подшипники качени я и скольжения ;
бесконтактные (не имеющие трущихся поверхностей) - магнитные подшипники .
По виду трения различают:
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.
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;
газовое – поверхности вала и подшипника разделены слоем газа , трение минимально.
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; Углерод; Полимеры: PTFE, нейлон и полиэтилен, Жиры, мыло, воск (стеариновая кислота), Керамика и металлокерамика. |
|
|
Жидкостная |
Гидродинамическая смазка: толстослойная и
эластогидродинамическая;
|
|
Тонкопленочная |
Смешанная смазка (полужидкостная); Граничная смазка. |
|
Газодинамическая смазка |
Существует большое количество конструктивных типов подшипников скольжения : самоустанавливающиеся, сегментные, самосмазывающиеся и т.д.
|
|
|
|
|
|
|
г ) |
|
а - внешний вид,
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 шпинделейв 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 |
Однократные биения |
Персональный компьютер, сервер |
|||
|
Высокие скорости вращения |
|||||
|
Низкий уровень шума |
Низкий уровень шума |
Пользовательский компьютер (нетбуки, SOHO) |
|||
|
Низкое потребление тока |
Низкий крутящий момент |
||||
|
Устойчивость к ударам |
Устойчивость к ударам |
Мобильные компьютеры (ноутбуки) |
|||
|
Безотказность |
Устойчивость к заклиниванию |
Все компьютеры |
|||
|
Жесткость |
Жесткость |
||||
Примечание:
* - 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.
|
|
|
|
|
г) д) |
||
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 |
|||
|
радиальная |
осевая |
комбинированная |
|||
|
Шариковый радиальный |
|||||
|
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 |
|||||
|
С коротким цилиндрическими роликами с бортами на противоположных сторонах наружного и внутреннего колец |
|||||
|
Радиальный игольчатый |
|||||
|
Сферический роликовый |
|||||
|
Конический роликовый |
|||||
|
Упорный шариковый |
|||||
|
Упорный с коническими роликами |
|||||
|
Упорно-радиальный роликовый сферический |
Примечание:
* - 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.
e )
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 работойна 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;
высокая стоимость при мелкосерийном производстве уникальных по размерам подшипников.
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:
Электростатические;
на постоянных магнитах;
активные магнитные;
LC- резонансные;
индукционные;
кондукционные;
диамагнитные;
Сверхпроводящие;
Магнитогидродинамические.
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) |
а - схема компрессора с подшипниками качения,
б - схема компрессора с магнитными подшипниками
Применение магнитных подшипников дает возможность сделать конструкцию более жесткой, что, например, позволяет уменьшить динамический прогиб вала при высоких частотах вращения
В настоящие время для АМП идет создание международного стандарта, для чего был создан специальный комитет ISO TC108/SC2/WG7.
АМП могут эффективно применяться в следующем оборудовании :
Турбокомпрессоры и турбовентиляторы;
Турбомолекулярные насосы;
Электрошпиндели (фрезерные, сверлильные, шлифовальные);
Турбодетандеры;
газовые турбины и турбоэлектрические агрегаты;
инерционные накопители энергии.
Шпиндели для вакуумных машин с активными магнитными подшипниками
Однако АМП требуют сложную и дорогостоящую аппаратуру управления, внешнего источника электроэнергии, что снижает эффективность и надежность всей системы. Поэтому идут активные работы по созданию пассивных магнитных подшипников (ПМП), которые не требуют сложных систем регулирования: например, на основе высокоэнергетических постоянных магнитов NdFeB (неодим-жедезо-бор).
Пассивный магнитный подшипник на основе высокоэнергетических постоянных магнитов
1
) Albert Kascak
,
Robert Fusaro
&
Wilfredo Morales. Permanent
Magnetic Bearing for Spacecraft Applications. NASA/TM-2003-211996;
2)
Ball and Roller Bearings.
Сat.
№2202.
NTN, 2001;
3)
Care andMaintenanceof Bearings.
Сat.
№
3017. NTN;
4) Henrik Strand. Design, Testing and Analysis of Journal Bearings for
Construction Equipment. Department of Machine Design. Royal Institute of
Technology. Stockholm, Sweden, 2005;
5) ISO Standardization for Active Magnetic Bearing Technology. Published 2005 ;
6)
Kazuhisa Miyoshi. Solid
Lubricants and Coatings for Extreme Environments:
State-of-the-Art Survey. NASA, 2007
;
7) Needle Roller Bearings. Cat.№ 2300-VII/E. NTN;
8) Needle Roller Bearing Series General Catalogue. IKO;
10
) Lei Shi, Lei Zhao, Guojun Yang и др.
DESIGN AND EXPERIMENTS OF THE ACTIVE MAGNETIC
BEARING SYSTEM FOR THE HTR-10. 2nd International Topical Meeting on HIGH
TEMPERATURE REACTOR TECHNOLOGY
. Beijing, CHINA, September 22-24, 2004;
11)
Linear Motion Rolling Guide Series General
Catalogue
, IKO
;
12
) Precision Rolling Bearings. Cat
.№ 2260-II/E. NTN;
13
) Spherical Plain
Bearings. Сat.№5301-II/E. NTN;
14) Torbjorn A. Lembke. Induction
Bearings. A Homopolar Concept for High Speed Machines. Electrical Machines and
Power Electronics. Department of Electrical Engineering. Royal Institute of
Technology.
Stockholm, Sweden,
2003
;
15
) Анурьев В.И.
Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001;
16) Журавлев Ю. Н. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение. -
СПб.: Политехника, 2003
;
17
) Орлов П.И. Основы конструирования/Справочно-методическое пособие в 2-х книгах. М.: Машиностроение, 1988;
18) Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения. Справочник-каталог. М: Машиностроение, 2003.
Гидродинамический подшипник – это машиностроительный узел. Основная нагрузка внутри этого элемента приходится на тонкий слой, состоящий из изолирующей смазывающей жидкости. В конструкцию она нагнетается при помощи смазываемого вала. Такие изделия часто называются ещё гидравлическими.
Об особенностях применения механизма
Это достаточно надёжные и простые конструкции, благодаря чему они и получили такое широкое распространение. Состоят они всего из двух элементов: внешнее и внутреннее кольцо тороидальной формы. В местах стыков имеются уплотнения с максимальной герметичностью. Изделия отличаются минимальными эксплуатационными затратами, либо вообще полным их отсутствием. Кроме того, при изготовлении они предъявляют более низкие требования к качеству и точности работы, по сравнению с шарико-, роликоподшипниками. И шума такие подшипники издают меньше, чем обычные подшипники качения. То же самое касается вибраций, их уровень минимален. В ряде случаев такие конструкции обладают неплохими вибродемпфирующими свойствами.
Есть ли недостатки?
Они не обходятся без своих недостатков, как и другие механизмы. Потери энергии у этих деталей бывают значительными. Они обычно зависят от температурных режимов в окружающей среде. Очень сложно рассчитать оптимальный температурный уровень, при котором негативное воздействие сведётся к минимуму. При внештатных ситуациях именно гидродинамические подшипники чаще подвержены авариям, чем другие узлы. Они так же чувствительны к неточности при изготовлении валов, других аксессуаров в системе. Это надо учитывать, ещё проводя первый расчёт.В процессе эксплуатации есть вероятность утечки рабочей среды. Потому часто устанавливают две и больше цапфы с обеих сторон, чтобы возможные утечки предотвратить.
Немного о принципе действия
Такие подшипники в общем случае делятся на несколько видов:- Гидростатические.
- Газо- или гидродинамические. Расчёт у каждой разновидности будет своим.
- Свободная подача смазки.
- Достаточная скорость вращения.
- Геометрия.
Срок службы подшипника уменьшается, если такое происходит достаточно часто. И энергия уходит в больших количествах. Для предотвращения подобных проблем часто ставят дополнительный внешний насос, либо вторичный подшипник. Они включаются в работу в момент запуска, либо торможения системы. Расчёт это так же берёт во внимание.Антифрикционные и износостойкие материалы способны уменьшать износ деталей. Иногда валы окружаются не обычными жёсткими втулками, а несколькими упругими лепестками. Используется и разрезное кольцо из пружинящей фольги, на упругой опоре. Такая конструкция помогает равномерно распределить нагрузку по всем деталям.
Какие ошибки механики допускают чаще всего во время ремонта?
- Они часто используют тормозные жидкости, параметры которых для этих систем не подходят.
- Внутрь механизма во время работы попадает грязь.
- Используются смазки или чистящие средства, способные повредить соединение.
- Неправильно проводится прокачка системы. Например, много раз нажимают на педаль сцепления во время прокачки. В руководстве по ремонту всегда написано, что это надо делать только один раз.
- Попытка прокачки внутренних цилиндров вручную. Из-за этого детали просто ломаются.
- Устанавливают новое уплотнения, хотя элементы старого ещё остались внутри. Из-за этого гидравлическая жидкость не может течь в обратном направлении. Что приводит к утечкам, повреждению нового механизма.
- Перетягиваются фиксирующие болты.
- Неравномерная установка уплотнения. Из-за этого цилиндр начинает наклоняться. Расчёт становится неточным.
Подшипники скольжения и их расчёт
Характер трения – основной параметр, который влияет на расчёт . Трение скольжения бывает трёх основных разновидностей:- Жидкостное.
- Смешанное
- Граничное.
Ещё о некоторых особенностях подшипников скольжения
По сравнению с подшипниками качения, подшипники скольжения проще и доступнее в изготовлении. Они обладают бесшумностью, постоянным параметром жёсткости. В режиме любой смазки долгое время работают практически без износа. Расчёт индивидуальный на это не влияет. Но система смазки у них достаточно сложная для обеспечения жидкостного трения, для некоторых это серьёзный недостаток. Кроме того, они требуют обязательного применения цветных металлов. Среди минусов стоит отметить так же увеличенные размеры в осевом направлении, повышенные пусковые моменты.О конструкциях и материалах
Подшипник скольжения – это корпус и вкладыш, собранные в одной конструкции. Она более простая, чем у тех же подшипников качения. Корпус выпускается разъёмным или цельным. Разъёмные корпуса скрепляются болтами или шпильками. В виде втулки выполняется вкладыш. Если корпус неразъёмный, эта деталь будет выглядеть как две отдельные половинки, верхняя и нижняя. Втулка просто запрессовывается в корпус. Самоустанавливающиеся подшипники используют, если есть вероятность появления повреждений на валу, либо при невозможности точного монтажа механизма. Или используются скольжения.
При изготовлении конструкции скольжения используются следующие материалы:
- Пластмасса
- Чугун
- Бронза
- Сферические.
- Плоские.
- Конические.
- Цилиндрические. Это тоже важно для тех, кто проводит расчёт.
Распространены два способа создания «поддерживающего » давления:
статический (гидростатический ) и гидродинамический . В соответствии с этим различают гидростатический и гидродинамический подшипники жидкостного трения. В гидростатических подшипниках давление в поддерживающем слое смазочного материала создают насосом, подающим материал в зазор между цапфой и подшипником. Эти подшипники требуют для нормальной работы сложной гидросистемы. Гидродинамические подшипники получили большее распространение. В них смазочный материал следует подавать только в зону низкого давления откуда вращающейся цапфой он нагнетается вниз, образуя клиновой поддерживающий слой. Проходя через узкий участок радиального зазора, часть смазочного материала удаляется в торцовый зазор между цапфой и подшипником. Другая его часть вытекает в торцовый зазор поверх цапфы, охлаждая подшипник. Удельная нагрузка на подшипник p=F r /(ld).
73. Конструкции подшипников скольжения и материалы деталей. Подшипники скольжения состоят из двух основных частей: корпуса и подшипниковой втулки (вкладыша). Применение вкладышей позволяет изготовлять детали корпусов из дешевых материалов и облегчает ремонт. В малогабаритных и неответственных подшипниках вкладыши иногда отсутствуют, их назначение в этом случае выполняют корпуса. Наиболее распространены опоры с неподвижной осью б) и с подвижной осью в) В механизмах используют опоры на центрах и опоры на кернах г, д)Керны изготовляют в форме цилиндрических осей диаметром 0,25...2 мм, их конические концы закругляют по сферической поверхности радиусом rк = 0,01...0,2 мм. Опоры механизмов и машин условно можно подразделить на автономные и встроенные. Автономные опоры изготовляют по стандартам в разъемном и неразъемном исполнениях. Подшипники с неразъемным корпусом сравнительно просты и дешевы, но сложны при монтаже. Это ограничивает область их использования. Разъемные подшипники широко применяются в различных конструкциях. Он состоит из: корпуса 1 , крышки 2, вкладыша 3, крепежных болтов с гайками 4 и масленки 5. Подшипниковые вкладыши выполняют цилиндрическими без бурта для радиальной нагрузки или с буртом для восприятия осевой и радиальной сил. Их изготовляют неразъемными и разъемными Разъем вкладыша рекомендуется выполнять в плоскости, перпендикулярной радиальной нагрузке., а разъем корпуса - ступенчатым. Уступ в ступенчатом разъеме препятствует поперечному сдвигу крышки относительно корпуса подшипника. Смазывание осуществляют различными смазочными материалами с помощью колпачковых или капельных масленок.
74. Общие сведения Классификация подшипников качения. Подшипники качения являются наиболее распространенным видом опор деталей механизмов и машин. В отличие от подшипников скольжения в них реализовано трение качения между деталями: наружным 1 и внутренним 2 кольцами, телами качения 3 , расположенными между кольцами. Для предохранения тел качения от соприкосновения между собой их отделяют друг от друга сепаратором 4.
Тела качения перемещаются по тщательно обработанным беговым дорожкам А , выполненным на кольцах. Преимущества подшипников качения перед подшипниками скольжения :1)малые осевые габариты, 2)малое сопротивление пуску и вращению, 3)простота обслуживания, 4)низкая стоимость, 5)взаимозаменяемость. Недостатки : 1)большие радиальные габариты и сложный монтаж, 2)меньшая радиальная жесткость,3)низкая долговечность при высоких оборотах (из-за перегрева) и др. Классификация подшипников. 1)По форме тел качения подшипники подразделяют на шариковые и роликовые по форме роликов а)с коротким и и длинными цилиндрическими роликами, б)с коническими в)бочкообразными г)игольчатыми д)и витыми роликами). 2)По направлению воспринимаемых сил подшипники разделяют на: а)радиальные , воспринимающие преимущественно радиальные нагрузки, б)радиально-упорные , воспринимают действие радиальных и осевых нагрузок; в)упорно-радиальные , воспринимают осевую нагрузку при незначительной радиальной нагрузке; г)упорные , воспринимающие только осевые силы По способности самоустанавливаться подшипники подразделяют на не самоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся , допускающие поворот оси внутреннего кольца по отношению к оси наружного кольца. По числу рядов тел качения различают подшипники однорядные , двухрядные и четырехрядные . Подшипники одного и того же диаметра отверстия подразделяют на серии : по габаритным размерам наружного диаметра сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю и тяжелую, а в зависимости от ширины они подразделяются на: особо узкую, узкую, нормальную, широкую, особо широкую.
75. Статическая грузоподъёмность подшипников. Статической грузоподъемностью подшипника называют нагрузку Со (радиальную и осевую), которая вызывает общую остаточную деформацию наиболее нагруженного тела качения. Значения С о для подшипников различных типов и серий даны в справочниках. Если подшипник нагрузить одновременно радиальной F r и осевой F a силами, и принять, что осевая сила равномерно распределена между телами качения, то используя схему нагружения, можем найти величину статической эквивалентной нагрузки по формуле F сэ =x 0 F r +Y 0 F a , где Х 0 и У 0 коэффициенты радиальной и осевой сил. Значения коэффициентов Х о и Y о для подшипников различных типов приведены в справочниках. Для любого подшипника одинаковая статическая эквивалентная нагрузка может быть получена при различных соотношениях сил F r и F a Подшипник подбирают из условия F сэ ≤C 0 если F сэ >F r при F сэ ≤F r принимают F сэ =F r .
76. Динамическая грузоподъемность подшипников . Под динамической грузоподъемностью С подшипников понимают постоянную радиальную нагрузку (в Н), которую подшипник с одним неподвижным кольцом может воспринимать в течение номинальной долговечности в один миллион оборотов. Учитывая условие прочностной надежности подшипника долговечность подшипника можно представить в виде L=(C/F) q ≤L p , где L - номинальная долговечность подшипника (млн. оборотов); С - динамическая грузоподъемность (Н); q - показатель степени кривой усталости подшипника; Lp = 6 - расчетная долговечность подшипника, (млн. оборотов) п - частота вращения кольца, (мин-1); Lh - расчетная долговечность подшипника, (час). Показатель степени q = 3 - для шарикоподшипников и q = 3,33 - для роликоподшипников. Значения динамических грузоподъемностей С для подшипников различных типов и серий приведены в справочниках.
№ 77 Виды изделий тредования к ним. Стадии разработки машин.
Совокупность деталей предназначенных для совместной работы, называют сборочной единицей (узлом ). :подшипник, узел опоры, редуктор и т. п. Несмотря на различие машин, детали и узлы в них в основном одинаковые: различные соединения (резьбовые, сварные, и др.), передачи (зубчатые, винтовые и др.) валы, муфты, и тд. Требования, предъявляемые к изделиям
Работоспособность - одно из важнейших требований критерии: прочностью( сопротивление деталей машин разрушению), жесткостью (способность деталей сопротивляться изменению формы), износостойкостью (способность деталей сопротивляться изнашиванию, т. е. процессу разрушения и отделения материала с поверхности
твердого тела)., вибростойкостью .
СТАДИИРАЗРАБОТКИ МАШИН
Первая стадия - разработка технического задания (ТЗ )- документа, содержащего наименование, основное назначение, технические требования, показатели качества, экономические показатели и специальные требования заказчика к изделию.
Вторая стадия - разработка технического предложения (ТП )- совокупности КД , обосновывающих целесообразность разработки изделия на основе предложений в ТЗ , рассмотрения вариантов решений. ТП утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком.
Третья стадия - разработка эскизного проекта (ЭП )-совокупности КД , содержащих принципиальные конструкторские решения, дающих представление об устройстве изделия, принципе действия, размерах и основных параметрах. Сюда входит пояснительная записка с необходимыми расчетами.
Четвертая стадия - разработка технического проекта - совокупности КД - окончательное решение с полным представлением об устройстве изделия. рассматриваются вопросы надежности узлов, соответствие техники безопасности, условиям хранения и транспортирования и т. д.
Пятая стадия - разработка рабочей документации (РД )- совокупности документов, содержащих чертежи что бы по ним можно было изготовлять изделия и контролировать производство и эксплуатацию. На этой стадии разрабатываются оптимальные конструкции деталей.