Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования
Классификация деталей и узлов машин
Виды нагрузок, действующие на детали машин
Требования к жесткости деталей машин
Теплостойкость
Классификация соединений и критерии
их работоспособности
Соединения внахлестку
Соединение деталей с гарантированным натягом
Материалы резьбовых соединений
Резьбовые соединения
Расчет винтовых соединений
Расчет винтов, подверженных
переменной нагрузке
Соединение штифтами
Фрикционные передачи
Передачи с цилиндрическими и
коническими катками
Классификация вариаторов
Торовый вариатор
Основы расчета прочности фрикционных пар
Ременные передачи
Клиновые ремни
Силы и напряжениия в ремнях
Передача без натяжного ролика
Кинематика ременных передач и
критерии расчета
Расчет ременных передач
Зубчатые передачи
Виды разрушения зубьев
Расчет зубьев прямозубых цилиндрических
колес на изгиб
Передачи коническими зубчатыми колесами
Расчет конических колес
Червячные передачи
Конструкция червячных редукторов
Причины выхода из строя червячных передач
Глобоидные передачи
Основные параметры цепных передач
Передачи винт – гайка
Ориентировочный и приближенный расчет валов
Уточненный расчет валов
Расчет валов на жесткость
Основные типы подшипников качения,
их характеристика
Трение и смазка в подшипниках скольжения
Виды несоосности валов
Расчет муфты
Конструкция и расчет упругих муфт
Управляемые или сцепные муфты
Конические муфты. Расчет
Цилиндрические шинно-пневматические муфты
Автоматические самоуправляемые муфты
Пружины
 

Подшипники скольжения, общие сведения, применение. Трение и смазка в подшипниках скольжения

Назначение и классификация. Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и сохраняют заданное положение оси вращения вала. Во избежание снижения к. п. д. механизма потери в подшипниках должны быть минимальными. От качества подшипников в значительной степени зависят работоспособность и долговечность машин.

Подшипники классифицируют по виду трения и воспринимаемой нагрузке. По виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника; подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредством установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала. По воспринимаемой нагрузке различают подшипники: радиальные — воспринимают радиальные нагрузки; упорные — воспринимают осевые нагрузки; радиально - упорные — воспринимают радиальные и осевые нагрузки.

Все типы  подшипников широко распространены.

Общие сведения о подшипниках скольжения

Опорный участок вала называют цапфой. Форма рабочей поверхности подшипника скольжения так же, как и форма цапфы вала, может быть цилиндрической, плоской, конической или шаровой. Цапфу, передающую радиальную нагрузку, называют шипом, если она расположена на конце вала, и шейкой при расположении в середине вала. Цапфу, передающую осевую нагрузку, называют пятой, а опору (подшипник) — подпятником.

Подпятники работают обычно в паре с радиальными подшипниками. Большинство радиальных подшипников может воспринимать также и небольшие осевые нагрузки (фиксируют вал в осевом направлении). Для этого вал изготовляют ступенчатым с галтелями, а кромки подшипника закругляют. Подшипники с конической поверхностью применяют редко. Их используют при небольших нагрузках в тех случаях, когда необходимо систематически устранять зазор от износа подшипника с целью сохранения точности механизма. Для этого на валу устанавливают коническую втулку, положение которой регулируют гайками. Также редко применяют и шаровые подшипники. Эти подшипники допускают перекос оси вала, т. е. обладают свойством самоустановки. Их применяют преимущественно как шарниры в рычажных механизмах с периодическим поворотом в пределах ограниченных углов.

Основным элементом подшипника является вкладыш 1 с тонким слоем антифрикционного материала на опорной поверхности. Вкладыш устанавливают в специальном корпусе подшипника 2 или непосредственно в корпусе машины (станине, раме и т. д.).


Область применения подшипников скольжения в современном машиностроении сократилась в связи с распространением подшипников качения. Область применения:

 1) разъемные подшипники, необходимые по условиям сборки, например, для коленчатых валов;

 2) высокоскоростные подшипники (у>30 м/с), в условиях работы которых долговечность подшипников качения резко сокращается (вибрации, шум, большие инерционные нагрузки на тела качения);

  3) подшипники прецизионных машин, от которых требуется особо точное направление валов и возможность регулировки зазоров;

4) подшипники, работающие в особых условиях (воде, агрессивных средах и т. п.), в которых подшипники качения неработоспособны из-за коррозии;

5) подшипники дешевых тихоходных механизмов и некоторые другие.

Работа трения является основным показателем работоспособности подшипника. Трение определяет износ и нагрев подшипника, а также его к. п. д. Для уменьшения трения подшипники скольжения смазывают. В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трение. Схематизированное представление об этих режимах дает рисунок.

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина h которого больше суммы высот Rz шероховатостей поверхностей (разделяющий слой масла изображен толстой линией):

.  (1)

При этом условии масло воспринимает внешнюю нагрузку, предотвращая непосредственное соприкасание рабочих поверхностей, то есть их износ. Сопротивление движению в этом случае определяется только внутренним трением в смазочной жидкости. Значение коэффициента жидкостного трения находится в пределах 0,001...0,005 (что может быть меньше коэффициента трения качения).

При полужидкостном трении условие (1)не соблюдается, в подшипнике будет смешанное трение —одновременно жидкостное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущиеся поверхности покрыты тончайшей пленкой смазки, образовавшейся в результате действия молекулярных сил и химических реакций.

Толщина масляного слоя возрастает с увеличением вязкости масла и угловой скорости цапфы. С увеличением нагрузки толщина масляного слоя уменьшается.

Для образования режима жидкостного трения необходимо соблюдать следующие основные условия:

 1) между скользящими поверхностями должен быть зазор клиновой формы;

 2) масло соответствующей вязкости должно непрерывно заполнять зазор;

скорость относительного движения поверхностей должна быть достаточной для того, чтобы в масляном слое создалось давление, способное уравновесить внешнюю нагрузку.

При определенных условиях в качестве смазывающей жидкости можно применять воду и даже воздух, что и используют на практике.

Режим жидкостного трения нарушается, если значения w и р выходят за допускаемые пределы (например, в периоды пусков и остановок). При переменных режимах нагрузки меняется hmin, а следовательно, и положение оси вала. Это может служить причиной вибраций. Достоинства подшипников скольжения по сравнению с подшипниками качения снижаются при переменных режимах нагрузки, частых пусках и остановах.

Смазка подводится в подшипник по ходу вращения цапфы в том месте, где отсутствует гидродинамическое давление р, чаще всего сверху или сбоку. Подвод смазки в зону давления значительно уменьшает несущую способность подшипника. На рисунке эпюра давления разорвана в месте подвода смазки, так как давление в подводящем канале всегда мало по сравнению с давлением в зазоре подшипника.

По длине цапфы масло распределяется с помощью смазочных канавок, сообщающихся с подводным каналом. Смазку подают в подшипник самотеком с помощью специальных устройств (фитильные и капельные масленки, смазочные кольца и т. д.) или под давлением с помощью насосов (плунжерных, шестеренчатых и т. д.).


Для тихоходных тяжелых валов, от которых требуется малое сопротивление вращению, а режим гидродинамического трения обеспечить не удается, применяют гидростатические подшипники. В этих подшипниках несущий масляный слой образуют путем подвода масла под цапфу от насоса. Давление насоса подбирают таким, чтобы цапфа всплывала в масле.

Детали машин и основы конструирования