детали машин реферат. дм реферат. Подшипники качения и скольжения. Классификация виды отказов, расчеты
 Скачать 67.13 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ «ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт Авиамашиностроения и транспорта Кафедра конструирования и стандартизации в машиностроении Реферат на тему: «Подшипники качения и скольжения. Классификация виды отказов, расчеты» Выполнил: студент группы НДДБз 18-1 Бородин В.Д. Номер зачетной книжки:18150368 Проверил: канд. техн. наук, доцент Королев П.В. Иркутск 2022г. Содержание Введение 1.Подшипники качения 1.2.Расчет подшипников качения 2.Подшипники скольжения 2.1.Расчет подшипников скольжения Список литературы Введение Подшипник (от «под шип») - сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции Подшипники используются с древних времён. В зависимости от условий эксплуатации механизмов и машин (скорость движения, нагрузки, температура окружающей среды, фин. затраты) выбираются при помощи расчета определённые типы подшипников которые изготавливаются из различных материалов. Назначение подшипника - уменьшение трения между движущейся и неподвижной частями механизма, т.к. с трением связаны износ, нагрев и потеря энергии. 1.Подшипники качения. По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов: подшипники качения; подшипники скольжения;  Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без 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. В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали. Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большее число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению. В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые - чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника. Тела качения контактируют с наружным и внутренним кольцом, что при вращении приводит к трению проскальзывания. Потери энергии связаны с трением скольжения тел качения о сепаратор, внутренним трением в материале контактирующих тел (упругие деформации), сопротивлением смазки. Классифицируются: -по телам качения: шариковые, роликовые (цилиндрические, конические, игольчатые, витые, бочкообразные, бочкообразные конические). -по типу нагрузки: радиальные (нагрузка перпендикулярно оси вращения); радиально-упорные (нагрузка перпендикулярно и вдоль оси вала); упорные (нагрузка вдоль оси вала); линейные (обеспечивают движение вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или не возможно); шариковые винтовые передачи (сопряжение винт-гайка через тела качения). -по числу тел качения (одно-, двух- и многорядные). - по способности компенсировать несносность вала и подшипника (обычные и самоустанавливающиеся). В шарикоподшипниках - точка контакта (меньше коэффициент трения). В роликоподшипнике - линия контакта (больше коэффициент трения). Поэтому при одинаковых габаритах шарикоподшипники допускают большую скорость вращения, но воспринимают меньшую нагрузку, чем роликоподшипники. Достоинства подшипников качения: -высокая скорость вращения; -выдерживают большие нагрузки; -небольшая ширина (осевой размер); -умеренные требования по смазке; -большой диапазон рабочих температур (спец подшипники до 1000ос). Недостатки подшипников качения: -высокая стоимость; -сложность в изготовлении; -большие радиальные размеры. Применяемые материалы: В основном подшипники изготавливают из высокоуглеродистой низколегированной стали (наружные и внутренние кольца, тела качения подвергаются закалке), низкоуглеродистой стали, латунь (сепаратор, защитные шайбы). Для работы при динамической нагрузке кольца и ролики изготавливают из низкоуглеродистой низко/средне легированной стали, подвергаемой поверхностному насыщению углеродом, т.е. цементацией (структура цементит): поверхностный слой после закалки и отпуска твёрдый, износостойкий, а сердцевина вязкая, упругая (такие подшипники используются в прокатных станах, буксовых узлах ж.д. вагонов, шасси самолётов). В последнее время применяются и другие материалы: керамика, фторопласт, текстолит. Высокие нагрузки, неправильная установка и плохая герметизация приводит к дефектам (выкрашивание, износ колец и тел качения; разрушение сепаратора) и выходу подшипника из строя. Расчет проводится для подбора подшипника по статической, динамической нагрузке при определённой скорости вращения, и др. характеристик. Технические параметры (размеры, качество поверхности, твёрдость и материалы деталей подшипников) и эксплуатационные характеристики (скорость об/мин, нагрузка, температурный режим) определяются различными ГОСТ. В обозначении указывается диаметр отверстия, тип и конструктивные особенности, материал. 1.2Расчет подшипников качения. Выполняют расчет подшипников на долговечность по усталостному выкрашиванию и на предотвращение возникновения пластических деформаций. При постоянном режиме расчет подшипников ведут по эквивалентной динамической нагрузке с учетом характера и направления действующих сил. Принимают такую эквивалентную нагрузку, при которой обеспечивается та же долговечность подшипника, что и в действительных условиях нагружения. Для радиальных и радиально-упорных Р = (XVFr + YFa) Kб KТ, где Fr, Fa – соответственно радиальная и осевая нагрузки на подшипник, Н; Х, Y - коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок; V - Коэффициент вращения: при вращении внутреннего кольца V = 1, наружного - V = 1,2; Кб - коэффициент безопасности: Кб = 1 при спокойной нагрузке, Кб = 2,5…3 при сильных ударах; КТ – температурный коэффициент, при нагреве подшипникового узла до 125° С КТ = 1. Грузоподъемность подшипников характеризуется базовой динамической грузоподъемностью С и базовой статической грузоподъемностью С0. Под базовой динамической грузоподъемностью подшипника понимают радиальную или осевую нагрузку, которую он может выдержать при долговечности в 1 млн. оборотов. Базовой считают долговечность при 90-процентной надежности. Расчетная долговечность выражается числом его оборотов L (в миллионах) или часов работы LH, при которых на рабочих поверхностях у 90 % подшипников из партии не должно появляться признаков усталости металла (выкрашивания, отслаивания). Долговечность подшипника определяют по эмпирическим зависимостям:  и  , где С - динамическая грузоподъемность подшипника, кН; Р - динамическая эквивалентная нагрузка, кН; р - показатель степени, равный 3 для шарикоподшипников и 10/3 для роликоподшипников; n - частота вращения подшипника, мин-1. 2.Подшипники скольжения. Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника. По направлению воспринимаемых нагрузок подшипники скольжения разделяют на две основные группы: радиальные, предназначенные для восприятия нагрузок, перпендикулярных к оси вала, и упорные для восприятия осевых нагрузок. При совместном действии радиальных и относительно небольших осевых нагрузок преимущественно применяют совмещенные опоры, в которых осевые нагрузки воспринимаются торцами вкладышей. Применяют также подшипники скольжения вместе с подпятниками качения. Для работы без износа или с малым износом подшипники должны смазываться. Доминирующее распространение имеют подшипники с жидкостной смазкой, которым в общей части посвящена настоящая глава. Применяют также подшипники из самосмазывающихся материалов, с твердосмазочными покрытиями, с пластичными и газообразными смазочными материалами. Для того чтобы между трущимися поверхностями мог длительно существовать масляный слой, в нем должно быть избыточное давление, которое самовозникает в слое жидкости при вращении цапфы (гидродинамическая смазка) или создается насосом (гидростатическая смазка). Основное практическое применение имеют подшипники с гидродинамической смазкой. Классификация подшипников скольжения 1.По направлению воспринимаемой нагрузки: 1)радиальные - воспринимают нагрузку в радиальном направлении 2)упорные (осевые) - воспринимают нагрузку в осевом направлении При совместном действии радиальных и осевых нагрузок применяют совмещенные опоры, в которых осевую нагрузку воспринимают торцы вкладышей или специальные гребни. 2.По принципу образования подъемной силы в масляном слое: 1)гидродинамические - избыточное давление в масляном слое создается за счет затягивания масла в клиновой зазор при относительном движении поверхностей. Более простые, чем с гидростатической смазкой. 2)гидростатические - давление создается насосом. Области применения подшипников скольжения Подшипники скольжения применяются: 1. при ударных и вибрационных нагрузках 2. при особо высоких частотах вращения 3. для точных опор с постоянной жесткостью 4. для опор с малыми радиальными размерами 5. для разъемных опор 6.для особо крупных и миниатюрных опор 7. при работе в экстремальных условиях (высокие температуры, абразивные и агрессивные среды) 8. для неответственных и редко работающих механизмов Подшипники скольжения широко применяют в двигателях внутреннего сгорания, паровых и газовых турбинах, насосах, компрессорах, центрифугах, прокатных станах, в тяжелых редукторах и других машинах. 2.1Расчеты подшипников скольжения. Основными причинами разрушения подшипников скольжения, как сказано выше, является износ и заедание, поэтому основные расчеты сводятся к устранению этих причин. Для оценки работоспособности подшипников, работающих при полужидкостном и граничном трении, служат удельное давление на поверхности подшипника и цапфы вала p и удельная работа сил трения pv, где v - окружная скорость поверхности цапфы. Расчет по удельному давлению гарантирует невыдавливаемость смазки:
где FR – радиальная нагрузка на подшипнике, H; d и l - диаметр и длина подшипника, мм; [p] - давление, выше которого не происходит быстрый износ (вплоть до заедания); в зависимости от материала вкладыша и вала [p] = (2-10) МПа. 7 Этот расчет применим в основном для медленно вращающихся валов или периодически вращающихся, например, в механизмах с ручным приводом и т. п. Расчет по отсутствию заедания гарантирует нормальный тепловой режим и отсутствие заедания. Удельный теплоотвод вычисляют по формуле
где f - коэффициент трения. Так как f - величина постоянная, pv [pv]. Значения [pv], так же как и значение [p], зависят от материала трущихся поверхностей и выбираются по табл. 14.1. Эти значения получены экспериментально в определенных условиях теплоотвода и при соответствующих температурах подшипника. Вышеуказанные два способа расчета пригодны только для граничного и полужидкостного трения.
П р и м е ч а н и е. Значения v следует рассматривать как максимально допустимые. Список литературы ГОСТ 520-2011( Подшипники качения. Общие технические условия); ГОСТ ИСО 4378-1-2001 (Подшипники скольжения. Термины, определения и классификация); Подшипники качения: справочник-каталог/ под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коростошевского. М.: машстрой 1984; Большая Советская Энциклопедия 1978г; Википедия; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||