Подшипник

Подшипник – очень важная деталь, применяемая во многих механизмах – станках, транспортных машинах, подъемном оборудовании и др., определяется как часть опоры вала (или оси). Подшипник конструктивно состоит из одной или нескольких деталей, передающих опорной части усилия от вала (или оси) и обеспечивающих определенный режим вращения.

По принципу работы подшипники подразделяются на две большие группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипник качения – подшипник, в котором между поверхностями вращающейся детали и поверхностью опоры расположены шарики или ролики. Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

1) по направлению воспринимаемой нагрузки;

2) по форме тел качения;

3) по числу рядов тел качения;

4) по способности самоустанавливаться.

Практически повсеместно в различных механизмах применяются подшипники качения следующих видов:

1) радиальные, к которым относятся шариковые однорядные и двухрядные сферические (самоустанавливающиеся); роликовые (с короткими или длинными цилиндрическими роликами – однорядные и двухрядные; двухрядные сферические – самоустанавливающиеся);

2) радиально-упорные, подразделяющиеся на шариковые (однорядные и двухрядные; роликовые (однорядные конические, двухрядные конические и четырехрядные конические);

3) упорные – к ним относятся шариковые (одинарные или двойные), роликовые (с цилиндрическими или коническими роликами и со сферо-коническими роликами). К подшипникам качения относятся также игольчатые и с витыми роликами. Подшипник качения обычно состоит из наружного и внутреннего колец, тел качения (шариков или роликов) и сепаратора (детали, удерживающей тела качения на определенном расстоянии).

Шарикоподшипники радиальные однорядные (относящиеся к подшипникам качения):

1) воспринимают не только радиальные, но и осевые нагрузки – до 70% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки;

2) с успехом используются для чисто осевых нагрузок при высокой угловой скорости, когда упорные подшипники уже неработоспособны;

3) фиксируют вал (или ось) в осевом направлении в обе стороны;

4) при невысоких скоростях допускают относительный перекос валов (или осей) при повышенных радиальных зазорах.

Сферические роликоподшипники качения применяются для комплектации железнодорожных букс; прокатных станов; гребных валов (различных судов); насосов; лесопильных рам; мощных вентиляторов; дымососов; грохотов; редукторов и других машин, где действуют большие радиальные нагрузки и несоосность посадочных мест неизбежна.

Игольчатые подшипники качения применяются для поршневых и шатунных пальцев в буровых станках-качалках, в опорах кривошипно-шатунных и кулисных механизмов, карданах и коробках передач автомобилей, в серьгах рессор и др.

Подшипники качения с витыми роликами применяются в тихоходных узлах, например в рольгангах прокатных станов, в узлах сельскохозяйственных машин, в неответственных узлах тракторов, в опорах трансмиссионных валов металлургического оборудования и др.

Шариковые радиально-упорные подшипники качения применяются в опорах шпинделей металло– и деревообрабатывающих станков, в малых электродвигателях, центрифугах, червячных редукторах в механизмах различных приборов.

Однорядные конические роликоподшипники качения, как правило, устанавливаемые парно для обеспечения фиксации вала, применяются:

1) в колесах самолетов;

2) в железнодорожных буксах;

3) в катках гусеничных тракторов;

4) в опорах шпинделей металлорежущих станков;

5) в зубчатых и червячных редукторах;

6) в коробках передач и других машинах.

Упорные шарикоподшипники качения применяются:

1) в тихоходных редукторах, в том числе и червячных;

2) в опорах крюков подъемных кранов;

3) во вращающихся центрах металлорежущих станков;

4) в поворотных устройствах;

5) в различных домкратах большой грузоподъемности;

6) в опорах шпинделей различных станков и др.

Упорные роликоподшипники качения воспринимают большие осевые нагрузки, но могут работать лишь при малой угловой скорости, применяются:

1) в вертлюгах в установках нефтедобывающей промышленности;

2) в нажимных устройствах прокатных станов;

3) в глобоидных червячных редукторах;

4) в некоторых узлах самолетов и др. Подшипники качения обозначаются следующим образом: 210 – радиальный шариковый однорядный, легкой серии, диаметр отверстия 50 мм; 11 311 – радиальный шариковый сферический двухрядный средней серии, на закрепительной втулке, диаметр отверстия 55 мм.

Подшипник скольжения – подшипник, в котором цапфа непосредственно скользит по опорной поверхности; состоит обычно из втулки, изготовленной из антифрикционного материала и корпуса. Корпус и втулку такого подшипника выполняют неразъемными или разъемными в радиальном направлении, если этого требуют условия сборки деталей. Для компенсации перекосов корпус подшипника скольжения устанавливают в раме на сферической поверхности. Данный подшипник может иметь втулку с буртиком для восприятия осевой силы. Выполняют также подшипники скольжения с конической или сферической рабочей поверхностью, соответствующей поверхности цапфы, при этом они могут работать в условиях сухого, смешанного или жидкостного трения. Жидкостное трение получают либо подачей жидкости под давлением в место взаимодействия рабочих поверхностей (так называемая гидрообъемная смазка), либо за счет клиновидного зазора и относительного вращения деталей (гидродинамическая смазка). Клиновидный зазор, а соответственно, и избыточное давление при вращении цапфы относительно подшипника скольжения получают благодаря разности диаметров цапфы и подшипника, а также придания специальной формы втулке.

Подшипники скольжения подразделяются на две большие группы: металлические и неметаллические. В свою очередь металлические подшипники скольжения делятся на радиальные; упорные (подпятники); радиально-упорные. Подшипники скольжения, устанавливаемые на осях транспортных машин, у которых основная радиальная нагрузка направлена вверх, называются буксами. Радиальные подшипники скольжения выполняются двух видов: неразъемные и разъемные. В свою очередь неразъемные радиальные подшипники скольжения (металлические) изготавливаются в нескольких вариантах:

1) с литым корпусом;

2) фланцевые;

3) гнездовые;

4) корпусные.

Радиальные подшипники скольжения устанавливаются на осях турбин, редукторов, рольгангов, прокатных станов, в опорах шпинделей металлорежущих станков и др.

Упорные подшипники скольжения устанавливаются как на горизонтальных, так и на вертикальных валах, применяются в основном в сочетании с радиальными подшипниками. К большой группе неметаллических подшипников относятся:

1) металлокерамические (изготавливают с использованием бронзографита (цинка от 9 до 10%, графита от 1 до 4%, остальное медь), пористого железа (до 0,2% кремния, до 0,1% углерода, остальное железо), пористого железографита (от 1 до 3% графита, остальное железо);

2) графитовые (для увеличения прочности и грузоподъемности таких подшипников их пропитывают металлами – свинцом, баббитом и др., и также фенолформальдегидными и кремниеорганическими смолами), применяются при сухом или полусухом трении, при повышенной температуре в месте установки (теплостойкость графита достигает +600 °С, в химически активных средах;

3) текстолитовые (изготавливаются из текстолита 2 и 2Б; 3; ПТК и ПТ);

4) из древесно-слоистых пластиков (ДСП), изготавливают из: ДСП-Б; ДСП-В; применяют такие подшипники в осях гидротурбин, прокатных станов (для легких и средних режимов работы), в механизмах затворов плотин и шлюзов, в гидравлических насосах;

5) капроновые, капролоновые фторопластовые;

6) резиновые – применяются в гидротурбинах, насосах, гребных валах, турбобурах и других механизмах при обильной смазке водой (причем вода подается под давлением от 0,5 до 0,75 атмосфер (от 5 до 75 Па).

Ползун

Ползун – звено какого-либо механизма, образующее поступательную пару со стойкой. Конструктивные исполнения ползуна разнообразны. Во многих случаях ползун образует с другим подвижным звеном вращательную пару (например, кривошипно-ползунный механизм). Кроме того, ползун применяется в сочетании с двумя поступательными парами (например, синусный механизм – устройство для воспроизведения функции положения механизма в виде синуса угла поворота входного звена, выполняют в виде кривошипно-ползунного механизма, в котором при повороте кривошипа, взаимодействующего через шатун с ползуном, реализуется функция положения ползуна: X = R sin φ, где φ – обобщенная координата (угол поворота) входного звена). Ползун выполняется в нескольких вариантах. Первый вариант: ползун перемещается поступательно вдоль направляющей и взаимодействует с шатуном, причем ползун имеет форму поршня, а направляющая может иметь выступ или паз; кроме того, профиль направляющей, а соответственно, и профиль сопряженных элементов ползуна может быть в виде «ласточкина хвоста» (или цилиндра, или плоскости).

Второй вариант: для уменьшения трения при движении по направляющим ползуну добавляют ролики или выполняют его в виде ролика, соответственно ролики катятся по направляющим.