Меню

Какие преимущества имеют подшипники качения по сравнению с подшипниками скольжения



Виды подшипников. Преимущества и недостатки

Что такое подшипник

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.

То есть подшипник — это опора, которая воспринимает нагрузки и допускает относительное перемещение частей механизма в требуемом направлении.

По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

В чем разница между подшипниками качения и подшипниками скольжения

В подшипниках качения главенствующую роль играет трение качения, т.к. трение скольжения между сепаратором и телами качения, как правило, невелико. Поэтому в подшипниках качения, по сравнению с подшипниками скольжения, наблюдаются значительно меньшие потери энергии, а также меньший механический износ.

Широкое применение подшипников качения обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с подшипниками скольжения меньшим моментом сопротивления вращению, особенно в начале движения, а также при малых и средних частотах вращения; большей несущей способностью на единицу ширины подшипника; полной взаимозаменяемостью; простотой эксплуатации; меньшим расходом смазочных материалов и цветных металлов; более низкими требованиями к материалам и термообработке валов.

Подшипники качения

Преимущества подшипников качения

  1. сравнительно малая стоимость вследствие массового производства
  2. малые потери на трение и незначительный нагрев при работе
  3. высокая взаимозаменяемость, что облегчает монтаж и ремонт машин при эксплуатации
  4. малый расход цветных металлов при изготовлении и смазочного материала при эксплуатации
  5. малые осевые размеры

Недостатки подшипников качения

  1. большие радиальные размеры
  2. чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам
  3. большая сопротивляемость вращению, шум и низкая долговечность на высоких скоростях вращения.

Подшипники качения состоят из:

  • наружного и внутреннего колец с дорожками качения,
  • тел качения (шариков или роликов),
  • сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.


Сепаратор отделяет тела качения друг от друга и удерживает их на равном расстоянии. Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Сепараторы разделяют и направляют тела качения. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом кроме трения качения возникает трение скольжения, увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты.

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 качестве тел качения используют шарики или ролики. Ролики могут быть тонкими и длинными, так называемые игольчатые ролики.

На что влияет разный тип тел качения?

Роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие радиальные нагрузки, чем шариковые.

В то же время быстроходность роликовых подшипников ниже, чем шариковых, однако разница незначительная. Подшипники роликового типа обязательно требуют координации осей мест, на которые осуществляется посадка. Когда данный фактор обеспечить невозможно, появляется кромочное давление на дорожки, осуществляющие качение, что оказывает негативное влияние на качество данных подшипников.

Применение игольчатых подшипников позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках.

Виды подшипников качения

По виду тел качения

  • Шариковые
  • Роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные)

По типу воспринимаемой нагрузки

  • Радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается).
  • Радиально-упорные, упорно-радиальные. Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала. Часто нагрузка вдоль оси только одного направления.
  • Упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается).
  • Линейные. Обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно. Встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники.
  • Шариковые винтовые передачи. Обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения.

По числу рядов тел качения

По чувствительности к перекосам (по способности компенсировать несотносность вала и втулки):

  • несамоустанавливающиеся, допускающие взаимный перекос колец до 8′.
  • самоустанавливающиеся, допускающие взаимный перекос колец до .

По материалу тел качений:

  • Полностью стальные
  • Гибридные (стальные кольца, тела качения неметаллические. Как правило, керамические)

При покупке подшипника также следует учитывать нагрузочную способность (или габариты) и точность подшипника.

Класс точности регламентирует величины предельных отклонений размеров, формы и расположения деталей подшипника. В зависимости от наличия требований к уровню вибраций, величине момента трения и других дополнительных технических требований подшипники разделяют на три категории — А, В и С. Обычно к подшипникам категории С не предъявляется никаких специальных требований. Следует отметить, что с повышением точности подшипника возрастает его стоимость.

Читайте также:  Сравнение раскольникова с соней мармеладовой

СМАЗЫВАНИЕ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Жидкие смазочные материалы (масла) Пластичные смазочные материалы
погружение в масляную ванну- разбрызгиванием

— под действием центробежных сил

— масляным туманом

— заполнение смазочным материалом пространства внутри подшипника- герметизированный подшипник с двухсторонним контактным уплотнением с запасом смазки на весь период службы

Подшипники скольжения

Достоинства подшипников скольжения

  1. надежно работают в высокоскоростных приводах
  2. хорошо воспринимают ударные и вибрационные нагрузки (большая площадь поверхности и демпфирование масляного слоя)
  3. имеют небольшие радиальные размеры
  4. допускают установку на шейки коленчатых валов
  5. имеют относительно простую конструкцию

Недостатки подшипников скольжения

  1. сравнительно большие осевые размеры
  2. требуют постоянного контроля за наличием и качеством смазки
  3. имеют значительные потери на трение в период пуска и при плохой смазке.

Чаще всего, подшипник скольжения состоит из корпуса с цилиндрическим отверстием, куда вставляется втулка из материала с антифрикционными свойствами. В такой конструкции. обычно, предусмотрена также система смазки, которая обеспечивает поступление смазочного материала в зазор между валом и втулкой подшипника.

Рабочие зазоры в подшипниках, работающих со смазкой, рассчитываются на основе гидродинамической теории. При этом, находится минимальная толщина слоя смазки в микрометрах, температура и давление в этом слое, а также расход смазочного материала. Подшипники различной конструкции, с различными значениями скорости вращения цапфы и в разных условиях эксплуатации могут характеризоваться различными типами трения, которое может быть сухим, граничным, гидродинамическим или газодинамическим. Следует заметить, что даже подшипники с гидродинамическим трением при пуске механизма некоторое время работают в режиме граничного трения.

Смазка относится к числу основных факторов, определяющих надежность и срок службы подшипника. Функцией смазки является: обеспечение минимального трения между подвижными частями, отвод избыточного тепла, защита от неблагоприятных внешних факторов. При этом, смазка может быть: жидкой (синтетические и минеральные масла или вода для подшипников из неметаллических материалов); пластичной (смазки с использованием литиевого мыла или сульфоната кальция); твердой (дисульфид молибдена, графит и пр.); газовой (азот или инертные газы). Самыми высокими эксплуатационными параметрами обладают самосмазывающиеся пористые подшипники, которые изготовлены по технологии порошковой металлургии. Такой пористый подшипник, будучи пропитанным маслом, в процессе работы нагревается и смазка выдавливается из пор в рабочий зазор на трущиеся поверхности. В нерабочем состоянии такой подшипник остывает и смазка снова уходит в его поры.

В зависимости от допустимого направления рабочих нагрузок, подшипники разделяют на осевые (упорные) и радиальные.

Источник

Подшипники качения и скольжения

Для конструкций с поворотными движениями требуются подшипники двух типов – качения и скольжения. Их основное отличие заключается в способе передачи силы между деталями: при помощи катящихся или скользящих элементов. Купить подшипники в Москве вы можете в интернет-магазине «Новый подшипник» – мы предлагаем детали обоих вариаций.

Подшипники качения

Это механизм, который находится в составе опорной части вала. Он содержит два кольца, между ними размещается сепаратор, который разделяет ролики или шарики. Подшипники такого типа необходимы для того, чтобы по максимуму уменьшить трение в процессе качения.

У подшипников есть определенные преимущества:

  • малые пусковые моменты;
  • взаимозаменяемость деталей, за счет чего значительно облегчается установка и ремонт подшипниковых узлов;
  • небольшие потери на трение;
  • отсутствие необходимости в смазке и уходе.

Такие детали имеют и некоторые недостатки:

  • при работе с большой скоростью вращения образуется сильный шум;
  • довольно большие радиальные габариты;
  • из-за большой жесткости подшипники отличаются чувствительностью к вибрациям и ударам.

Виды подшипников качения по способу восприятия нагрузки:

  1. Радиальные. Они обладают устойчивостью к воздействиям радиального типа.
  2. Упорные. Незаменимы при необходимости обеспечения противодействия осевым нагрузкам.
  3. Радиально-упорные. Требуются для уменьшения действующих одномоментно нагрузок осевого и радиального типа.

Подшипники скольжения

Данные детали служат опорой для вращающегося вала. Их конструкция включает в себя вкладыш, который выполнен из специального материала с антифрикционными качествами, и вал из закаленной стали.

Источник

Преимущества подшипников качения

Каждое изделие имеет собственные преимущества и недостатки, что объясняет использование подшипников различных типов в разных устройствах.

Есть ли преимущества подшипников скольжения перед подшипниками качения?

При возможности организовать стабильное жидкостное смазывание приоритетом пользуются подшипники скольжения. Объясняется это следующими преимуществами, в сравнении с подшипниками качения:

  • простое конструктивное исполнение и оптимальная компоновка;
  • малые габариты;
  • высокое противодействие механическим нагрузкам вибрационного и ударного характера, действующим в радиальном направлении;
  • ремонтопригодность;
  • сравнительно невысокая стоимость (особенно изделий крупных диаметров);
  • при режимах «пуск/остановка» потери на преодоление трения значительно меньше;
  • крайне низкая вероятность возникновения заеданий;
  • высокая пожарная безопасность;
  • подшипники допускают безаварийную работу в условиях краткосрочных перебоев в подаче смазочных материалов.

При повышении угловых скоростей вращения валов, укомплектованных подшипниками качения, существенно сокращаются сроки эксплуатации последних. Малая совокупная площадь контактных поверхностей тел качения (рабочих элементов) приводит к росту показателя жёсткости подобных опор. Это становится причиной возникновения шума при работе, зачастую сопровождаемого вибрациями, особенно при существенных угловых скоростях.

Обоймы подшипников качения являются неразъёмными, что исключает возможность их установки в определённые механизмы и узлы (например, на коленчатые валы).

В то же время, замена подшипника скольжения игольчатым, в принципе, конструктивно возможна. Они имеют меньшие внешние диаметры (в сравнении с шариковыми или роликовыми) и рассчитаны на восприятие существенных ударных нагрузок. Например, при монтаже пальца шатуна, имеющего значительную поверхностную прочность, допускается использование игольчатого подшипника с одной наружной обоймой. Что минимизирует габариты подшипникового узла в сборе.

Подшипники скольжения проигрывают подшипникам качения по объёму потребного количества смазочных материалов. Смазка должна подаваться к местам трения непрерывно. В противном случае наблюдается быстрый рост температуры и механизм заклинивает.

Преимущества подшипников качения

  • расходуют меньше энергии на преодоление трения;
  • более удобны в работе;
  • не нуждаются в постоянном уходе (достаточно выполнять периодическую смазку);
  • имеют малые радиальные зазоры (рабочие);
  • характеризуются, на единицу ширины, повышенной несущей способностью;
  • для их производства используется значительно меньше дорогостоящих материалов (например, цветных металлов);
  • себестоимость продукции ниже, вследствие организации централизованного производства и стандартизации товаров;
  • повышенная надёжность против возникновения заеданий;
  • безопасность в пожарном отношении (пример, замена подшипников скольжения роликоподшипниками исключила возгорание букс ж/д вагонов).

Подшипники качения имеют сравнительно невысокую ширину обойм, что позволяет выполнять узлы компактными (в осевом направлении). Это является существенным преимуществом при необходимости монтажа подшипника в пространствах ограниченных объёмов.

Преимущества, свойственные конструкции подшипников качения, обусловили широкую сферу их применения в различных отраслях жизнедеятельности человека. В большинстве конструкций они успешно заменили подшипники скольжения.

Источник

Преимущества подшипников качения

Каждое изделие имеет собственные преимущества и недостатки, что объясняет использование подшипников различных типов в разных устройствах.

Есть ли преимущества подшипников скольжения перед подшипниками качения?

При возможности организовать стабильное жидкостное смазывание приоритетом пользуются подшипники скольжения. Объясняется это следующими преимуществами, в сравнении с подшипниками качения:

  • простое конструктивное исполнение и оптимальная компоновка;
  • малые габариты;
  • высокое противодействие механическим нагрузкам вибрационного и ударного характера, действующим в радиальном направлении;
  • ремонтопригодность;
  • сравнительно невысокая стоимость (особенно изделий крупных диаметров);
  • при режимах «пуск/остановка» потери на преодоление трения значительно меньше;
  • крайне низкая вероятность возникновения заеданий;
  • высокая пожарная безопасность;
  • подшипники допускают безаварийную работу в условиях краткосрочных перебоев в подаче смазочных материалов.

При повышении угловых скоростей вращения валов, укомплектованных подшипниками качения, существенно сокращаются сроки эксплуатации последних. Малая совокупная площадь контактных поверхностей тел качения (рабочих элементов) приводит к росту показателя жёсткости подобных опор. Это становится причиной возникновения шума при работе, зачастую сопровождаемого вибрациями, особенно при существенных угловых скоростях.

Обоймы подшипников качения являются неразъёмными, что исключает возможность их установки в определённые механизмы и узлы (например, на коленчатые валы).

В то же время, замена подшипника скольжения игольчатым, в принципе, конструктивно возможна. Они имеют меньшие внешние диаметры (в сравнении с шариковыми или роликовыми) и рассчитаны на восприятие существенных ударных нагрузок. Например, при монтаже пальца шатуна, имеющего значительную поверхностную прочность, допускается использование игольчатого подшипника с одной наружной обоймой. Что минимизирует габариты подшипникового узла в сборе.

Подшипники скольжения проигрывают подшипникам качения по объёму потребного количества смазочных материалов. Смазка должна подаваться к местам трения непрерывно. В противном случае наблюдается быстрый рост температуры и механизм заклинивает.

Преимущества подшипников качения

  • расходуют меньше энергии на преодоление трения;
  • более удобны в работе;
  • не нуждаются в постоянном уходе (достаточно выполнять периодическую смазку);
  • имеют малые радиальные зазоры (рабочие);
  • характеризуются, на единицу ширины, повышенной несущей способностью;
  • для их производства используется значительно меньше дорогостоящих материалов (например, цветных металлов);
  • себестоимость продукции ниже, вследствие организации централизованного производства и стандартизации товаров;
  • повышенная надёжность против возникновения заеданий;
  • безопасность в пожарном отношении (пример, замена подшипников скольжения роликоподшипниками исключила возгорание букс ж/д вагонов).

Подшипники качения имеют сравнительно невысокую ширину обойм, что позволяет выполнять узлы компактными (в осевом направлении). Это является существенным преимуществом при необходимости монтажа подшипника в пространствах ограниченных объёмов.

Преимущества, свойственные конструкции подшипников качения, обусловили широкую сферу их применения в различных отраслях жизнедеятельности человека. В большинстве конструкций они успешно заменили подшипники скольжения.

Источник

Сравнительная характеристика подшипников качения и скольжения

При проектировании узла вал — подшипник перед конструктором стоит задача выбора типа опоры – скольжения или качения. Тип опоры зависит не только от конструкции узла, его компоновки, но и от многих эксплуатационных и технологических факторов. При возможности обеспечения жидкостного режима смазывания в узле можно рекомендо­вать опоры с подшипниками скольжения, имеющими следующие преимущества по сравнению с подшипниками качения:
простота конструкции и компоновки; незначительные габаритные размеры; способность выдерживать большие радиальные и ударные нагрузки; возможность ремонта и низкая стоимость подшипника скольжения, особенно при больших диаметрах. Увеличение угловой скорости вала, имеющего подшипники качения, резко снижает их долговечность. Вследствие малой площади поверхности рабочих элементов подшипников качения эти опоры называются более жесткими, что является
одной из причин шума, а иногда и вибрации узла, особенно при больших угловых скоростях.

Кольца подшипников качения — цельные (неразъемные). Это делает их непригодными в некоторых случаях, например, для установки на коленчатые валы. Однако особого предпочтения подшипникам скольжения отдать нельзя, так как в результате непосредственного контактирования отдельных участков поверхностей вала и опоры шейка вала изна­шивается, что в конечном итоге ведет к замене не только
втулки, но и вала (подшипники качения исключают изнашивание вала). Для обеспечения жидкостного трения опоры скольжения подшипников скольжения требуют иногда весьма сложных по конструкции смазочных устройств и постоянного ухода. По сравнению с подшипниками качения подшипники скольжения требуют повышенного расхода смазочного материала, который должен поступать непрерывно, так как иначе проис­ходит быстрый нагрев и заклинивание подшипникового узла

Подшипники качения по сравнению с под­шипниками скольжения требуют, как правило, меньшего расхода энергии, удобнее

в эксплуатации, не требуют постоянного ухода (смазыва­ние их производится периодически), имеют незначительный рабочий радиальный зазор. Вследствие незначительной ширины колец подшипников качения достигается компактность узла, что важно при стесненных габаритных размерах в осевом направлении. По этим и многим другим причинам подшипники качения имеют самое широкое применение в современном машиностроении, и в большинстве случаев они вытеснили подшипники скольжения.

Общие тенденции применения подшипников качения.

1. Для слабонагруженных подшипниковых узлов применяют радиальные однорядные шариковые подшипники (как наиболее дешевые).

Ниже приводится соотношение оптовых цен различных типов подшипников нормального класса точности (выборочные данные): тип 000 — коэффициент 1,0 (стоимость радиальных однорядных подшипников принимается за единицу); тип 1000 — 1,0 — 1,2; тип 2000 — 1,8 — 3,0; тип 3000 — 2-3,0; тип 6000 — 1,8— 2,0; тип 7000 — 1,2 — 1,4; тип 8000 — 0,85.

2. Расширяется применение радиально-упорных подшипников в узлах с осевыми нагрузками.

3. Расширяется применение роликовых подшипников, что связано, в свою очередь, с тенденцией повышения жесткости машин.

СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

В процессе изготовления машины некоторые ее детали соединяют между собой, при этом образуются неразъемные или съемные соединения.

Неразъемными называют соединения, которые невозможно разобрать без разрушения иди повреждения деталей. К ним относятся заклепочные, сварные и клеевые соединения, также посадки с натягом.

Разъемными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей. К разъемным относятся резьбовые, шпоночные и другие соединения.

Проектирование соединений — ответственная задача, так разрушения в машинах происходят в большинстве случаев в местах соединений.

Глава 15. ЗАКЛЕПОЧНЫЕ, СВАРНЫЕ И КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Заклепочные соединения.

Общие понятия, образование заклепочных швов, достоинства, недостатки и область применения

Заклепочные соединения состоят из двух или несколь­ких листов или деталей, соединяемых (склепываемых) в не­разъемную конструкцию с помощью заклепок (рис. 1).

Заклепкой называют круглый стержень, имеющий сформи­рованную закладную головку 1 (рис. 2) на одном конце и формируемую в процессе клепки замыкающую головку 2 на другом его конце. Форма и размеры заклепок регламенти­рованы стандартом.

Заклепочным швом называют соединение, осуществляемое группой заклепок (рис. 3).

Отверстия под заклепки в деталях для получения закле­почного шва просверливают (реже продавливают). Заклепки поставляются как готовые изделия. Заклепочное соединение получают следующим спосо­бом. В отверстия соединяемых деталей вставляют заклепки. Под закладную головку 1 устанавливают инструмент-поддержку. Специальной клепальной машиной или вручную (ударами молотка, кувалды) выступающий конец заклепки

осаживают обжимкой в замыкающую головку. Для стальных заклепок с d 12 мм с нагревом заклепки до темпера­туры 1000- 1100 0 С.

При горячем способе клепки обеспечивается более высокое качество заклепочного шва, так как после остывания стержня заклепки его длина сокращается, в результате чего соединя­емые детали сжимаются, что препятствует относительному сдвигу деталей при воздействии нагрузок.

Заклепки из цветных металлов, и сплавов осаживают без нагрева вхолодную.

Диаметры отверстий под заклепки выбирают по стан­дарту в зависимости от диаметра заклепки.

Источник