Проектный расчет на контактную выносливость Особенности расчета конических передач на прочность Расчетные схемы валов и осей Подшипники качения Жесткие нерасцепляемые муфты Синхронные муфты

Детали машин Основные принципы проектирования

В зависимости от сложности изготовления детали, в свою очередь, делятся на простые и сложные. Простые детали для своего изготовления требуют небольшого числа уже известных и хорошо освоенных технологи­ческих операций и изготавливаются при массовом производстве на станках-автоматах (например, крепежные изделия - болты, винты, гайки, шайбы, шплинты; зубчатые колеса небольших размеров и т.п.). Сложные детали имеют чаще всего достаточно сложную конфигурацию, а при их изго­товлении применяются достаточно сложные технологические операции и используется значительный объем ручного труда, для выполнения которого в последние годы все чаще применяются роботы (например, при сборке-сварке кузовов легковых автомобилей).

Подшипники качения

Подшипники предназначены для поддержания вращающихся валов и осей в пространстве и восприятия, действующих на них нагрузок. Подшипники могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей, например, сателлиты планетарных механизмов.

Подшипники качения состоят из следующих деталей:

– наружного и внутреннего колец с дорожками качения;

– тел качения;

– сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.

В совмещенных опорах одно или оба кольца могут отсутствовать: в данном случае тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса. Может отсутствовать также сепаратор (игольчатые подшипники).

Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качение существенно меньше зависит от смазки. Приведенный коэффициент трения качения близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения ().

Достоинства подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:

– упрощается система смазки и обслуживание подшипника, уменьшается расход смазочных материалов;

– уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке, например, в период пуска, при резких изменениях нагрузок и скоростей;

– меньшие моменты сил трения и теплообразование; малая зависимость моментов сил трения от скорости, значительно меньшие пусковые моменты (до 5…10 раз);

– меньший расход цветных материалов;

– меньшие требования к материалу и термической обработке валов;

– конструкция подшипников качения позволяет изготавливать их в массовом количестве как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость машин и механизмов.

Недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:

– отсутствие разъемных конструкций;

– повышенные радиальные габариты;

– высокие контактные напряжения и, соответственно, ограниченный срок службы;

– ограниченная быстроходность, связанная с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и т.д.);

– низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при роботе в агрессивных средах, например в воде;

– меньшая способность демпфировать колебания, повышенный шум при высоких частотах вращения.

Классификация подшипников качения

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам.

По направлению воспринимаемой нагрузки различают:

– радиальные подшипники, предназначенные восприятия чисто радиальной нагрузки (роликовые), а также для возможности фиксировать валы в осевом направлении и воспринимать небольшие осевые нагрузки (шариковые);

– радиально-упорные подшипники;

– упорно-радиальные подшипники;

– упорные подшипники.

По форме тел качения различают следующие виды подшипников:

– шариковые;

– роликовые.

В свою очередь роликоподшипники выполняют следующих типов:

– цилиндрические радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами;

– сферические самоустанавливающиеся радиальные подшипники с роликами бочкообразной формы;

– игольчатые радиальные подшипники с удлиненными цилиндрическими роликами;

– цилиндрические радиальные подшипники с витыми цилиндрическими роликами;

– конические радиально-упорные подшипники с коническими роликами;

– упорные подшипники с коническими и цилиндрическими роликами или роликами бочкообразной формы.

Шарикоподшипники являются более быстроходными, роликовые подшипники имеют большую грузоподъемность (на 50..70 %), а также лучше работают при ударных и динамических нагрузках.

По числу рядов тел качения различают следующие типы подшипников:

– однорядные, получившие большее распространение;

– двухрядные;

– многорядные.

По признаку самоустанавливаемости различают:

– несамоустанавливающиеся подшипники (все типы шариковых и роликовых подшипников кроме сферических, из них однорядные шарикоподшипники с двухточечным контактом можно рассматривать как ограниченно самоустанавливающимися, допускающими перекосы валов до 1/4 °);

– самоустанавливающиеся сферические подшипники.

По радиальным габаритным размерам различают следующие серии подшипников:

– сверхлегкие (серии диаметров 8 и 9);

– особолегкие (серии диаметров 1 и 7);

– легкие (серия диаметров 2);

– средние (серия диаметров 3;

– тяжелые (серия диаметров 4).

По ширине различают следующие серии подшипников:

– узкие;

– нормальные;

– широкие;

– особо широкие (легкая широкая серии диаметров 5, средняя широкая серии диаметров 6).

В обозначении подшипников указываются следующие параметры (рис. 13.1):

– две первые цифры справа для подшипников с диаметром внутреннего кольца от 20 до 495 мм обозначают значение диаметра внутреннего кольца, деленное на 5;

– третья цифра справа обозначает серию диаметров подшипников всех размеров, кроме подшипников с диаметром внутреннего кольца до 9 мм, а седьмая цифра справа – серию ширин;

– четвертая цифра справа обозначает тип подшипника:

0 – радиальный шариковый однорядный;

1 – радиальный шариковый двухрядный сферический;

2 – радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами;

3 – радиальный роликовый двухрядный сферический;

4 – роликовый с длинными цилиндрическими роликами или иглами;

5 – роликовый с витыми роликами;

6– радиально-упорный шариковый;

7– роликовый конический;

8 – упорный шариковый;

9 – упорный роликовый;

– пятая или пятая шестая цифры справа обозначают конструктивные особенности подшипников, например угол контакта  в радиально-упорных шариковых подшипниках (3 – ; 4 – ; 6 – ); наличие защитных шайб в шариковых радиальных подшипниках (6 – с одной защитной шайбой; 8 – с двумя защитными шайбами); наличие стопорной канавки (борта) в радиальных роликовых подшипниках (0 – с двумя ботами на внутреннем кольце; 3 – с двумя бортами на наружном кольце; 4 – с двумя бортами на наружном кольце и одним бортом на внутреннем кольце), наличие встроенных уплотнений и т.д.

– справа через тире перед обозначением указывается класс точности подшипника (0 – нормальный; 6 – повышенный; 5 – высокий; 4 – особо высокий; 2 – сверх высокий).

Проектный расчет валов Применение теорий прочности позволяет рассчитывать валы на совместное действие изгиба и кручения. Валы изготавливают, как правило, из среднеуглеродистых конструкционных или легированных сталей, одинаково сопротивляющихся деформациям растяжения и сжатия.

Выбор подшипников качения по статической грузоподъемности

Подшипник скольжения предназначены для поддержания валов, осей и других вращающихся или качающихся деталей и восприятия осевых и радиальных нагрузок передаваемых цапфами.

Материалы вкладышей

Работоспособность количественно оценивается следующими показа­телями: 1 .Прочность - способность детали выдерживать заданные нагрузки в течение заданного срока без нарушения работоспособности. 2. Жесткость - способность детали выдерживать заданные нагрузки без изменения формы и размеров. 3. Износостойкость - способность детали сопротивляться изнаши­ванию. 4. Стойкость к специальным воздействиям - способность детали сохранять работоспособное состояние при проявлении специальных воз­действий (теплостойкость, вибростойкость, радиационная стойкость, кор­розионная стойкость и т.п.).
Расчет конических зубчатых передач на прочность