Новости / Калейдоскоп

Области применения подшипников

28.06.2019, 10:59  / remove_red_eye 183   / chat_bubble0
Области применения подшипников

Агрегаты промышленного оборудования, транспортные средства, бытовая техника, практически, любой механизм содержит какие-либо вращающиеся части — колеса, рычаги, барабаны и пр. Закрепленные или свободно вращающиеся на осях, они передают вращательный момент на другие детали механизма. В зоне контакта вращающихся деталей и опор возникает трение.

Фото: podshipnik.spb.ru

Какие задачи решают подшипники, для чего применяются

Силы трения не только препятствуют вращению. На их преодоление расходуется энергия, что приводит к снижению КПД системы в целом. В зоне трения механическая энергия преобразуется в тепловую, что приводит к локальному перегреву, преждевременному износу и даже разрушению детали со всеми вытекающими последствиями.

Всем известно, что тяжелую сумку проще катить на колесиках или же волочить по скользкому льду. На языке техники это означает, что снижение силы сопротивления перемещению предмета происходит за счет замены сухого трения на трение качения или скольжения соответственно. По этому принципу и различают 2 основных типа подшипников.

От чего зависит трение

С точки зрения физики оба вида трения зависят от нормальной реакции опоры, направленной перпендикулярно поверхности контакта силе.

Трение качения возникает за счет деформации тел качения (катков, роликов, шариков) и опорной поверхности в зоне контактного пятна. Затрата энергии на преодоление деформации на практике воспринимается как сопротивление движению — трение качения.

Трение скольжения напрямую зависит от нескольких факторов:

  • силы давления друг на друга трущихся поверхностей (нормальной реакции опоры);

  • материалов в зоне контакта трущихся поверхностей;

  • скорости в зоне трения.

Понимание природы возникновения трения приводит к логическому выводу о способах снижения потерь передаточного усилия или вращательного момента.

Способы снизить силы трения

Трение скольжения по своей природе зависит от сил взаимодействия друг с другом скользящих поверхностей. Причем трение может быть результатом как высокоточной чистовой обработки металла, так черновой:

  • обработка металла с высоким классом чистоты приводит к проявлению на практике сил межатомного взаимодействия — притяжению идеально гладких поверхностей;

  • грубая, черновая обработка металла вызывает трение иной природы — выступающие над уровнем поверхности микронеровности «цепляют» друг друга при взаимном скольжении поверхностей.

Самый простой способ уменьшить коэффициент трения скольжения — добавить жидкую смазку в зону контакта. Слой смазочного материала во время вращения подшипника ведет себя как жидкость — вал как бы «плавает» в жидкой смазке, не касаясь вкладыша.

Фото: www.snr.com.ru

Как вариант описанного способа, снижение трения частично достигают за счет изготовления 2 частей подшипника различающихся по прочности материалов: на практике часто встречается пара — «черный металл — бронза».

Трение качение возникает вследствие упругой или пластической деформации в зоне контакта тел качения и опорной поверхности. Чтобы снизить сопротивление качению достаточно уменьшить площадь контактного пятна. Самый простой способ — применение для изготовления тел качения и опорных поверхностей высокопрочных материалов, устойчивых к деформации (спецсталей, керамики).

Потери от трения качения намного ниже по сравнению со скольжением, но это не означает, что использование подшипников качения — универсальный метод решения проблемы.

Краткая классификация подшипников

В основу классификации подшипников положено их различие по природе возникающей силы трения:

  • Эффективное снижение силы трения скольжения в в подшипниках скольжения достигается за счет применения скользящих элементов — валов, вкладышей и др.

  • Снижение потерь в подшипниках качения — результат использования катящихся элементов — различных шариков, цилиндров, роликов.

Шарики в подшипниках различаются по типу контакта с поверхностью качения: радиальные, радиально-упорные, упорные с контактом в 1 точке и с 4-точечным контактом.

Фото: www.snr.com.ru

В свою очередь, ролики различаются геометрией тел качения. Промышленность выпускает роликовые подшипники конические, цилиндрические, игольчатые и др.

Конструктивно все подшипники качения имеют сходное строение, различаясь только типом тел качения. Устроены подшипниковые узлы по общему принципу: тела качения (шарики или ролики) при помощи разделителя-сепаратора заключены между наружным и внутренним кольцами подшипника.

Подшипники скольжения по принципу передачи нагрузки подразделяют на 3 вида.

  1. Радиальные подшипники: нагрузка направлена перпендикулярно оси вращения вала.

  2. Упорные подшипники работают под нагрузкой, направленной вдоль оси вала.

  3. Радиально-упорные подшипники предназначены для комбинированных нагрузок на вал.

Области применения

Вопрос о целесообразности применения подшипников решают исходя из поставленных задач, поскольку эти узлы по-разному ведут себя в рабочих условиях:

  1. Подшипники скольжения проявляют эффект запаздывания — при запуске механизма работают плохо до тех пор, пока не образуется жидкая пленка. В случае неравномерного движения (толчки, вибрация) масляная пленка разрушается, что ухудшает качество работы узла.

  2. Подшипники качения отличаются отсутствием запаздывания при трогании с места. Подшипники отлично справляются со средним уровнем нагрузок постоянного характера. Главный недостаток этого класса подшипников заключается в хрупком разрушении тел качения при высоких нагрузках.

Фото: k-a-t.ru

Подшипники качения нашли применение в различных отраслях промышленности, транспорта, бытовой технике широкого потребления.

  1. Сферические подшипники используют в конструкции агрегатов промышленного оборудования, предназначенных для эксплуатации в сложных, даже экстремальных, условиях — высокие нагрузки + агрессивная рабочая среда: оборудование горно-обогатительного комплекса, насосы нефтегазопроводов, агрегаты химической промышленности и пр.

  2. Цилиндрические подшипники по сравнению с шарикоподшипниками выдерживают нагрузки намного выше. Узлы с телами качения цилиндрической формы применяют в металлургическом производстве, автомобильной промышленности, тракторостроении, вагоностроении и пр.

  3. Шарикоподшипники — наиболее многочисленная по ассортименту и типоразмерам группа подшипников качения. Такие узлы нашли широкое применение в конструкциях для передачи невысоких нагрузок и для установки на валы небольшого диаметра. Идеально соответствуют для эксплуатации при равномерных средних нагрузках при отсутствии вибрации, тряски, ударов и т.п. факторов.

  4. Роликовые подшипники (с коническими, цилиндрическими, бочкообразными роликами) выдерживают значительно более высокую нагрузку по сравнению с шариками и при этом ролики проявляют повышенную жесткость, что делает роликовые подшипники незаменимыми при установке на промышленное оборудование, в транспортных средствах и т. п.

  5. Игольчатые подшипники представляют собой разновидность роликовых. Отличительная особенность таких узлов — несмотря на малые размеры поперечного сечения подшипник выдерживает большие нагрузки. Узлы игольчатыми подшипниками используют в текстильном производстве, оборудовании для полиграфической, пищевой и перерабатывающей промышленности, бытовой технике и пр.

Подшипники скольжения предназначены для работы при повышенных нагрузках в сочетании с неблагоприятными условиями окружающей среды, ударными нагрузками, тряской, вибрацией и пр. перегрузками. Наибольшее применение нашли радиальные подшипники скольжения для изготовления промышленного оборудования, железнодорожного подвижного состава, в авиапроме, автомобиле- и тракторостроении.

Для промышленного оборудования и всех отраслей машиностроения на рынке Беларуси представлены подшипники производства европейских брендов Швеции и Германии, РФ и стран СНГ. Тем, кто выбирает европейское качество, компания «АвтоКоннект», авторизованный дистрибьютор компании SKF, предлагает все разнообразие подшипников качения и скольжения, подшипниковых узлов и корпусов всемирно известного бренда подшипников.

ООО “Автоконнект”, УНП 191344729

Поделиться:
Читать также
Scroll Up