Опоры валов и осей. 
Подшипники

Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию (раме) машины. Основной частью опор являются подшипники; они могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки. Подшипники, воспринимающие осевые нагрузки, называются упорными.

По принципу работы различают подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит непосредственно по опорной поверхности, и подшипники качения, в которых между поверхностью вращающейся детали и опорной поверхностью расположены тела качения.

В подшипниках скольжения различают следующие виды трения:

• — сухое — это трение, при котором между трущимися поверхностями отсутствует слой смазки;
• — полусухое — смазка к трущимся поверхностям поступает в незначительном количестве и не обеспечивается постоянный подвод масла;
• -полужидкостное — это трение, при котором между трущимися поверхностями находится очень тонкий слой смазки;
• -жидкостное трение достигается при наличии между трущимися

Рис. 122. Подшипники скольжения: а — неразъемный; б — разъемный

поверхностями слоя смазки, исключающего контакт металла с металлом.

Существует множество конструкций подшипников скольжения. Широкое применение находят неразъёмные и разъёмные.

НеразъёныЙ подшипник (рис. 122, а) состоит из корпуса 1 и втулки 2, которая может быть неподвижно запрессована или закреплена в корпусе подшипника винтами 3 или свободно заложена в него («плавающая втулка»). Неразъёмные подшипники применяются в тихоходных машинах, приборах и т. п. Основным преимуществом таких подшипников является простота конструкции.

Разъёмный подшипник (рис. 122,.

б) состоит из корпуса 4, крышки 1, болтов или шпилек 2, скрепляющих крышку с корпусом, и вкладыша 3. Смазка к трущимся поверхностям подводится через отверстие в крышке 1. Износ вкладышей компенсируется поджатием верхней крышки. Материалом для корпуса служит, как правило, чугун, а для втулок или вкладышей — сплавы цветных металлов (бронзы, баббиты, латуни и т. п.), антифрик-ционные чугуны, металлокерамические материалы и др.

Рис. 123. Конструкция подшипников качения: а — шариковый однорядный; б — виды тел качения, используемых в подшипниках; в — шариковый двухрядный; г — упорный Подшипники качения стандартизированы и выпускаются в большом диапазоне типоразмеров с наружным диаметром от 1,5 мм до 2,6 м и массой от долей грамма до нескольких тонн. В большинстве случаев они состоят из двух колец — внутреннего 1 (рис. 123, а) и наружного 2, тел качения 3 (шарики или ролики) и сепаратора 4, который удерживает тела качения на расстоянии друг от друга.

По сравнению с подшипниками скольжения, подшипники качения имеют следующие достоинства: малые потери на трение и незначительный нагрев; малый расход смазки; небольшие габариты в осевом направлении; высокая степень взаимозаменяемости; невысокая себестоимость. Недостатки: чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам; большие размеры в радиальном направлении; малая надёжность в высокоскоростных приводах.

В зависимости от тел качения подшипники бывают шариковые и роликовые. Тела качения (рис. 123, б) бывают: шарик 1; ролики цилиндрические — короткий 2, длинный 3, длинный витой 4; ролик конический 5; ролик бочкообразный 6; ролик игольчатый 7. Короткий ролик имеет отношение длины к диаметру 2,5; игольчатый ролик имеет диаметр не более 6 мм, а длина в 3… 10 раз больше диаметра.

Подшипники классифицируются по следующим признакам:

по форме тел качения — шариковые, цилиндрические и конические роликовые, игольчатые;

по числу рядов тел качения — однорядные (рис. 123, а), двухрядные (рис. 123, в) и многорядные;

по направлению воспринимаемой нагрузки — радиальные (рис. 123, а, в)_у радиально-упорные, упорно-радиальные, упорные (рис. 123, г), комбинированные;

по возможности самоустановки — самоустанавливающисся и несамоустанавливающиеся;

по габаритным размерам — серии диаметров и ширин; по конструктивным особенностям — с контактным уплотнением, с защитной шайбой, с фланцем на наружном кольце и т. д.

Подбор подшипников качения производят по статической или динамической грузоподъемности.

При частоте вращения вала и <10 об/мин подшипники подбирают по статической грузоподъёмности согласно условия.

где Р₀ — эквивалентная статическая грузоподъёмность;

Со — статическая нагрузка.

Статическая нагрузка приведена в таблицах для каждого типоразмера подшипника.

При частоте вращения и ?10 об/мин подбор подшипников качения ведётся по динамической грузоподъёмности согласно условия.

где Сщр — требуемая величина динамической грузоподъёмности;

С — динамическая грузоподъёмность, указанная в таблицах. Требуемую величину динамической грузоподъёмности определяют по формулам:

— для шариковых подшипников.

— для роликовых подшипников

где Р — эквивалентная динамическая нагрузка;

L — долговечность подшипника в млн. оборотов;

Ьь — долговечность подшипника в часах.

Эквивалентную динамическую нагрузку определяют по формуле.

где X- коэффициент радиальной нагрузки;

V — коэффициент вращения;

Fry F_a — соответственно, радиальная и осевая нагрузки;

Укоэффициент осевой нагрузки;

Кь — коэффициент безопасности;

Кт-температурный коэффициент.

Коэффициент вращения принимают: при вращении внутреннего кольца V- 1; при вращении наружного кольца V- 1,2.

Коэффициент безопасности для редукторов принимают равным Кв-1,3… 1,5.

Температурный коэффициент при температуре до 100° С принимают равным Кт= 1; при температурах от 125 до 250° С К_т- 1,05… 1,4.

Расчёт эквивалентной динамической нагрузки ведут из следующего условия:

• — для цилиндрических роликовых подшипников F_a ^ш 0; X- 1;
• — для упорных подшипников F_r — 0; Y = 1;

— для шариковых радиальных, радиально-упорных и конических роликовых подшипников X = 1, Y = 0, если (расчёт ведется только по радиальной нагрузке); при значения коэффициентов К и К определяются по справочным таблицам на подшипники (е — вспомогательный коэффициент, указанный в таблицах).

Выбор подшипников качения производят по каталогам, в которых указаны все необходимые справочные величины.