ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОДШИПНИКА

BEARING PRINCIPLE

Появление подшипников было обусловлено необходимостью передачи крутящего момента с наименьшими потерями, и, следовательно, с наименьшим трением.

Первые подшипники использовались в прядильных веретенах, позднее их начали помещать между колесом и осью, а для снижения потерь от трения использовали свиной жир.

Учитывая научно-технический прогресс, с течением времени конструкция подшипников видоизменялась и преображалась.

Леонардо да Винчи использовал в своих разработках опоры качения, поэтому его, наряду с другими, можно считать основателем идеи разработки подшипника качения. Среди его работ существует изображение шарикоподшипника, состоящего из внешнего кольца и внутреннего кольца, между которыми находятся шарики, способствующие вращению.

Подшипники в современном представлении были разработаны в конце XIX века [1].

Функции подшипника:

  • Передача крутящего момента с наименьшим сопротивлением;
  • Опорная функция [2].

Классификация подшипников.

  1. По виду трения:

А. Подшипники скольжения;

Б. Подшипники качения;

  1. По способу восприятия нагрузки:

А. Радиальные;

Б. Упорные;

В. Радиально-упорные [3].

В зависимости от необходимого способа передачи крутящего момента, подшипники могут иметь свои особенности в конструкции.

Подшипники скольжения.

Участок вала (цапфа) скользит по внутренней поверхности подшипника, выполняющего функции опоры.

В цилиндрическом отверстии подшипника находится втулка (вкладыш), состоящая из антифрикционного материала. Во вкладыше находится вал, имеющий по отношению к вкладышу зазор, который заполнен смазывающим материалом, призванным снизить потери от трения.

Существует большое количество конструктивных типов подшипников скольжения: самоустанавливающийся, сегментный, самосмазывающийся.

Так же распространение получили шарнирные подшипники скольжения.

Преимущества.

  1. Имеют возможность допущения высокой скорости вращения;
  2. Могут работать в различных условиях (в воде и при ударных нагрузках);
  3. Имеют высокую экономичность при больших размерах валов;
  4. Могут быть разъемными;
  5. Имеют возможность регулировки зазора и настройку геометрической оси вала.

Недостатки.

  1. Высокие потери на трение и сниженный КПД (0,95...0,98);
  2. Необходимость постоянной подачи смазки;
  3. Неравномерный износ подшипника и цапфы;
  4. Необходимость использования дорогостоящих материалов;
  5. Относительно высокая трудоемкость изготовления [5].

Подшипники качения.

Состоят из двух колец (внутреннего и наружного), имеющих дорожку качения, шариков/роликов, выполняющих вращение по дорожке качения, а также из сепаратора, разделяющего шарики/ролики между собой [4]. Подшипники качения были призваны заменить подшипники скольжения ввиду меньшей зависимости от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и при этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника [6].

Преимущества.

  1. Небольшие потери;
  2. Нетрудоемкий ремонт;
  3. Малый пусковой момент;
  4. Отсутствие острой потребности к постоянной подаче смазки

Недостатки.

  1. Чувствительность к механическим воздействиям;
  2. Сравнительно большие радиальные размеры
  3. Шум при высокой частоте вращения [5].

Радиальные шариковые подшипники имеют простую конструкцию и недороги в изготовлении. Наиболее простые и дешевые. Допускают небольшие перекосы вала (до 1/4°) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньше радиальных. Наибольшее распространение получили в машиностроении. Радиальные роликовые подшипники позволяют значительно большие нагрузки, чем шариковые, ввиду увеличенной контактной поверхности.

Но при этом не допускают осевых нагрузок и перекосов вала.

Самоустанавливающиеся подшипники (могут быть и шариковыми, и роликовыми) применяются тогда, когда необходимо учитывать перекос вала (до 3°). У них сферическая поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Небольшие осевые нагрузки некритичны.

Игольчатых подшипники были призваны уменьшить габариты. Перекос оси, соответственно, не допускается. Осевые нагрузки приемлемы.

Список литературы:

  1. История появления подшипника [электронный ресурс] URL: http://www.podshipnik.ru/analyst/80/elementhtml (дата обращения 20.12.2019)
  2. Какие функцию выполняют подшипники? [электронный ресурс] URL: https://newpodshipnik.ru/kakie-funktsii-vypolnyayut-podshipniki (дата обращения 20.12.2019)
  3. Классификация подшипников [электронный ресурс] URL: http://themechanic.ru/bearings/b-articles/klassifikachia-podshipnikov (дата обращения 20.12.2019)
  4. Что такое подшипник? [электронный ресурс] URL: https://www.nskeurope.ru/ru/products/what-s-a-bearing.html (дата обращения 20.12.2019)
  5. Что такое подшипники и основные их разновидности [электронный ресурс] URL: http://www.snr.com.ru/e/about_bearings/about_bearing.html (дата обращения 20.12.2019)
  6. Бесконтактные магнитные подшипники [электронный ресурс] URL: http://electricalschool.info/spravochnik/poleznoe/1891-beskontaktnye-magnitnye-podshipniki.html (дата обращения 20.12.2019)