Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Сопротивление материалов Деформации при кручении Сопротивление усталости Общие сведения о подшибниках качения Методы проведения лабораторной работы Основы конструирования Резьбовые соединения Испытание на сжатие 

Лабораторные работы по сопротивлению материалов

Общие сведения о подшибниках качения

Назначение подшипников качения, их достоинства и недостатки.

Материалы подшипников качения

Опоры валов и осей, в которых трение скольжения заменено трением качения, называют подшипниками качения.

В настоящее время, подшипники качения являются основными видами опор в машинах. Основные виды подшипников качения стандартизованы. Подшипники качения изготовляют диаметром от 1 до 2600 мм (с диаметром шариков от 0,35 до 203 мм, с массой от 0,5 г до 3,5 т).

В лаборатории на стенде представлены основные виды подшипников. (Для изучения подшипников их можно снимать со стенда).

Подшипники качения (см. стенд) состоят из следующих деталей: наружного и внутреннего колец с дорожками качения, тел качения, сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения. В некоторых видах подшипников одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса. Подшипники некоторых видов не имеют сепараторов. Подшипники других видов дополнительно снабжены защитными шайбами для защиты от загрязнения или для удержания смазки в узле, установочными кольцами и т.п.

Основными материалами для колец и тел качения подшипников являются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ.

Широко применяют также цементуемые легированные стали18ХГТ и 20Х2Н4А.

Твердость колец и роликов (кроме витых) обычно 60…65 HRC, шариков 62...66 HRC.

Для работы в условиях высоких температур применяют теплостойкие стали ЭИ347Ш и др.; при требовании немагнитности – бериллиевую бронзу БрБ2.

Сепараторы подшипников массового производства изготовляют из мягкой углеродистой стали методом штамповки; для высокоскоростных подшипников применяют массивные сепараторы из антифрикционных бронз, анодированного дюралюминия, металлокерамики, текстолита, полиамидов и др.

В условиях ударных нагрузок и высоких требований к бесшумности работы начинают применять тела качения из пластмасс. При этом резко снижаются требования к твердости колец.

Основные преимущества подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:

– значительно меньшие потери на трение и, следовательно, более высокий коэффициент полезного действия (до 0,995) и меньший нагрев;

– момент трения при пуске в 10...20 раз меньше;

– экономия дефицитных цветных металлов;

– меньше требования к материалу и к термической обработке валов;

– меньшие габаритные размеры в осевом направлении;

– простота обслуживания и замены;

– меньший расход смазочных материалов;

– малая стоимость вследствие массового производства стандартных подшипников.

Недостатки подшипников качения:

– ограниченная возможность применения при очень больших нагрузках и значительных угловых скоростях валов;

– непригодны для работы при значительных ударных и вибрационных нагрузках из-за высоких контактных напряжений и плохой способности демпфировать колебания;

– большие, чем у подшипников скольжения, габаритные размеры в радиальном направлении.

– повышенный шум при высоких частотах вращения.

Классификация подшипников качения

Основные типы подшипников качения Радиальные однорядные шарикоподшипники получили наибольшее распространение в машиностроении. При одинаковых размерах с другими подшипниками имеют наименьшие потери на трение и допускают наибольшую частоту вращения. Такие подшипники могут воспринимать не только радиальные, но и осевые нагрузки, действующие в обоих направлениях вдоль оси вала и не превышающие 70 % использованной допустимой радиальной нагрузки. Для восприятия чисто осевой нагрузки применяют шарикоподшипники с увеличенными радиальными зазорами между шариками и дорожкой качения.

Основные виды разрушения и критерии работоспособности подшипников качения Основные виды разрушения деталей подшипников качения: - усталостное разрушение (выкрашивание) рабочих поверхностей тел качения и беговых дорожек колец вследствие циклического контактного нагружения; этот основной вид разрушения подшипников наблюдается после длительной работы и сопровождается повышением шума и вибрации; из опыта эксплуатации установлено, что чаще повреждается беговая дорожка внутреннего кольца

Монтаж подшипников качения Основные правила при монтаже подшипников следующие. При запрессовке подшипника сила должна передаваться непосредственно на то кольцо, которое устанавливается с натягом. Если оба кольца установлены с натягом, то сила должна передаваться непосредственно и одновременно обоим кольцам. Недопустимо, чтобы сила передавалась от одного кольца к другому или от сепаратора к кольцу через тела качения. Нельзя допускать ударов непосредственно по кольцам, телам качения и сепаратору.

2.2. Расчет на жесткость стержня постоянного сечения.

Для стержня постоянного сечения (рис. 2.4), необходимо построить эпюру углов закручивания и из условия жесткости найти искомое значение диаметра стержня d. Материал стержня – дюраль Д16.

G = 27 ГПа.

2.2.1. Построение эпюры углов закручивания.

Разобьем стержень на участки АВ, ВС и СD (рис. 2.5). В пределах каждого участка возьмем произвольные сечения z1, z2, z3 соответственно.

На участке ВС (0 ≤ z1 ≤ l2 = 0,2 м)

На участке АВ (0 ≤ z2 ≤ l1 = 0,5 м)

На участке CD (0 ≤ z3 ≤ l3 = 0,6 м)

Находим углы закручивания в долях 1/GIp.

На участке ВС (0 ≤ z1 ≤ l2 = 0,2 м)

На участке АВ (0 ≤ z2 ≤ l1 = 0,5 м)

  20

Наличие заделки в точке С говорит о том, что , тогда , а  

На участке CD (0 ≤ z3 ≤ l3 = 0,6 м)

 

Для стержней малой гибкости применение высокосортных сталей оправдано, так как с повышением предела текучести у таких сталей повышаются и критические напряжения, а значит и запас устойчивости. Форма сечения. При проектировании стержней, работающих на устойчивость, следует выбирать такую форму сечения, чтобы гибкость стержня была одинаковой относительно обеих главных осей его сечения (условие равноустойчивости), а значит максимальный и минимальный моменты инерции такого сечения должны быть одинаковы Jmax = Jmin. Кроме того, необходимо стремиться к получению при данной площади наибольших радиусов инерции. Для этого необходимо выбирать сечения, большая часть площади которых по возможности была удалена от центра тяжести (трубчатые, коробчатые сечения).


Испытание на сжатие образцов из различных материалов