Подшипник (механический)

редактировать
Механизм для ограничения относительного движения до желаемого движения и уменьшения трения

Шариковый подшипник

A подшипник машинный элемент, который ограничивает относительное движение только желаемым движением и уменьшает трение между движущимися частями. Конструкция подшипника может, например, обеспечивать свободное линейное перемещение подвижной части или свободное вращение вокруг фиксированной оси ; или он может предотвратить движение, управляя векторами из нормальных сил, которые действуют на движущиеся части. Большинство подшипников способствуют желаемому движению за счет минимизации трения. Подшипники широко классифицируются в зависимости от типа работы, допустимых перемещений или направлений нагрузок (сил), прилагаемых к деталям.

Подшипники вращения удерживают вращающиеся компоненты, такие как валы или оси в механических системах, и переносят осевые и радиальные нагрузки от источника нагрузки на поддерживающую его конструкцию. Самая простая форма подшипника, подшипник скольжения, состоит из вала, вращающегося в отверстии. Смазка используется для уменьшения трения. В шарикоподшипниках и роликовых подшипниках для уменьшения трения скольжения между дорожками качения или цапфами подшипникового узла расположены такие элементы качения, как ролики или шарики с круглым поперечным сечением. Существует большое разнообразие конструкций подшипников, позволяющих правильно удовлетворить требования приложения для максимальной эффективности, надежности, долговечности и производительности.

Термин «подшипник» образован от глагола «нести »; Подшипник является элементом машины, который позволяет одной части нести (то есть поддерживать) другую. Самыми простыми подшипниками являются опорные поверхности, вырезанные или сформированные в виде детали, с различной степенью контроля формы, размера, шероховатости и местоположения поверхности. Другие подшипники - это отдельные устройства, устанавливаемые в машину или часть машины. Самые сложные подшипники для самых требовательных приложений - это очень точные устройства; их производство требует соблюдения самых высоких стандартов современных технологий.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Индустриальная эра
  • 2 Обычные
  • 3 Типа
  • 4 Движения
  • 5 Трение
  • 6 Нагрузки
  • 7 Скорости
  • 8 Люфт
  • 9 Жесткость
  • 10 Срок службы
    • 10.1 Срок службы L10
    • 10.2 Внешние факторы
  • 11 Техническое обслуживание и смазка
    • 11.1 Прокатка- Обнаружение неисправности внешнего кольца подшипника
    • 11.2 Уплотнение
    • 11.3 Кольцевая масленка
    • 11.4 Смазка разбрызгиванием
    • 11.5 Смазка под давлением
    • 11.6 Композитные подшипники
  • 12 Типы
  • 13 См. также
  • 14 Ссылки
  • 15 Внешние ссылки

История

Конический роликоподшипник Чертеж Леонардо да Винчи (1452–1519) Исследование шарикового подшипника

Изобретение подшипника качения в виде деревянных роликов, поддерживающих или опорных, перемещаемый объект имеет большую древность и может предшествовать изобретению колеса, вращающегося на подшипнике скольжения, используемом для транспортировки.

Хотя часто утверждается, что египтяне использовали роликовые подшипники в виде стволов деревьев под санями, это современная гипотеза. Собственные рисунки египтян в гробнице Джехутихотепа показывают процесс перемещения массивных каменных блоков на санях с использованием смазываемых жидкостью полозьев, которые составляли подшипники скольжения. Существуют также египетские чертежи подшипников скольжения, используемых в ручных дрелях.

Колесные транспортные средства с подшипниками скольжения появились примерно между 5000 г. до н.э. и 3000 г. до н.э..

Самым ранним восстановленным примером подшипника качения является деревянный шарикоподшипник, поддерживающий вращающийся стол из останков римских кораблей «Неми» в озере Неми, Италия. Обломки были датированы 40 годом до нашей эры.

Леонардо да Винчи включил чертежи шариковых подшипников в свой проект вертолета около 1500 года. Это первое зарегистрированное использование подшипников в аэрокосмической конструкции. Однако Агостино Рамелли первым опубликовал эскизы роликовых и упорных подшипников. Проблема с шариковыми и роликоподшипниками заключается в том, что шарики или ролики трутся друг о друга, вызывая дополнительное трение, которое можно уменьшить, заключив шарики или ролики в обойму. Шарикоподшипник с сепаратором был первоначально описан Галилео в 17 веке.

Первый практический роликовый подшипник с сепаратором был изобретен в середине 1740-х годов часовщиком Джон Харрисон для своего морского хронометриста H3. В нем используется подшипник для очень ограниченного колебательного движения, но Харрисон также использовал аналогичный подшипник в истинно вращательном приложении в современных часах-регуляторах.

Промышленная эра

Первый зарегистрированный современный патент на шарикоподшипники был присужден Филиппу Воану, британскому изобретателю и железному мастеру, который создал первую конструкцию шарикового подшипника в Кармартене в 1794 году. Это был первый современный шарикоподшипник, в котором шарик двигался по канавке в осевом узле.

Подшипники сыграли решающую роль в зарождающейся промышленной революции, позволяя новому промышленному оборудованию работать эффективно. Например, они увидели использование для удержания колеса и оси, чтобы значительно уменьшить трение по сравнению с перетаскиванием объекта, заставляя трение действовать на меньшем расстоянии при вращении колеса.

Первыми подшипниками скольжения и качения были дерево, за которым последовала бронза. На протяжении своей истории подшипники изготавливались из множества материалов, включая керамику, сапфир, стекло, сталь, бронзу, другие металлы и пластмассы (например, нейлон, полиоксиметилен, политетрафторэтилен и UHMWPE ), которые все используются сегодня.

Часовщики производят часы с «драгоценными камнями», используя сапфировые подшипники скольжения для уменьшения трения, что позволяет более точно определять время.

Даже основные материалы могут иметь хорошую прочность. Например, деревянные подшипники до сих пор можно увидеть в старых часах или в водяных мельницах, где вода обеспечивает охлаждение и смазку.

Ранний Timken конический роликоподшипник с зубчатыми роликами

Первый патент на радиальный шарикоподшипник был выдан Жюлю Сурри, парижским велосипедным механиком, 3 августа 1869 года. Затем подшипники были установлены на велосипеде-победителе, на котором Джеймс Мур участвовал в первой в мире велогонке Париж-Руан, в ноябре 1869 года.

В 1883 году Фридрих Фишер, основатель FAG, разработал метод размола и измельчения шаров равного размера и точной округлости с помощью подходящей производственной машины и заложили основу для создания независимой подшипниковой промышленности.

Оригинальный патент Wingquist Оригинальный патент Wingquist на самоустанавливающийся шарикоподшипник

Современная самоустанавливающаяся конструкция шарикового подшипника принадлежит Свену Вингквисту из SKF производителя шарикоподшипников в 1907 г., когда ему был выдан шведский патент № 25406 на его конструкцию.

Генри Тимкен, провидец 19 века и новатор в производстве кареток, в 1898 году запатентовал конический роликовый подшипник. В следующем году он основал компанию, чтобы производить свои инновации. За более чем столетие компания начала производить подшипники всех типов, включая специальную сталь и ряд сопутствующих товаров и услуг.

Эрих Франке изобрел и запатентовал подшипник с проволочной обоймой в 1934 году. Его внимание было сосредоточено на конструкции подшипника с как можно меньшим поперечным сечением, которую можно было бы интегрировать в конструкцию ограждения. После Второй мировой войны он вместе с Герхардом Гейдрихом основал компанию Franke Heydrich KG (сегодня Franke GmbH), чтобы продвигать разработку и производство роликовых подшипников.

В обширных исследованиях сталей для шарикоподшипников Ричардом Стрибеком была определена металлургия широко используемого сплава 100Cr6 (AISI 52100), показывающего коэффициент трения как функцию давления.

Разработанный в 1968 году и позже запатентованный в 1972 году, соучредитель Bishop-Wisecarver Бад Вискарвер создал направляющие колеса с клиновидным подшипником, тип подшипника линейного перемещения, состоящий из внешнего и внутреннего угла клиновидного сечения в 90 градусов.

В начале 1980-х годов основатель Pacific Bearing Роберт Шредер изобрел первый двухкомпонентный подшипник скольжения, размер которого был взаимозаменяемым с шарикоподшипниками линейного перемещения. Этот подшипник имел металлический кожух (алюминий, сталь или нержавеющая сталь) и слой материала на основе тефлона, соединенный тонким клеевым слоем.

Сегодня шариковые и роликовые подшипники используются во многих сферах, включая вращающийся компонент.. Примеры включают сверхвысокоскоростные подшипники в стоматологических сверлах, аэрокосмические подшипники в марсоходе, редукторы и колесные подшипники автомобилей, изгибаемые подшипники в системах оптического выравнивания, ступицы велосипедных колес и воздушные подшипники используется в Координатно-измерительных машинах.

Обычном

Безусловно, наиболее распространенным подшипником является подшипник скольжения, подшипник, в котором поверхности контактируют с трением, часто с смазка, например масло или графит. Подшипник скольжения может быть или не быть дискретным устройством. Это может быть не что иное, как опорная поверхность отверстия с проходящим через него валом или плоская поверхность, на которой расположена другая (в этих случаях не отдельное устройство); или это может быть слой несущего металла, либо сплавленный с подложкой (полудискретный), либо в виде отделяемой втулки (дискретный). При подходящей смазке подшипники скольжения часто обеспечивают вполне приемлемую точность, срок службы и трение при минимальных затратах. Поэтому они очень широко используются.

Однако есть много приложений, в которых более подходящий подшипник может повысить эффективность, точность, интервалы обслуживания, надежность, скорость работы, размер, вес и затраты на приобретение и эксплуатацию оборудования.

Таким образом, существует много типов подшипников, различающихся формой, материалом, смазкой, принципом действия и т. Д.

Типы

Анимация шарикового подшипника (Идеальная фигура без обоймы). Внутреннее кольцо вращается, а внешнее кольцо неподвижно.

Существует не менее 6 распространенных типов подшипников, каждый из которых работает по разным принципам:

Движения

Обычно подшипники допускают следующие движения:

  • радиальное вращение, например, вращение вала;
  • линейное движение, например, выдвижной ящик;
  • сферическое вращение, например, шарнирный шарнир;
  • движение петли, например, дверь, локоть, колено.

Трение

Уменьшение трения в подшипниках часто важно для повышения эффективности, чтобы уменьшить износ и облегчить длительную работу на высоких скоростях, а также избежать перегрева и преждевременного выхода из строя подшипника. По существу, подшипник может уменьшать трение благодаря своей форме, материалу, введению и удержанию жидкости между поверхностями или разделению поверхностей электромагнитным полем.

  • По форме преимущество обычно достигается за счет использования сфер или роликов или за счет образования изгибаемых подшипников.
  • В отношении материала используется природа используемого материала подшипника. (Примером может быть использование пластмасс с низким поверхностным трением.)
  • Жидкость использует низкую вязкость слоя жидкости, такой как смазка или в качестве среды под давлением, чтобы две твердые части не соприкасались или уменьшая нормальную силу между ними.
  • С помощью полей использует электромагнитные поля, такие как магнитные поля, для предотвращения соприкосновения твердых частей.
  • Давление воздуха использует давление воздуха для удержания твердых частей от прикосновения.

Их комбинации можно использовать даже в одном подшипнике. Примером может служить сепаратор, сделанный из пластика, который разделяет ролики / шарики, уменьшая трение за счет своей формы и поверхности.

Нагрузки

Конструкция подшипника различается в зависимости от размера и направления сил, которые они должны выдерживать. Усилия могут быть преимущественно радиальными, осевыми (упорные подшипники ) или изгибающими моментами, перпендикулярными главной оси.

Скорости

Различные типы подшипников имеют разные пределы рабочей скорости. Скорость обычно указывается как максимальная относительная поверхностная скорость, часто указывается фут / с или м / с. Вращающиеся подшипники обычно описывают характеристики в терминах DN продукта, где D - средний диаметр (часто в мм) подшипника, а N - скорость вращения в оборотах в минуту.

Как правило, существует значительное перекрытие диапазона скоростей между типами подшипников. Подшипники скольжения обычно работают только с более низкими скоростями, подшипники качения работают быстрее, затем идут жидкостные подшипники и, наконец, магнитные подшипники, которые в конечном итоге ограничены центростремительной силой, превышающей прочность материала.

Люфт

В некоторых приложениях нагрузки на подшипники применяются с разных направлений и допускаются только ограниченный люфт или «наклон» при изменении приложенной нагрузки. Один из источников движения - это зазоры или «люфт» в подшипнике. Например, вал диаметром 10 мм в отверстии диаметром 12 мм имеет люфт 2 мм.

Допустимый люфт сильно зависит от использования. Например, колесо тачки выдерживает радиальные и осевые нагрузки. Осевые нагрузки могут составлять сотни ньютонов силы влево или вправо, и обычно допускается качание колеса на целых 10 мм при переменной нагрузке. Напротив, токарный станок может позиционировать режущий инструмент с точностью ± 0,002 мм, используя шариковый ходовой винт, удерживаемый вращающимися подшипниками. Подшипники выдерживают осевые нагрузки в тысячи ньютонов в любом направлении и должны удерживать шарико-ходовой винт с точностью ± 0,002 мм в этом диапазоне нагрузок

Жесткость

Второй источник движения - упругость несущий себя. Например, шарики в шарикоподшипнике похожи на жесткую резину и под нагрузкой деформируются от круглой до слегка приплюснутой формы. Гонка также эластична и имеет небольшую вмятину там, где на нее давит мяч.

Жесткость подшипника - это то, как расстояние между частями, разделенными подшипником, изменяется в зависимости от приложенной нагрузки. В подшипниках качения это происходит из-за деформации шарика и дорожки качения. В жидкостных подшипниках это происходит из-за того, как давление жидкости изменяется в зависимости от зазора (при правильной нагрузке жидкостные подшипники обычно жестче, чем подшипники качения).

Срок службы

Жидкостные и магнитные подшипники

Жидкостные и магнитные подшипники могут иметь практически неограниченный срок службы. На практике существуют гидравлические подшипники, выдерживающие высокие нагрузки на гидроэлектростанциях, которые почти непрерывно эксплуатируются примерно с 1900 года и не имеют признаков износа.

Подшипники качения

Срок службы подшипников качения определяется нагрузкой, температурой, техническое обслуживание, смазка, дефекты материала, загрязнение, обращение, установка и другие факторы. Все эти факторы могут существенно повлиять на срок службы подшипников. Например, срок службы подшипников в одном применении был значительно увеличен за счет изменения способа хранения подшипников перед установкой и использованием, поскольку вибрации во время хранения вызывали отказ смазки, даже когда единственной нагрузкой на подшипник был его собственный вес; в результате часто возникает ложный бринеллинг. Срок службы подшипников является статистическим: несколько образцов данного подшипника часто демонстрируют колоколообразную кривую срока службы, при этом несколько образцов показывают значительно лучший или худший срок службы. Срок службы подшипников варьируется, потому что микроскопическая структура и степень загрязнения сильно различаются даже там, где макроскопически они кажутся идентичными.

Срок службы L10

Подшипники часто задают срок службы "L10" (за пределами США он может называться сроком службы "B10"). Это срок службы, при котором десять процентов можно ожидать, что подшипники в этом приложении вышли из строя из-за классического усталостного разрушения (а не из-за любого другого вида отказа, такого как недостаток смазки, неправильная установка и т. д.) или, в качестве альтернативы, из-за срока службы, при котором девяносто процентов будут продолжать работать. Срок службы подшипника L10 является теоретическим и может не отражать срок службы подшипника. Подшипники также рассчитываются с использованием значения C 0 (статическая нагрузка). Это базовая номинальная нагрузка для справки, а не фактическое значение нагрузки.

Подшипники скольжения

Для подшипников скольжения одни материалы обеспечивают гораздо больший срок службы, чем другие. Некоторые из часов Джона Харрисона все еще работают спустя сотни лет из-за использования в их конструкции дерева lignum vitae, тогда как его металлические часы редко работают из-за потенциального износа.

Подшипники с изгибом

Подшипники с изгибом зависят от упругих свойств материала. Подшипники изгиба многократно изгибают кусок материала. Некоторые материалы выходят из строя после многократного изгиба даже при низких нагрузках, но тщательный выбор материала и конструкции подшипника может сделать срок службы подшипника на изгиб неопределенным.

Подшипники с коротким сроком службы

Хотя часто желателен долгий срок службы подшипников, иногда в этом нет необходимости. Harris 2001 описывает подшипник для кислородного насоса ракетного двигателя, срок службы которого составляет несколько часов, что намного превышает необходимый срок службы в несколько десятков минут.

Композитные подшипники

В зависимости от индивидуальных спецификаций (опора материал и соединения ПТФЭ) композитные подшипники могут работать до 30 лет без обслуживания.

Качающиеся подшипники

Для подшипников, которые используются в колебательных приложениях, используются индивидуальные подходы для расчета L10.

Внешние факторы

Срок службы на подшипник влияют многие параметры, которые не контролируются производителями подшипников. Например, установка подшипника, температура, воздействие внешней среды, чистота смазки и электрические токи через подшипники и т. Д. Высокочастотные ШИМ-инверторы могут наводить токи в подшипнике, которые можно подавить с помощью ферритовых дросселей.

. Температура и рельеф микроповерхности будут определять величину трения от прикосновение к твердым частям.

Определенные элементы и поля уменьшают трение при увеличении скорости.

Прочность и подвижность помогают определить величину нагрузки, которую может выдержать тип подшипника.

Факторы выравнивания могут играть разрушительную роль в износе, но их можно преодолеть с помощью компьютерной сигнализации и подшипников без трения, таких как магнитная левитация или давление в воздушном поле.

Техническое обслуживание и смазка

Многие подшипники требуют периодического обслуживания для предотвращения преждевременного выхода из строя, но многие другие требуют незначительного обслуживания. К последним относятся различные типы полимерных, жидкостных и магнитных подшипников, а также подшипники качения, которые описываются терминами, включая герметичный подшипник и герметичный на весь срок службы. Они содержат уплотнения, предотвращающие попадание грязи и смазки. Они успешно работают во многих областях, обеспечивая работу без обслуживания. Некоторые приложения не могут их эффективно использовать.

Подшипники без уплотнений часто имеют пресс-масленку для периодической смазки с помощью шприца для смазки или маслёнку для периодического заполнения маслом. До 1970-х годов герметичные подшипники не встречались на большинстве машин, а смазка и смазка были более распространенным явлением, чем сегодня. Например, автомобильные шасси раньше требовали «смазочных работ» почти так же часто, как и замена моторного масла, но сегодняшние автомобильные шасси в основном герметичны на весь срок службы. С конца 1700-х до середины 1900-х годов промышленность полагалась на многих рабочих, называемых масленками, которые часто смазывали машины масленками.

Сегодня фабричные машины обычно имеют системы смазки, в которых обслуживает центральный насос. периодические заправки маслом или консистентной смазкой из резервуара по смазочным линиям в различные точки смазки на опорных поверхностях машины, шейках подшипников, опорных подшипниках и т. д. Время и количество таких циклов смазки контролируется компьютеризированным управлением станка, таким как PLC или CNC, а также функциями ручной коррекции, когда это иногда необходимо. Этим автоматизированным процессом смазываются все современные станки с ЧПУ и многие другие современные фабричные станки. Подобные системы смазки также используются на неавтоматизированных машинах, и в этом случае имеется ручной насос, который оператор машины должен перекачивать один раз в день (для машин, которые постоянно используются) или один раз в неделю. Эти системы называются одноразовыми системами из-за их главного коммерческого предложения: одно нажатие на одну ручку для смазки всей машины вместо дюжины насосов алемитового пистолета или масленки в дюжине различных положений вокруг машины.

Система смазки внутри двигателя современного автомобиля или грузовика аналогична по концепции упомянутым выше системам смазки, за исключением того, что масло перекачивается непрерывно. Большая часть этого масла проходит через каналы, просверленные или залитые в блок цилиндров и головки цилиндров, выходит через отверстия прямо на подшипники и разбрызгивается в другом месте, образуя масляную ванну. Масляный насос просто постоянно перекачивает, и любое избыточное перекачиваемое масло непрерывно выходит через предохранительный клапан обратно в отстойник.

Многие подшипники в многоцикловых промышленных операциях нуждаются в периодической смазке и очистке, а многие требуют периодической регулировки, например регулировки предварительной нагрузки, чтобы минимизировать последствия износа.

Срок службы подшипников часто намного выше, если подшипник содержится в чистоте и хорошо смазан. Однако многие приложения затрудняют хорошее обслуживание. Один из примеров - подшипники конвейера дробилки постоянно подвергаются воздействию твердых абразивных частиц. Очистка малопригодна, потому что очистка дорогая, но подшипник снова загрязняется, как только конвейер возобновляет работу. Таким образом, хорошая программа технического обслуживания может часто смазывать подшипники, но не включает разборку для очистки. Частая смазка по своей природе обеспечивает ограниченное очищающее действие, заменяя старое (наполненное зерном) масло или смазку свежей загрузкой, которая сама собирает песчинки перед тем, как вытеснить их в следующем цикле. Другой пример - подшипники ветряных турбин, которые затрудняют обслуживание, поскольку гондола находится высоко в воздухе в районах с сильным ветром. Кроме того, турбина не всегда работает и подвержена различным условиям эксплуатации в различных погодных условиях, что затрудняет надлежащую смазку.

Обнаружение неисправности внешнего кольца подшипника качения

Катание- Элементные подшипники сегодня широко используются в промышленности, и поэтому обслуживание этих подшипников становится важной задачей для специалистов по обслуживанию. Подшипники качения легко изнашиваются из-за контакта металла с металлом, что приводит к неисправностям внешнего кольца, внутреннего кольца и шара. Это также наиболее уязвимый компонент машины, поскольку он часто находится в условиях высокой нагрузки и высокой скорости движения. Регулярная диагностика неисправностей подшипников качения имеет решающее значение для промышленной безопасности и эксплуатации машин наряду с сокращением затрат на техническое обслуживание или сокращением времени простоя. Среди внешнего кольца, внутреннего кольца и шара внешнее кольцо более уязвимо для неисправностей и дефектов.

Все еще остается место для обсуждения того, возбуждает ли ролик качения собственные частоты компонента подшипника, когда он проходит через неисправность на внешнем кольце. Следовательно, нам необходимо определить собственную частоту внешнего кольца подшипника и его гармоники . Неисправности подшипников создают импульсы и приводят к сильным гармоникам частот неисправностей в спектре сигналов вибрации. Эти частоты неисправностей иногда маскируются соседними частотами в спектрах из-за их небольшой энергии. Следовательно, очень часто требуется очень высокое спектральное разрешение для идентификации этих частот во время анализа FFT. собственные частоты подшипника качения со свободными граничными условиями составляют 3 кГц. Следовательно, чтобы использовать метод измерения ширины полосы резонанса компонента подшипника для обнаружения неисправности подшипника на начальном этапе, следует использовать высокочастотный диапазон акселерометр, а данные, полученные в течение длительного периода времени, должны быть приобретенным. Характеристическая частота неисправности может быть определена только при серьезной степени неисправности, например, при наличии отверстия во внешнем кольце. Гармоники частоты неисправности являются более чувствительным индикатором неисправности внешнего кольца подшипника. Для более серьезного обнаружения неисправностей подшипников форма сигнала, спектр и огибающая помогут выявить эти неисправности. Однако, если высокочастотная демодуляция используется в анализе огибающей для обнаружения характерных частот неисправностей подшипников, специалисты по обслуживанию должны быть более осторожными при анализе из-за резонанса, так как он может содержать или не содержать компоненты частоты неисправности.

Использование спектрального анализа в качестве инструмента для выявления неисправностей в подшипниках сталкивается с проблемами из-за таких проблем, как низкая энергия, размытие сигнала, циклостационарность и т. Д. Часто требуется высокое разрешение, чтобы отличить частотные составляющие неисправности от других соседних частот с большой амплитудой. Следовательно, когда сигнал отбирается для анализа FFT, длина выборки должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить адекватное разрешение по частоте в спектре. Также может потребоваться удержание времени вычислений и памяти в определенных пределах и избежание нежелательного наложения. Однако требуемое минимальное разрешение по частоте может быть получено путем оценки частот неисправностей подшипников и других частотных компонентов вибрации и их гармоник из-за частоты вращения вала, перекоса, частоты сети, коробки передач и т. Д.

Упаковка

В некоторых подшипниках для смазки используется густая смазка , которая вводится в зазоры между поверхностями подшипников, также называемые набивкой. Смазка удерживается на месте пластиковой, кожаной или резиновой прокладкой (также называемой сальником), которая закрывает внутренние и внешние края кольца подшипника, чтобы смазка не вытекала.

Подшипники также могут быть упакованы другими материалами. Исторически в колесах железнодорожных вагонов использовались подшипники скольжения, набитые отходами или обрывками хлопка или шерстяного волокна, пропитанными маслом, а затем использовались твердые подушечки из хлопка.

Кольцевая масленка

Подшипники могут быть смазывается металлическим кольцом, которое свободно скользит по центральному вращающемуся валу подшипника. Кольцо свешивается в камеру со смазочным маслом. Когда подшипник вращается, вязкая адгезия втягивает масло вверх по кольцу и на вал, где масло мигрирует в подшипник для его смазки. Излишки масла выбрасываются и снова скапливаются в бассейне.

Смазка разбрызгиванием

Элементарная форма смазки - смазка разбрызгиванием. Некоторые машины содержат лужу смазки на дне с шестернями, частично погруженными в жидкость, или шатуны, которые могут опускаться в бассейн во время работы устройства. Вращающиеся колеса выбрасывают масло в воздух вокруг себя, в то время как шатуны кривошипа ударяют по поверхности масла, беспорядочно разбрызгивая его на внутренние поверхности двигателя. Некоторые малые двигатели внутреннего сгорания содержат специальные пластмассовые отражатели, которые беспорядочно разбрызгивают масло по внутренней части механизма.

Смазка под давлением

Для высокоскоростных и мощных машин может произойти потеря смазки. при быстром нагреве подшипников и их повреждении из-за трения. Также в грязной среде масло может загрязняться пылью или мусором, что увеличивает трение. В этих случаях свежая смазка может непрерывно подаваться к подшипнику и всем другим контактным поверхностям, а излишки могут быть собраны для фильтрации, охлаждения и, возможно, повторного использования. Смазка под давлением обычно используется в больших и сложных двигателях внутреннего сгорания в частях двигателя, куда не может попасть прямо разбрызгиваемое масло, например, в узлы верхних клапанов. Высокоскоростные турбокомпрессоры также обычно требуют масляной системы под давлением для охлаждения подшипников и предотвращения их сгорания из-за тепла от турбины.

Композитные подшипники

Композитные подшипники имеют самосмазывающуюся футеровку из политетрафторэтилена (ПТФЭ) с многослойной металлической основой. Вкладыш из ПТФЭ обеспечивает постоянное контролируемое трение, а также долговечность, в то время как металлическая основа обеспечивает прочность композитного подшипника и его способность выдерживать высокие нагрузки и напряжения на протяжении всего срока службы. Его конструкция также делает его легким - в десять раз легче традиционного подшипника качения.

Типы

Существует много различных типов подшипников. В настоящее время проходят испытания новые версии более эффективных конструкций, которые уменьшат трение, увеличат нагрузку на подшипник, увеличат импульс и скорость.

ТипОписаниеТрениеЖесткость СкоростьСрок службыПримечания
Подшипник скольжения Трущиеся поверхности, обычно со смазкой; в некоторых подшипниках используется перекачиваемая смазка, и они ведут себя аналогично жидкостным подшипникам.В зависимости от материалов и конструкции, PTFE имеет коэффициент трения ~ 0,05–0,35, в зависимости от добавленных наполнителейХорошо, если износ низкий, но обычно присутствует некоторый провисОт низкого до очень высокогоОт низкого до очень высокого - зависит от области применения и смазкиШироко используется, относительно высокое трение, в некоторых случаях страдает от трения. В зависимости от области применения срок службы может быть выше или ниже, чем у подшипников качения.
Подшипник качения Шарик или ролики используются для предотвращения или минимизации тренияКоэффициент трения качения со сталью может составлять ~ 0,005 (добавление сопротивления из-за уплотнений, уплотненной смазки, предварительного натяга и перекоса может увеличиваться friction to as much as 0.125)Good, but some slack is usually presentModerate to high (often requires cooling)Moderate to high (depends on lubrication, often requires maintenance)Used for higher moment loads than plain bearings with lower friction
Jewel bearing Off-center bearing rolls in seatingLowLow due to flexingLowAdequate (requires maintenance)Mainly used in low-load, high precision work such as clocks. Jewel bearings may be very small.
Fluid bearing Fluid is forced between two faces and held in by edge sealZero friction at zero speed, lowVery highVery high (usually limited to a few hundred feet per second at/by seal)Virtually infinite in some applications, may wear at startup/shutdown in some cases. Often negligible maintenance.Can fail quickly due to grit or dust or other contaminants. Maintenance free in continuous use. Can handle very large loads with low friction.
Magnetic bearing Faces of bearing are kept separate by magnets ( электромагниты или вихревые токи )нулевое трение при нулевой скорости, но постоянная мощность для левитации, вихревые токи часто индуцируются при движении, но могут быть незначительными, если магнитное поле квазистатическоеНизкийПрактический предел отсутствуетНеопределенный. Бесплатная поддержка. (с электромагнитами )активным магнитным подшипникам (AMB) требуется значительная мощность. Электродинамические подшипники (EDB) не требуют внешнего питания.
Подшипник с изгибом Материал изгибается, давая и сдерживая движениеОчень низкоеНизкоеОчень высокое.Очень высокое или низкое, в зависимости от материалов и нагрузки в приложении. Обычно не требует обслуживания.Ограниченный диапазон движения, отсутствие люфта, исключительно плавное движение
Композитный подшипник Подшипник скольжения с гильзой из ПТФЭ на границе раздела между подшипником и валом с многослойной металлической основой. ПТФЭ действует как смазка.ПТФЭ и использование фильтров для регулировки трения по мере необходимости для контроля трения.Хорошо, зависит от многослойной металлической основыОт низкого до очень высокогоОчень высокого; ПТФЭ и наполнители обеспечивают устойчивость к износу и коррозииШироко используются, контролируют трение, уменьшают прерывистое скольжение, PTFE снижает статическое трение
Жесткость - это величина, на которую зазор va Когда нагрузка на подшипник изменяется, она отличается от трения подшипника.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На сайте Wikimedia Commons есть материалы относится к Подшипники.
Последняя правка сделана 2021-05-12 08:38:57
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте