Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое игольчатый подшипник

Что такое игольчатый подшипник?

Что такое игольчатый подшипник?

Игольчатый подшипник — это тип подшипника, который имеет роликовые элементы, которые длиннее и тоньше, чем традиционные роликовые подшипниковые элементы. Благодаря значительно меньшему диаметру роликов игольчатый подшипник идеально подходит для применения там, где требуется уменьшенная общая высота подшипника. Несмотря на малые диаметры роликов, игольчатые подшипники имеют хорошую несущую способность и часто используются в больших количествах в автомобильных двигателях и других высоконапорных, прецизионных приложениях. Игольчатые подшипники выпускаются в широком диапазоне конструкций, включая подшипники в клетке или полный комплимент, а также герметичные или открытые подшипники. Существуют также радиально-упорные разновидности этого подшипника, которые сочетают в себе игольчатые роликовые и шарикоподшипниковые элементы.

Роликоподшипники используют наборы или цилиндрические роликовые элементы вместо более традиционных шариков. Игольчатые роликоподшипники следуют основным принципам конструкции нормального роликоподшипника с внутренним и наружным кольцом, которые содержат и ориентируют набор роликовых элементов между собой. Внутреннее кольцо надвигается на вал машины, а наружное кольцо удерживается в плену в торцевой крышке или внешней раме. Затем ролики обеспечивают низкую поддержку трения для вала, когда он вращается. Основное различие между обычными роликовыми подшипниками и игольчатыми подшипниками заключается в диаметре ролика.

Игольчатый подшипник имеет роликовые элементы значительно меньшего диаметра, чем обычный роликовый подшипник. Это означает, что игольчатый роликовый подшипник имеет гораздо более низкий профиль, чем у обычного типа. Эта характеристика позволяет использовать игольчатый подшипник в тех случаях, когда требуются небольшие допуски внутренней и внешней поверхности. Использование игольчатых подшипников позволяет проектировщикам машин уменьшить габаритные размеры конструкции, тем самым экономя пространство и вес в таких приложениях, как автомобильные двигатели. Уменьшенная высота игольчатых подшипников не оказывает негативного влияния на их эксплуатационные характеристики; они демонстрируют хорошие несущие качества.

Существует множество различных конфигураций игольчатых подшипников, доступных для широкого спектра применений. К ним относятся герметичные или открытые подшипники и примеры, которые включают фланцевые наружные кольца для повышения боковой устойчивости. Клетчатые игольчатые подшипники имеют стальные или латунные “сепараторы”, которые удерживают уменьшенное количество роликов в постоянной позиционной ориентации, что приводит к снижению трения. Также доступны полные комплиментарные подшипники, у которых зона гонки полностью заполнена роликами. Это увеличивает коэффициент трения подшипника, но также повышает его устойчивость и несущую способность.

Некоторые конструкции игольчатых подшипников включают дополнительный набор шарикоподшипников, которые работают снаружи набора роликов и обеспечивают улучшенную угловую нагрузку подшипника. Самоустанавливающиеся игольчатые подшипники имеют два наружных кольца с сопрягаемыми, купированными внутренними поверхностями, что придает этому варианту степень поглощения осевого смещения. Игольчатые упорные подшипники также довольно распространены и имеют роликовые наборы, расположенные радиально в виде вентилятора.

Зачем нужны подшипники?

Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине значительно легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А если приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение можно, заменив сухое трение жидкостным трением скольжения или трением качения.
Опорные участки вала – их называют шипами или шейками – протачивают, шлифуют и помещают в специальные опоры – подшипники, которые разделяются на 2 основные группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

подшипники скольжения состоят из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще – из разъемного корпуса и вкладышей. При сборке вал кладется отшлифованными шейками на нижние половинки вкладышей и накрывается верхними половинками.

Читайте так же:
Описание токарно винторезного станка

Благодаря тому, что трущиеся детали делают всегда из разных материалов ( валы – из черных металлов, вкладыши — из бронзы или другого сплава), трение значительно снижается. Но этого мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Постепенно между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.

При больших частотах вращения даже трение жидкостного скольжения вызывает сильный нагрев подшипника. Его надо охлаждать, и это обязанность также поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванну, а на вал надевают кольца, которые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В другие подшипники непрерывно подают масло при помощи специальных насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их. Обеспечить надежную работу подшипников скольжения не просто: они требуют повседневного ухода.

Значительно надежнее и удобнее в эксплуатации подшипники качения. В таких подшипниках стальные шарики ( шариковые подшипники) или ролики ( роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между вращающимися валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковых подшипниках тратится всего несколько тысячных долей общей нагрузки на вал. Смазывать их надо густым маслом только при очередных ремонтах машин.

Решая вопрос о том, какому виду подшипников отдать предпочтение, надо учитывать, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не образовалась масляная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается). Подшипники качения, наоборот, хорошо работаю при трогании с места. Но и у них есть недостаток: они плохо переносят очень большие нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказывается чрезмерно большим. Поэтому для каждого узла машины подбирается соответствующий тип подшипника. И это необходимо учитывать, когда строишь различные модели.

В обычных электродвигателях, как правило, устанавливают шариковые подшипники; в редукторах подъемных кранов, в колесных парах железнодорожных вагонов – роликовые. А в любом автомобиле много различных видов подшипников: коленчатый вал опирается на подшипники скольжения, полуоси передних колес – на шариковые, вал ведущей шестерни главной передачи – на конические роликовые и т.д.

Для мощных авиационных двигателей, гигантских прокатных станов и других машин, валы которых испытывают очень большие и часто изменяющиеся нагрузки, применяют игольчатые подшипники. У них между кольцами находятся обильно смазанные тонкие стальные иглы. Сначала такой подшипник работает как роликовый – иглы катятся по поверхности колец. При увеличении скорости вала иглы перестают катиться и вместе с маслом образуют внутренне кольцо, которое скользит между стальными кольцами подшипника. Игольчатый подшипник сочетает достоинства подшипников скольжения и подшипников качения.

Уменьшить трение можно и другими способами. Вы, вероятно, слышали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором поток воздуха поступает под днище судна и создает там давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, такое судно легко скользит по поверхности воды как бы на воздушной подушке.

На опытах по электричеству в школе вам, наверное, приходилось видеть, как под действием магнитного поля металлическое кольцо приподнимается над сердечником сильного электромагнита. Оно как бы лежит на невидимой магнитной подушке.

Читайте так же:
Пила для металла электрическая

Значит, воздушная и магнитная подушки могут уменьшать трение в различных механизмах. Подшипники с воздушным трением находят применение в небольших воздушных (или газовых) турбинах, приводимых в движение сжатым воздухом. Эти турбины имеют очень большие частоты вращения, необходимые для создания прочной воздушной подушки между вращающимися частями и опорой. Здесь воздух одновременно приводит в движение турбину, «смазывает» её и охлаждает.

Типы подшипников в корпусных вентиляторах

Типы подшипников в корпусных вентиляторах

Активное охлаждение компонентов компьютера уже давно ни для кого не является новостью. Пользователи так сильно увлечены воздушными потоками, давлением внутри корпуса, что забывают о том, что не каждый вентилятор подходит на отведенную ему роль в полной мере. И не последнее значение в этом играет тип подшипника вентилятора.

Немного истории

Изначально подшипники выглядели совсем не так как сейчас. Как следует из названия, это то, во что упирается шип.

Простая конструкция за счет малого диаметра оси создает большое отношение плеч рычага и даже большой коэффициент трения не создает существенного противодействия вращению. А что бы износ был как можно меньше, в качестве подшипника используется более твердый материал. Сегодня такая конструкция встречается в механических часах.

Так или иначе прогресс взял свое, и современные конструкции уже более совершенны.

Подшипник скольжения

Традиционный спутник бюджетных вентиляторов. Внешне максимально простая конструкция, состоящая из латунной втулки и стального вала, но в своей работе не так уж и проста.

Небольшая разница в диаметре вала и втулки заполнена маслом. При вращении вала силы трения между валом и маслом нагнетают масло в место соприкосновения вала и втулки, создавая давление масляного клина. Если это давление будет достаточно большим, оно предотвращает контакт вала и втулки.

h — толщина слоя смазки, ω — угловая скорость вращения вала, d — диаметр вала, P — величина нагрузки, s —средний зазор, e — эксцентриситет

Как видно из рисунка слабым местом этого подшипника является то, что давление прилагается только с одной стороны вала — это не способствует гашению вибраций, а даже наоборот вызывает их при малой величине нагрузки.

По мере работы нагрев делает масло более жидким, что уменьшает давление масляного клина. Также нагрев способствует ускорению испарения масла и в итоге вал с втулкой начинает контактировать. При повышении окружающей температуры на 20 градусов срок эксплуатации такого подшипника снижается в 3 раза. То есть, для вентилятора с обычным подшипником скольжения наиболее удачным будет место с низкой температурой. А для уменьшения, микровибраций, которые изнашивают втулку и в итоге становятся слышимыми вибрациями нужна нагрузка на вал. Такие условия в сборке башенного типа актуальны только на фронтальной панели.

По мере усовершенствования этого типа подшипника появились самосмазывающиеся вариации, а также с винтовой нарезкой. Их особенностью является большее количество масла, доступное для смазки, а также некоторое подобие насоса за счет винтовых конструкций, обеспечивающее циркуляцию масла в любом положении.

Использование полиоксиметилена (POM) также идет на пользу. Этот материал частенько используют в редукторах дешевого электроинструмента. Но в данном случае это замена мягкой втулки из медного сплава, которая в редукторе рассыпалась бы моментально. Полимерный материал уменьшает коэффициент сухого трения и появление частиц с абразивными свойствами, которые в свою очередь ускоряют износ.

Читайте так же:
Самый мощный погружной блендер

Все эти ухищрения не устраняют полностью недостатки конструкции подшипника скольжения, хотя и позволяют ему проработать несколько лет даже в неудачном положении. Наиболее живучим будет вентилятор, имеющий защиту IP6X. В нем применяется герметизирующая втулка для защиты от пыли, которая также мешает испаряться и вытекать маслу.

Гидродинамический подшипник

Считается вечным, ведь пока в нем есть масло, вал и втулка не могут соприкоснуться. Это обеспечивается особым профилем либо втулки, либо вала, обеспечивающих повышенное давление в некоторых участках. Обычно это встречные косые углубления на втулке. Их проще выполнить в мягком металле, не нарушая балансировки вала. Но на практике может встретиться все что угодно, щедро сдобренное маркетинговыми названиями.

Как видно по результатам моделирования, повышенное давление действует на вал со всех сторон. За счет этого вал меньше вибрирует и практически исключается контакт со втулкой. Но главная проблема подшипников скольжения — высыхание масла тут тоже присутствует. И добавляется еще одна: в лежачем положении масло, по мере высыхания, либо скопится в масляной камере (при этом некоторые конструкции исключают достаточное поступление масла за счет капиллярного эффекта), либо постепенно будет покидать подшипник через недостаточно герметичное уплотнение вала.

И ко всему этому еще добавляется очень большая восприимчивость к работе на низких оборотах. Давление масла зависит от оборотов, и если они будут недостаточны, то гидродинамический подшипник превращается в обычный подшипник скольжения. Недаром производители зачастую ограничивают нижнюю частоту вращения вентиляторов с гидродинамическими подшипниками в 600 оборотов в минуту. Но даже с таким ограничением пользователи отмечают появление посторонних звуков.

Подшипники с магнитным центрированием

Большая часть вентиляторов пользуется магнитной левитацией за счет притяжения постоянного магнита ротора и полюсов статора. Убедиться в наличии магнитной левитации просто — достаточно вдоль оси потолкать крыльчатку. Она свободно перемещается на некоторое расстояние и тут же возвращается. В вентиляторах с магнитным центрированием добавляют еще один магнит, придающий больше жесткости, и упор оси вала, который может быть выполнен как из пластика, так и из гидродинамического подшипника.

Дополнительная жесткость уменьшает вибрацию вала на низких оборотах и позволяет гидродинамическому подшипнику работать на любых оборотах и в любом положении.

Подшипник качения

Как можно понять из названия, принцип его работы основан на качении. Чем тверже материал, меньше шероховатость поверхности и точнее детали, тем дольше прослужит такой подшипник. Чем ниже рабочие обороты в подшипнике качения, тем дольше он проработает (даже в перерасчете на суммарное количество оборотов).

Ориентация в пространстве на работе никак не сказывается, поэтому вентиляторы на его основе можно применять в любой части сборки.

Но такой подшипник шумный, что делает его применение на низких оборотах бессмысленной затеей, и с течением времени создаваемый шум растет постепенно. Наиболее долговечная разновидность выполняется из керамики.

А самую тихую модификацию без сепаратора, в которой шарики не создают шума постукиванием друг о друга, скорее всего в компьютерных вентиляторах мы никогда и не увидим.

Заключение

Подшипники компьютерных вентиляторов имеют свои слабые и сильные стороны, учитывая которые можно избежать ускоренной поломки и бессмысленных трат.

Читайте так же:
Печь в гараж из дисков

Обычный подшипник скольжения дешевый, быстро выходит из строя, но на фронтальной панели может прослужить вполне долго.

Самосмазывающиеся подшипники, особенно с применением пластика (POM) и класса защиты IP6Х могут работать в любой части сборки, не уступая в долговечности другим типам.

Гидродинамический подшипник в самом простом исполнении даже капризнее чем обычный подшипник скольжения. Оптимальным будет использование на оборотах, близких к максимальным, если избегать «лежачего» положения.

Магнитное центрирование позволяет гидродинамическим подшипникам работать в любом положении и оборотах.

Подшипник качения самый надежный, но шумный. Зачастую заранее предупреждает о своей грядущей поломке повышенным шумом, что позволяет избежать внезапной остановки.

Ступичные подшипники

Ступичный подшипник в конструкции автомобиля представлен деталями двух видов — подшипник задней ступицы и передний подшипник ступицы.

Для чего используется деталь?

Давайте рассмотрим, что представляет собой данная деталь, каковы особенности ее конструкции, как можно диагностировать ее неисправности и каким образом следует выполнять ремонтные работы. Эта деталь обеспечивает крепление колеса транспортного средства к следующим элементам:

  • к ступице;
  • к объединенному в общую конструкцию со ступицей поворотному кулаку.

Так как ступица является значимой составляющей ходовой части любого автотранспортного средства, обеспечивающей связь между осью и автомобильными колесами, а ступичные подшипники выполняют функцию соединяющего элемента ступицы и оси, сопротивление вращения колес машины при их использовании становится минимальным.

Конструкционные особенности и принцип функционирования

Ступичный подшипник является наиболее нагруженной деталью автомобильного механизма, который должен выдерживать давление всей его массы. Помимо этого, на данную деталь приходятся еще и дополнительные нагрузки разных направленностей, которые возникают в результате передвижения транспортного средства по неровной дороге, резкого торможения и т.д. От качества и надежности этой детали зависит безопасность передвижения машины по автодорогам. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы данный элемент отличался высоким качеством, позволяющим ему постоянно оставаться в исправном состоянии.

Ступицы механизма автомобиля снабжены подшипниками качения. Все их модификации обладают схожим устройством, предусматривающим наличие следующих элементов:

  • тела качения;
  • сепаратора;
  • внешних и внутренних колец.

Внешние и внутренние кольца представляют собой своеобразные опорные поверхности, фиксирующие подшипник в области оси и в отверстии ступицы.

Для того чтобы тела качения были равномерно распределены по окружности обоймы в конструкции, используется сепаратор. Еще одной немаловажной функцией является недопущение соприкосновения расположенных рядом друг с другом тел качения. В некоторых моделях предусмотрены также пылесборники, не допускающие попадания в узел грязи и пыли. Узлы такого типа называются закрытыми.

Основные разновидности

Тела качения в ступичных подшипниках представляют собой ролики и шарики цилиндрической либо конической формы. Они могут быть выстроены в 1 или 2 ряда. Чаще всего сегодня используются следующие виды:

  • цилиндрические шариковые/роликовые;
  • конические радиально упорные роликовые.

Современные ступичные модели, выпускаемые для автомобилей с антиблокировочными системами, являются составной частью ступицы. Они имеют конструкции закрытого типа, не обслуживаются и не ремонтируются. При поломке узла необходима замена всей ступицы.

Каждая радиальная модель в ступице зафиксирована отдельно. Все подшипники, как выше уже упоминалось, являются закрытыми и не обслуживаемыми. Регулировать их также нельзя. Возникающие в процессе эксплуатации автомобиля люфты устраняются путем насаживания подшипника на ось с помощью сильного натяга.

Некоторые подшипники (радиально-упорные) на ступицу монтируются сразу по два. Это открытые модели, устанавливаемые посредством слабого натяжения. При образовании люфтов они могут регулироваться.

Читайте так же:
Оборудование для закалки металла

Ведущая ось обычно оснащается радиальными ступичными деталями, тогда как ведомая — радиально-упорными. Например, российский автомобиль ВАЗ оснащен следующим образом:

  • ВАЗ 2107 — расположенные сзади ступицы оснащены шариковыми подшипниками (по одному, а передние — коническими (по два);
  • ВАЗ 2108 — на задней оси установлены конические узлы, а впереди — цилиндрические двухъядерные компоненты.

Диагностика неисправностей и особенности эксплуатации ступичных подшипников

Стандартный ресурс пробега такой детали составляет порядка ста тысяч километров. Учтите, что период использования может быть разным. Зависит он от многих условий, на которые следует обращать внимание. Срок службы зависит от следующих объективных факторов:

  • особенностей эксплуатации транспортного средства;
  • качества изготовления подшипника;
  • его защищенности от попадания грязи, пыли и песка;
  • своевременной и систематической регулировки открытых узлов для устранения возникающих люфтов.

Пренебрежение мерами профилактики и езда по разбитым дорогам приводят к сокращению периода службы тел качения и всего узла.

Допускать критического износа ни в коем случае нельзя, иначе это может привести к разрушению всего подшипника, что способно стать причиной возникновения таких плачевных последствий, как заедание колеса или даже его срыв с оси.

Верным признаком изношенности автомобильного ступичного подшипника является хорошо слышимый гул во время движения автомобиля в области колеса. Если гул слабый, износ подшипника пока что не слишком велик. В этом случае автомобилем можно еще некоторое время пользоваться, однако желательно в скором времени сделать диагностику подшипников. В случае необходимости их следует отрегулировать либо заменить. Если же подшипник разрушен полностью, и ремонт его невозможен, вы будете слышать громкий хруст. В этом случае следует тотчас же перестать пользоваться транспортным средством и полностью заменить узел.

Сделать диагностику такого подшипника можно и самостоятельно. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

  • вывесить и покрутить колесо, чтобы проверить, имеются ли заедания;
  • раскачать колесо, двигая его вверх-вниз.

Люфт около радиально-центрических подшипников недопустим. Около радиально-упорных моделей он допускается (незначительный). Появление люфта в цилиндрических узлах свидетельствует о критическом износе. В таких случаях цилиндрический подшипник следует заменить, так как ремонтировать такие модели невозможно. Люфт в конических узлах устраняется с помощью регулировки.

Как можно отрегулировать ступичный подшипник?

Для регулировки необходимы следующие инструменты:

  • отвертки нужных размеров;
  • гаечные ключи;
  • пассатижи;
  • молоток.

Сначала следует ослабить болты колес на подлежащей регулировке ступице. После этого нужно вывесить и затем снять колесо с помощью домкрата. Затем при помощи отвертки и молотка сбить находящийся в центре ступицы защитный колпачок, отогнуть усики и с помощью пассатижей вытащить стопор. После этого закрутить полностью гайку ступицы и потом открутить ее на четверть оборота обратно. Проверить, легко ли вращается ступица, после чего собрать все в обратном порядке, а затем убедиться в отсутствии люфта.

Если вышеперечисленные меры не помогли устранить хруст, подшипник следует полностью заменить.

При наличии необходимых инструментов и специальных приспособлений (например, слесарных тисков), выполнить замену ступичного подшипника не сложно. Обратите внимание, подшипник должен устанавливаться легко. Если со стороны ступицы ощущается сопротивление, пусть даже и незначительное, ее необходимо заменить в связи с износом посадочного места.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector