Вальни́ця ко́взання, заст. підшипник ковзання — тип вальниці, елемент опор валів і осей, поверхня цапфи яких взаємодіє в умовах проковзування через шар мастила або безпосередньо з поверхнею вальниці, що її охоплює.
За напрямком сприйняття навантаження розрізняють радіальні і осьові (упорні або підп'ятники) вальниці ковзання. Залежно від режиму змащення вальниці ковзання поділяються на гідродинамічні і , і (роль мастила виконує повітря або нейтральний газ) та з твердим змащуванням.
Нормальна робота вальниці ковзання без постійного спрацьовування робочих поверхонь цапфи вала і вальниці можлива лише при розділенні цих поверхонь шаром мастила достатньої товщини із забезпеченням рідинного тертя. Наявність шару мастила між робочими поверхнями може бути забезпечена надлишковим тиском, який буває гідродинамічним, якщо він створюється при обертанні цапфи (гідродинамічна вальниця), або гідростатичним, що виникає внаслідок подачі мастила насосом (гідростатична вальниця).
За своєю конструкцією вальниці ковзання поділяють на нероз'ємні (глухі) й роз'ємні. Нероз'ємні відносяться до найпростіших вальниць, які застосувують при невеликих кутових швидкостях обертання валів та осей. Виготовляють їх у вигляді втулок з антифрикційних матеріалів, запресованих безпосередньо в корпусну деталь або в окрему деталь, що прикріплюється до рами.
Визначення
Вальниця ковзання — це опора або напрямна механізму або машини, в якій тертя відбувається при ковзанні зв'язаних поверхонь. Радіальний підшипник ковзання являє собою корпус, який має циліндричний отвір, у який вставляється робочий елемент — вкладиш, або втулка з антифрикційного матеріалу і пристрій для змащення. Між валом і отвором втулки підшипника є зазор, який заповнено мастильною речовиною, що дозволяє вільно обертатися валу. Розрахунок зазору вальниці, що працює в режимі поділу поверхонь тертя мастильним шаром, проводиться на основі гідродинамічної теорії мастила.
При розрахунку визначаються: мінімальна товщина мастильного шару (вимірюється в мкм), тиск в шарі змащення, температура і витрата мастильних матеріалів. Залежно від конструкції, окружної швидкості цапфи, умов експлуатації тертя ковзання буває сухим, граничним, рідинним і газодинамічним. Але навіть підшипники з рідинним тертям при пуску проходять етап з граничним тертям.
Мастило є одним з основних умов надійної роботи підшипника і забезпечує низьке тертя, розділення рухомих частин, відведення тепла, захист від шкідливого впливу навколишнього середовища.
Змазка може бути:
- рідкою (мінеральні і синтетичні мастила, вода для неметалічних підшипників),
- пластичною (на основі та сульфоната кальцію і ін.),
- твердою (графіт, дисульфід молібдену та ін.),
- газоподібною (різні інертні гази, азот і ін.).
Найкращі експлуатаційні властивості показують пористі підшипники, які самі змащуються, виготовлені методом порошкової металургії. При роботі пористий самозмащувальний підшипник, просочений мастилом, нагрівається і виділяє мастило з пор на робочу ковзаючу поверхню, а в стані спокою охолоджується і вбирає мастило назад у пори.
Антифрикційні матеріали підшипників виготовляють з твердих сплавів (карбід вольфраму або карбід хрому методом порошкової металургії або високошвидкісним газополуменевим напиленням), бабітів і бронз, полімерних матеріалів, кераміки, твердих порід дерева (залізне дерево).
PV-фактор
PV-фактор — основний критерій оцінки працездатності вальниці ковзання. Є добутком питомого навантаження P (МПа) і окружної швидкості V (м/с). Визначається для кожного антифрикційного матеріалу експериментально при випробуваннях або в процесі експлуатації. Більшість даних щодо дотримання оптимального PV-фактора доступні в довідниках.
Класифікація
В основу класифікації покладено аналіз режимів роботи вальниць за діаграмою Герсі-Штрібек.
Вальниці ковзання поділяють на:
- залежно від форми отвору:
- одно- або багато поверхневі,
- зі зміщенням поверхонь (у напрямку обертання) або без (для збереження можливості зворотного обертання),
- зі зміщенням або без зміщення центру (для кінцевої установки валів після монтажу);
- у напрямку сприйняття навантаження:
- радіальні
- осьові (упорні, підп'ятники),
- радіально-упорні;
- за конструкцією:
- нероз'ємні (втулкові; в основному, дляІ-1),
- роз'ємні (що складаються з корпусу і кришки; в основному, для всіх, крім I-1),
- вбудовані (рамові, що складають одне ціле з картером, рамою або станиною машини);
- за кількістю мастильних клапанів:
- з одним клапаном,
- з декількома клапанами;
- за можливістю регулювання:
- регульовані,
- нерегульовані.
Нижче подана таблиця груп і класів підшипників ковзання (приклади позначення: I-1, II-5).
Група | Клас | Спосіб змащення | Вид тертя | Приблизний коефіцієнт тертя | Призначення | Область застосування |
---|---|---|---|---|---|---|
I (недосконале змащення) | ||||||
1 | Мала кількість, непостійна подача | Граничне | 0,1…0,3 | Малі швидкості ковзання і невеликі питомі тиску | Опорні ролики транспортерів, ходових коліс мостових кранів | |
2 | Зазвичай безперервне | Напіврідинне | 0,02…0,1 | Короткочасний режим з постійним або змінним напрямком обертання валу, малі швидкості і великі питомі навантаження |
| |
3 | Мастильна ванна або кільця | 0,001…0,02 | Мало мінливі за величиною і напрямком зусилля, великі і середні навантаження |
| ||
Під тиском | Змінне навантаження |
| ||||
II | ||||||
4 | Кільця, комбіноване або під тиском | Рідинне | 0,0005…0,005 | Малі окружні швидкості валів, особливо важкі умови роботи при змінних за величиною і напрямком навантаженнях |
| |
5 | Під тиском | 0,005…0,05 | Слабонавантажені опори з великими швидкостями ковзання |
|
Переваги
- Надійність у високошвидкісних приводах
- Здатні сприймати значні ударні та вібраційні навантаження
- Порівняно малі радіальні розміри
- Допускають установку роз'ємних підшипників на шийки колінчастих валів і не вимагають демонтажу інших деталей при ремонті
- Проста конструкція в тихохідних машинах
- Дозволяють працювати у воді
- Допускають регулювання зазору та забезпечують точну установку геометричної осі валу
- Економічні при великих діаметрах валів
Недоліки
- У процесі роботи вимагають постійного нагляду за мастилом
- Порівняно великі осьові розміри
- Великі втрати на тертя при пуску та недосконалому змащенні
- Велика витрата мастильного матеріалу
- Високі вимоги до температури та чистоти мастила
- Знижений коефіцієнт корисної дії
- Нерівномірне зношування підшипника та цапфи
- Застосування більш дорогих матеріалів
Застосування
Попри набагато вужчу сферу застосування вальниць ковзання, ніж вальниць кочення, у них є ряд переваг, які дозволяють зайняти свою нішу на ринку вальниць. Вони застосовуються у таких випадках:
- для опор валів (ω > 500 рад/с), у режимах роботи яких довговічність вальниць кочення досить низька;
- для валів та осей, які потрібно досить точно змонтувати і забезпечити незмінне положення осі обертання при роботі пристрою.
- для валів великого діаметра, де неможливо підібрати стандартні вальниці кочення;
- у випадках, коли вальниці повинні бути роз'ємними (наприклад, для опор колінчастих валів);
- при роботі вальниць у воді або агресивних середовищах;
- при потребі малих діаметральних розмірів вальниць, наприклад для близько розташованих валів.
- для економії засобів та конструктивного спрощення в тихохідних валах та невідповідальних механізмах.
Див. також
Джерела
- Павлище В. Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин. — Львів : Афіша, 2003. — С. 560. — .
Це незавершена стаття з технології. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Valni cya ko vzannya zast pidshipnik kovzannya tip valnici element opor valiv i osej poverhnya capfi yakih vzayemodiye v umovah prokovzuvannya cherez shar mastila abo bezposeredno z poverhneyu valnici sho yiyi ohoplyuye Radialna valnicya kovzannya Za napryamkom sprijnyattya navantazhennya rozriznyayut radialni i osovi uporni abo pidp yatniki valnici kovzannya Zalezhno vid rezhimu zmashennya valnici kovzannya podilyayutsya na gidrodinamichni i i rol mastila vikonuye povitrya abo nejtralnij gaz ta z tverdim zmashuvannyam Normalna robota valnici kovzannya bez postijnogo spracovuvannya robochih poverhon capfi vala i valnici mozhliva lishe pri rozdilenni cih poverhon sharom mastila dostatnoyi tovshini iz zabezpechennyam ridinnogo tertya Nayavnist sharu mastila mizh robochimi poverhnyami mozhe buti zabezpechena nadlishkovim tiskom yakij buvaye gidrodinamichnim yaksho vin stvoryuyetsya pri obertanni capfi gidrodinamichna valnicya abo gidrostatichnim sho vinikaye vnaslidok podachi mastila nasosom gidrostatichna valnicya Za svoyeyu konstrukciyeyu valnici kovzannya podilyayut na neroz yemni gluhi j roz yemni Neroz yemni vidnosyatsya do najprostishih valnic yaki zastosuvuyut pri nevelikih kutovih shvidkostyah obertannya valiv ta osej Vigotovlyayut yih u viglyadi vtulok z antifrikcijnih materialiv zapresovanih bezposeredno v korpusnu detal abo v okremu detal sho prikriplyuyetsya do rami ViznachennyaValnicya kovzannya ce opora abo napryamna mehanizmu abo mashini v yakij tertya vidbuvayetsya pri kovzanni zv yazanih poverhon Radialnij pidshipnik kovzannya yavlyaye soboyu korpus yakij maye cilindrichnij otvir u yakij vstavlyayetsya robochij element vkladish abo vtulka z antifrikcijnogo materialu i pristrij dlya zmashennya Mizh valom i otvorom vtulki pidshipnika ye zazor yakij zapovneno mastilnoyu rechovinoyu sho dozvolyaye vilno obertatisya valu Rozrahunok zazoru valnici sho pracyuye v rezhimi podilu poverhon tertya mastilnim sharom provoditsya na osnovi gidrodinamichnoyi teoriyi mastila Pri rozrahunku viznachayutsya minimalna tovshina mastilnogo sharu vimiryuyetsya v mkm tisk v shari zmashennya temperatura i vitrata mastilnih materialiv Zalezhno vid konstrukciyi okruzhnoyi shvidkosti capfi umov ekspluataciyi tertya kovzannya buvaye suhim granichnim ridinnim i gazodinamichnim Ale navit pidshipniki z ridinnim tertyam pri pusku prohodyat etap z granichnim tertyam Mastilo ye odnim z osnovnih umov nadijnoyi roboti pidshipnika i zabezpechuye nizke tertya rozdilennya ruhomih chastin vidvedennya tepla zahist vid shkidlivogo vplivu navkolishnogo seredovisha Zmazka mozhe buti ridkoyu mineralni i sintetichni mastila voda dlya nemetalichnih pidshipnikiv plastichnoyu na osnovi ta sulfonata kalciyu i in tverdoyu grafit disulfid molibdenu ta in gazopodibnoyu rizni inertni gazi azot i in Najkrashi ekspluatacijni vlastivosti pokazuyut poristi pidshipniki yaki sami zmashuyutsya vigotovleni metodom poroshkovoyi metalurgiyi Pri roboti poristij samozmashuvalnij pidshipnik prosochenij mastilom nagrivayetsya i vidilyaye mastilo z por na robochu kovzayuchu poverhnyu a v stani spokoyu oholodzhuyetsya i vbiraye mastilo nazad u pori Antifrikcijni materiali pidshipnikiv vigotovlyayut z tverdih splaviv karbid volframu abo karbid hromu metodom poroshkovoyi metalurgiyi abo visokoshvidkisnim gazopolumenevim napilennyam babitiv i bronz polimernih materialiv keramiki tverdih porid dereva zalizne derevo PV faktor PV faktor osnovnij kriterij ocinki pracezdatnosti valnici kovzannya Ye dobutkom pitomogo navantazhennya P MPa i okruzhnoyi shvidkosti V m s Viznachayetsya dlya kozhnogo antifrikcijnogo materialu eksperimentalno pri viprobuvannyah abo v procesi ekspluataciyi Bilshist danih shodo dotrimannya optimalnogo PV faktora dostupni v dovidnikah KlasifikaciyaV osnovu klasifikaciyi pokladeno analiz rezhimiv roboti valnic za diagramoyu Gersi Shtribek Valnici kovzannya podilyayut na zalezhno vid formi otvoru odno abo bagato poverhnevi zi zmishennyam poverhon u napryamku obertannya abo bez dlya zberezhennya mozhlivosti zvorotnogo obertannya zi zmishennyam abo bez zmishennya centru dlya kincevoyi ustanovki valiv pislya montazhu u napryamku sprijnyattya navantazhennya radialni osovi uporni pidp yatniki radialno uporni za konstrukciyeyu neroz yemni vtulkovi v osnovnomu dlyaI 1 roz yemni sho skladayutsya z korpusu i krishki v osnovnomu dlya vsih krim I 1 vbudovani ramovi sho skladayut odne cile z karterom ramoyu abo staninoyu mashini za kilkistyu mastilnih klapaniv z odnim klapanom z dekilkoma klapanami za mozhlivistyu regulyuvannya regulovani neregulovani Nizhche podana tablicya grup i klasiv pidshipnikiv kovzannya prikladi poznachennya I 1 II 5 Grupa Klas Sposib zmashennya Vid tertya Pribliznij koeficiyent tertya Priznachennya Oblast zastosuvannya I nedoskonale zmashennya 1 Mala kilkist nepostijna podacha Granichne 0 1 0 3 Mali shvidkosti kovzannya i neveliki pitomi tisku Oporni roliki transporteriv hodovih kolis mostovih kraniv 2 Zazvichaj bezperervne Napivridinne 0 02 0 1 Korotkochasnij rezhim z postijnim abo zminnim napryamkom obertannya valu mali shvidkosti i veliki pitomi navantazhennya Linijni ta formuvalni mashini Kovalsko presove obladnannya Valcyuvalni stani Vantazhopidjomni mashini 3 Mastilna vanna abo kilcya 0 001 0 02 Malo minlivi za velichinoyu i napryamkom zusillya veliki i seredni navantazhennya Buksi vagoniv Vazhki verstati Potuzhni elektrichni mashini Vazhki reduktori Tekstilni mashini Pid tiskom Zminne navantazhennya Gazovi dviguni Tihohidni ta dviguni dlya suden II 4 Kilcya kombinovane abo pid tiskom Ridinne 0 0005 0 005 Mali okruzhni shvidkosti valiv osoblivo vazhki umovi roboti pri zminnih za velichinoyu i napryamkom navantazhennyah Elektrichni mashini serednoyi ta maloyi potuzhnosti Legki ta seredni reduktori Vidcentrovi nasosi ta kompresori Valcyuvalni stani 5 Pid tiskom 0 005 0 05 Slabonavantazheni opori z velikimi shvidkostyami kovzannya Parovi kotli Vodyani turbini Gazovi turbini Osovi ventilyatori Turbokompresori Perevagi Nadijnist u visokoshvidkisnih privodah Zdatni sprijmati znachni udarni ta vibracijni navantazhennya Porivnyano mali radialni rozmiri Dopuskayut ustanovku roz yemnih pidshipnikiv na shijki kolinchastih valiv i ne vimagayut demontazhu inshih detalej pri remonti Prosta konstrukciya v tihohidnih mashinah Dozvolyayut pracyuvati u vodi Dopuskayut regulyuvannya zazoru ta zabezpechuyut tochnu ustanovku geometrichnoyi osi valu Ekonomichni pri velikih diametrah valiv Nedoliki U procesi roboti vimagayut postijnogo naglyadu za mastilom Porivnyano veliki osovi rozmiri Veliki vtrati na tertya pri pusku ta nedoskonalomu zmashenni Velika vitrata mastilnogo materialu Visoki vimogi do temperaturi ta chistoti mastila Znizhenij koeficiyent korisnoyi diyi Nerivnomirne znoshuvannya pidshipnika ta capfi Zastosuvannya bilsh dorogih materialivZastosuvannyaPopri nabagato vuzhchu sferu zastosuvannya valnic kovzannya nizh valnic kochennya u nih ye ryad perevag yaki dozvolyayut zajnyati svoyu nishu na rinku valnic Voni zastosovuyutsya u takih vipadkah dlya opor valiv w gt 500 rad s u rezhimah roboti yakih dovgovichnist valnic kochennya dosit nizka dlya valiv ta osej yaki potribno dosit tochno zmontuvati i zabezpechiti nezminne polozhennya osi obertannya pri roboti pristroyu dlya valiv velikogo diametra de nemozhlivo pidibrati standartni valnici kochennya u vipadkah koli valnici povinni buti roz yemnimi napriklad dlya opor kolinchastih valiv pri roboti valnic u vodi abo agresivnih seredovishah pri potrebi malih diametralnih rozmiriv valnic napriklad dlya blizko roztashovanih valiv dlya ekonomiyi zasobiv ta konstruktivnogo sproshennya v tihohidnih valah ta nevidpovidalnih mehanizmah Div takozhValnicya kochennyaDzherelaPavlishe V T Osnovi konstruyuvannya ta rozrahunok detalej mashin Lviv Afisha 2003 S 560 ISBN 966 8013 58 1 Ce nezavershena stattya z tehnologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi