Предварительный выбор типа подшипника

Обладая некоторыми сведениями о величине, изменении и типе нагрузки, действующей на подшипник, можно осуществить предварительный выбор желаемого типа подшипника. Когда речь идет о радиальных подшипниках (фиг. 2.9), этот выбор делается главным образом между подшипником с самоустанавливающимися вкладышами и 360-градусным цилиндрическим подшипником.

В случае упорных подшипников (фиг. 2.10) имеет место аналогичный выбор между типами неподвижного элемента: с самоустанавливающимися вкладышами (здесь в обоих случаях вращающимся элементом будет простой диск) или с 360-градусным диском, снабженным спиральными канавками, карманами или ступенями.

Рис. 2.9. Два основных типа радиальных подшипников

Рис. 2.10. Два основных типа упорных подшипников

В общем случае на этот выбор будут влиять некоторые из следующих факторов, относительная значимость которых зависит от конкретных обстоятельств:
1) предыдущий опыт по выбору типа подшипника — не обязательно с газовой смазкой;
2) количество полезной информации, которой располагает конструктор;

3) анализ устойчивости газовой пленки;
4) анализ жесткости газовой пленки;
5) относительная несложность изготовления;
6) относительная простота установки;
7) относительная величина несущей способности.

Радиальный подшипник с самоустанавливающимися вкладышами. Подшипники с самоустанавливающимися вкладышами обладают следующими возможными преимуществами по сравнению с 360-градусными цилиндрическими подшипниками:

1. Фактическое отсутствие неустойчивости газовой пленки, особенно в случае, когда один вкладыш является регулируемым и нагружается пружиной. За счет этого достигаются более высокие скорости, чем при использовании простых цилиндрических подшипников, и подшипник становится относительно нечувствительным к изменениям зазора (обусловленным, например, температурными градиентами) или нагрузки (вызванным, например, изменением ускорения переносного движения).

2. Отсутствие нагрузок, обусловленных несоосностью шипа и подшипника. Это необходимо учитывать при расчете ввиду наличия поворотных вкладышей. Обычно цилиндрические подшипники либо закрепляются жестко, либо устанавливаются с помощью относительно жесткой диафрагмы.

3. Изготовление и установка таких подшипников более просты, по крайней мере в случае больших размеров последних. Высокой точности обработки требуют лишь лицевые поверхности вкладышей, тогда как цилиндрические подшипники требуют, кроме того, и точной установки. При монтаже с помощью диафрагмы предъявляются высокие требования к точности и концентричности наружной поверхности подшипника, внутреннего и внешнего диаметров диафрагмы и внутреннего диаметра корпуса.

4. Несколько меньшая чувствительность по отношению к загрязнению. Наличие зазоров между вкладышами делает менее вероятным попадание каких-либо частиц в зазор между шипом и подшипником.

Возможные недостатки таких подшипников:
1. Изготовление и установка могут оказаться более сложными. Это обстоятельство обычно имеет значение в случае подшипников малых размеров, когда конструкция цилиндрического подшипника такова, что не требует устройства для самоустанова.

2. Несущая способность может быть меньшей, хотя на практике эффективная несущая способность не снижается за счет уменьшения вторичных нагрузок.

3. Опубликованные данные по расчету таких подшипников применительно к газовой смазке весьма малочисленны.
4. Меньшая устойчивость по отношению к синхронному вихрю, обусловленному дисбалансом.

Цилиндрический радиальный подшипник. Возможные преимущества цилиндрических радиальных подшипников по сравнению с подшипниками с самоустанавливающимися вкладышами:

1. Относительная простота изготовления и установки. На практике это имеет значение в том случае, когда размеры подшипника малы или когда оказывается возможным произвести совместную расточку сразу двух подшипников.

2. Опубликовано много информации, полезной для конструирования.
3. Несколько более высокая несущая способность.

4. Более высокая устойчивость по отношению к синхронному вихрю, обусловленному дисбалансом ротора. Дисбаланс может меняться в процессе работы.

Возможные недостатки цилиндрических подшипников:
1. Простые цилиндрические подшипники явно склонны к неустойчивости, известной под названием полускоростного вихря. Неустойчивость такого вида имеет место в том случае, если ось подшипника вертикальна. Для ее подавления протачивают канавки, карманы или придают подшипнику некруглую форму. Однако следует заметить, что, несмотря на то, что появляется все больше и больше сведений по расчету величины скорости, при которой начинает появляться неустойчивость типа полускоростного вихря, вопрос о выборе наилучшего способа подавления этой неустойчивости или повышения пороговой скорости до сих пор остается открытым.

2. Относительная сложность изготовления, особенно при увеличении размера подшипника. Возрастающие трудности возникают не только в связи с необходимостью обеспечения требуемой точности расточки отверстий, но, как уже говорилось выше, и в связи с установкой подшипника, например с созданием самоустанавливающегося крепления. Если же требуется изготовить карманы или придать подшипнику некруглую форму, то процесс изготовления усложняется в значительно большей степени.

3. Такие характеристики подшипника, как несущая способность и устойчивость, зависят от изменений величины зазора, обусловленных, например, температурными градиентами, а также от изменений окружающего давления.

4. Обычно такие подшипники более чувствительны к загрязнениям или наличию в смазке инородных включений, поэтому они в большей мере склонны к заклиниванию.

Упорные подшипники с самоустанавливающимися вкладышами. Такие подшипники характеризуются следующими преимуществами по сравнению с подшипниками в форме простого диска:

1. В некоторых случаях они проще в изготовлении и установке.
2. Менее чувствительны к загрязнению, поскольку в них нет канавок или карманов, в которые могла бы попадать грязь.
3. Такие подшипники могут самоустанавливаться за счет шарнирного крепления вкладышей.

Возможные недостатки подшипников этого типа:
1. Меньшая несущая способность.
2. Для обеспечения равномерного распределения общей нагрузки между вкладышами требуется специальное приспособление.
3. Сравнительно большая чувствительность к значительным изменениям скорости и окружающего давления, обусловленная тем, что они влияют на положение центра давления и, следовательно, на оптимальное положение точки вращения вкладыша.

4. Каждый вкладыш должен быть самоустанавливающимся_; в то время как для простого диска требуется только одно крепление, допускающее самоустанов неподвижного элемента.

5. Большая или значительно большая сложность изготовления и установки вследствие недостатков (п. 1 и 2), а также ввиду необходимости изготовления каждой опоры, в отдельности.
6. Опубликовано меньше данных по расчету таких подшипников.

Упорные подшипники_у имеющие форму диска. Упорные подшипники, состоящие из двух дисков, характеризуются следующими возможными преимуществами по сравнению с подшипниками, имеющими вкладыши:

1. Относительная несложность изготовления и установки. По-видимому, это преимущество имеет большее значение при конструировании малогабаритных машин, в которых нельзя применять самоустанавливающиеся крепления.

2. Относительно большая несущая способность.
3. Требуется только одно шарнирное крепление, допускающее самоустанов.
4. Опубликована значительная информация по расчету таких подшипников, особенно подшипников со спиральными канавками.

Возможные недостатки дисковой упорной пластины:
1. Проточка канавок или карманов является довольно сложной механической операцией.
2. После установки больших пластин возникают трудности сохранения их плоскими ввиду наличия искажений, вызванных действием нагрузок или температурных напряжений.

3. Если размеры подшипника недостаточно малы, то потребуется использовать допускающее самоустанов крепление. При малых размерах или в очень простых установках можно совместить детали подшипника с элементами конструкции. В некоторых случаях представляется возможным изготовить подшипник, само- устанавливающийся в процессе монтажа и регулировки, а при нормальной работе становящийся жестко закрепленным.