Шарлы подшипниктер үйкелісті азайтуда және радиалды және осьтік жүктемелерді қолдауда маңызды рөл атқаратын әртүрлі механикалық жүйелердің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Олар скейтбордтардан бастап аэроғарыштық инженерияға дейінгі көптеген қосымшаларда қолданылады, өйткені олардың жоғары жылдамдықтағы айналу және жүк көтергіштік қабілетіне байланысты. Бұл зерттеу жұмысы шарикті мойынтіректердің әртүрлі түрлерін, олардың құрылысын, материалдарын және қолданылуын зерттейді, сонымен бірге олардың тарихи дамуын және заманауи салаларда шешетін техникалық мәселелерді зерттейді.
Шарикті мойынтіректер өнеркәсібі өзінің құрылған күнінен бастап айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізді, гибридті керамикалық мойынтіректер және өздігінен реттелетін шарикті мойынтіректер сияқты инновациялар өрісте төңкеріс жасады. Бұл жетістіктер шарикті мойынтіректерді реактивті қозғалтқыштар мен турбиналар сияқты дәстүрлі материалдар істен шығатын жоғары жылдамдықты қосымшаларда пайдалануға мүмкіндік берді. Шариктік мойынтіректердің эволюциясы мен технологиялық жетілдірілуін түсіну арқылы салалар өздерінің нақты қолданбалары үшін ең қолайлы мойынтірек түріне негізделген шешімдер қабылдай алады.
Бұл мақалада біз шарикті мойынтіректердің әртүрлі түрлерін, соның ішінде бұрыштық контактілерді, осьтік, терең ойықтарды және алдын ала жүктелген жұптарды, сондай-ақ олардың нақты қолданбалары мен өнімділік сипаттамаларын зерттейміз. Сондай-ақ, тот баспайтын болат, хромды болат және керамика сияқты шарикті мойынтіректердің құрылысында қолданылатын материалдарды және бұл материалдардың әртүрлі ортадағы мойынтіректердің жұмысына қалай әсер ететінін қарастырамыз. Бұдан басқа, біз майлаудың, жүк көтергіштігінің және шарикті мойынтіректердің оңтайлы өнімділігін қамтамасыз етудегі қызмет ету мерзімінің маңыздылығын талқылаймыз.
Шарлы подшипниктердің түрлері
Бұрыштық контактілі шарикті подшипниктер
Бұрыштық контактілі шарикті мойынтіректер радиалды және осьтік жүктемелерді өңдеуге арналған, бұл оларды біріктірілген жүктемелер бар қолданбалар үшін өте қолайлы етеді. Бұл мойынтіректердің жанасу бұрышы олардың жүк көтергіштігін анықтауда шешуші мәнге ие. Үлкен жанасу бұрышы үлкен осьтік жүктемені қолдауға мүмкіндік береді, бірақ радиалды жүктеме сыйымдылығын азайтады. Бұл мойынтіректер әдетте турбиналар мен реактивті қозғалтқыштар сияқты жоғары жылдамдықты қолданбаларда қолданылады, мұнда айналмалы шарлар тудыратын орталықтан тепкіш күштер байланыс бұрышын өзгерте алады. Кремний нитриді сияқты керамикалық материалдарды бұрыштық контактілі шарикті мойынтіректерде пайдалану олардың төмен тығыздығы мен жоғары температураға төтеп беру қабілетіне байланысты барған сайын танымал бола бастады.
Бұрыштық контактілі шарикті мойынтіректердің негізгі артықшылықтарының бірі - олардың ішкі және сыртқы жарыстар арасындағы сәйкессіздікті жеңу қабілеті. Бұл оларды дәлдікке қол жеткізу қиын болатын қолданбалар үшін қолайлы етеді. Сонымен қатар, бұрыштық контактілі мойынтіректер екі бағытта осьтік жүктемелерді қолдау үшін жиі жұпта қолданылады, бұл үлкен тұрақтылық пен жүктемені бөлуді қамтамасыз етеді.
Осьтік (тартқыш) шарикті подшипниктер
Осьтік немесе тірек шарикті мойынтіректер осьтік жүктемелерді өңдеуге арналған, бұл мойынтіректің осіне параллель әсер ететін күштер. Бұл мойынтіректер әдетте радиалды жүктемелер аз болатын қолданбаларда қолданылады, мысалы, жалқау сусандарда немесе айналмалы табақтарда. Осьтік шарикті мойынтіректердің конструкциясы оларға осьтік жүктемелерді тікелей мойынтірек арқылы беруге мүмкіндік береді, бірақ олар радиалды жүктемелерді өңдеуге қолайлы емес. Шындығында, осьтік шарикті мойынтірекке айтарлықтай радиалды жүктемені қолдану жарыстарға зақым келтіруі және подшипниктің қызмет ету мерзімін қысқартуы мүмкін.
Осьтік шарикті мойынтіректер көбінесе радиалды және осьтік жүктемелер бар қолданбаларда қосымша қолдауды қамтамасыз ету үшін мойынтіректердің басқа түрлерімен бірге қолданылады. Мысалы, орталықтан тепкіш сорғыда осьтік шарикті мойынтіректерді сорғының жұмыс дөңгелегінен туындайтын осьтік тартуды қолдау үшін пайдалануға болады, ал терең ойық шарикті мойынтіректер радиалды жүктемелерді көтереді.
Шұңғыл шарикті подшипниктер
Шұңғыл шарикті мойынтіректер әртүрлі салаларда қолданылатын шарикті мойынтіректердің ең көп таралған түрлерінің бірі болып табылады. Олар радиалды және осьтік жүктемелерді өңдеуге арналған, жарыс өлшемдері шарлардың өлшеміне сәйкес келеді. Бұл дизайн терең ойық мойынтіректерге шарикті мойынтіректердің басқа түрлеріне қарағанда жоғары жүктемелерді көтеруге мүмкіндік береді, бұл оларды радиалды және осьтік жүктемелер бар қолданбаларға қолайлы етеді.
Терең ойық шарикті мойынтіректердің әмбебаптығы оларды электр қозғалтқыштарын, сорғыларды және редукторларды қоса алғанда, кең ауқымда қолдану үшін өте қолайлы етеді. Олардың радиалды және осьтік жүктемелерді өңдеу қабілеті салыстырмалы түрде қарапайым дизайнымен біріктіріліп, оларды көптеген салалар үшін үнемді шешім етеді. Сонымен қатар, терең ойық шарикті мойынтіректердің әртүрлі өлшемдері мен конфигурациялары бар, бұл оларды шағын және үлкен масштабты қолданбаларда пайдалануға мүмкіндік береді.
Алдын ала жүктелген жұптар
Алдын ала жүктелген шарикті мойынтіректердің жұптары жоғары дәлдікті қажет ететін қолданбаларда осьтік ағынды және жүктемені бөлуді жақсарту үшін қолданылады. Айналмалы білік бойымен екі жеке мойынтіректерді қатты бекіту арқылы мойынтірек шарлары мен жарыстар арасындағы шамалы саңылау жойылады, нәтижесінде өнімділік пен жүк көтергіштігі жақсарады. Алдын ала жүктеу сонымен қатар діріл мен шуды азайтуға көмектеседі, бұл оны станоктар мен дәл аспаптар сияқты бірқалыпты жұмыс істеу өте маңызды қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.
Дегенмен, мойынтіректердің осьтік жүк көтергіштігін төмендететін және мерзімінен бұрын істен шығуды тудыруы мүмкін шамадан тыс күшті болдырмау үшін алдын ала жүктеу мұқият жобалануы және жиналуы керек. Көп жағдайда бұрыштық байланыс мойынтіректері екі бағытта осьтік жүктемелерді қолдау үшін қарама-қарсы жұптарда қолданылады, бұл үлкен тұрақтылық пен жүктемені бөлуді қамтамасыз етеді.
Шарлы подшипниктерде қолданылатын материалдар
Тот баспайтын болат және хром болат
Тот баспайтын болат және хром болат шарикті мойынтіректер құрылысында ең жиі қолданылатын материалдар болып табылады. Бұл материалдар керемет беріктік, беріктік және тозуға төзімділік береді, бұл оларды қолданудың кең ауқымына қолайлы етеді. Тот баспайтын болат әсіресе коррозияға төзімділік маңызды орталарда, мысалы, теңіз немесе химиялық өңдеу өнеркәсібінде тиімді. Екінші жағынан, хром болат өзінің жоғары қаттылығымен және ауыр жүктемелерге төтеп беру қабілетімен танымал, бұл оны автомобиль және өнеркәсіптік машиналар сияқты жоғары кернеулі қосымшаларда қолдануға өте ыңғайлы етеді.
Тот баспайтын болаттан жасалған және хромды болаттан жасалған мойынтіректердің екеуі де сенімділік пен ұзақ мерзімділік маңызды болып табылатын салаларда кеңінен қолданылады. Дегенмен, бұл материалдарда керамика сияқты балама материалдар қолайлырақ болуы мүмкін жоғары жылдамдықты немесе жоғары температура қолданбаларында шектеулер бар.
Керамикалық подшипниктер
Керамикалық мойынтіректер, әсіресе кремний нитридінен жасалған мойынтіректер, олардың тығыздығы төмен, жоғары қаттылық және төтенше температураға төтеп беру қабілеті арқасында соңғы жылдары танымал болды. Керамикалық мойынтіректер жиі турбиналар мен стоматологиялық жабдықтар сияқты жоғары жылдамдықты қолданбаларда қолданылады, мұнда керамикалық шарлардың салмағының азаюы орталықтан тепкіш күштерді азайтады және жылдам айналуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, керамикалық мойынтіректер электрлік оқшаулағыш болып табылады, бұл электр тогы бар қолданбаларда доғаның бұзылуын болдырмайды.
Керамикалық мойынтіректердің негізгі артықшылықтарының бірі олардың майлау мүмкін емес орталарда, мысалы, ғарыштық қолданбаларда жұмыс істеу қабілеті болып табылады. Дегенмен, керамикалық мойынтіректер болат аналогтарына қарағанда сынғыш және ауыр жүктемелер немесе соққылар кезінде жарылуға бейім болуы мүмкін. Нәтижесінде, беріктік пен өнімділік арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз ету үшін керамикалық шарларды болат жарыстармен біріктіретін гибридті керамикалық мойынтіректер жиі пайдаланылады.
Майлау және жүк сыйымдылығы
Майлаудың маңыздылығы
Шарикті мойынтіректердің оңтайлы өнімділігі мен ұзақ қызмет етуі үшін дұрыс майлау өте маңызды. Май немесе май сияқты майлау материалдары мойынтірек шарлары мен жарыстар арасындағы үйкелісті азайтады, тозуды болдырмайды және мойынтіректердің қызмет ету мерзімін ұзартады. Көп жағдайда майлау материалы эластогидродинамикалық әсерге негізделген, мұнда майлау материалының жұқа қабықшасы домалау элементтерін жарыс беттерінен бөледі. Дегенмен, төтенше температура жағдайында құрғақ майланған мойынтіректерді пайдалануға болады.
Майлау материалын таңдау мойынтіректің жұмыс жағдайларына, соның ішінде температураға, жылдамдыққа және жүктемеге байланысты. Мысалы, жоғары жылдамдықты қолданбаларда үйкелісті азайту және қызып кетуді болдырмау үшін тұтқырлығы төмен майлау қажет болуы мүмкін. Керісінше, төмен жылдамдықты қолданбаларда тозудан тиісті қорғанысты қамтамасыз ету үшін тұтқырлығы жоғары майлау қажет болуы мүмкін. Сонымен қатар, майлауға техникалық қызмет көрсету жиілігі мойынтіректің өлшеміне және жұмыс жағдайларына байланысты өзгереді. Үлкенірек мойынтіректерді қызып кетуді болдырмау және оңтайлы өнімділікті қамтамасыз ету үшін жиі майлау қажет болуы мүмкін.
Жүктеме сыйымдылығы және қызмет ету мерзімі
Шариктік подшипниктің жүк көтергіштігі оның өлшемімен, материалымен және конструкциясымен анықталады. Мойынтіректер статикалық және динамикалық жүктемелер үшін есептелген, динамикалық жүк көтергіштігі мойынтіректердің 1 000 000 циклге төзе алатын жүктемесін көрсетеді. Мойынтіректің қызмет ету мерзімі оның көтеретін жүктемесіне кері пропорционалды, яғни жоғары жүктемелер қызмет ету мерзімінің қысқаруына әкеледі. Сонымен қатар, подшипниктің қызмет ету мерзіміне майлау, жұмыс жылдамдығы және қоршаған орта жағдайлары сияқты факторлар әсер етеді.
Радиалды және осьтік жүктемелердің екеуі де бар қолданбаларда мойынтіректегі жалпы жүктемені радиалды және осьтік жүктемелерді векторлық қосу арқылы есептеуге болады. Содан кейін бұл жалпы жүктемені салалық стандартты қызмет мерзімін есептеу формулалары арқылы мойынтіректердің қызмет ету мерзімін болжау үшін пайдалануға болады. Дегенмен, бұл формулалар мойынтіректердің қызмет ету мерзімі металдың шаршауымен шектеледі деген болжамға негізделгенін ескеру маңызды. Шындығында, заманауи материалдар мен майлау технологиялары жүктеме мен қызмет ету мерзімі арасындағы әртүрлі қатынастарға әкелуі мүмкін.
Қорытынды
Шарлы подшипниктер көптеген механикалық жүйелердің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады, үйкелісті азайта отырып, радиалды және осьтік жүктемелер үшін маңызды қолдауды қамтамасыз етеді. Шарикті мойынтіректердің түрлерінің, материалдарының және конструкцияларының алуан түрлілігі оларды скейтбордтардан бастап аэроғарыштық техникаға дейін әртүрлі қолданбаларда пайдалануға мүмкіндік береді. Әрбір қолданбаның нақты талаптарын түсіну арқылы салалар оңтайлы өнімділік пен ұзақ мерзімділікті қамтамасыз ету үшін ең қолайлы шарикті подшипник түрін таңдай алады.
Гибридті және толық керамикалық мойынтіректерде керамика қолдану сияқты материалдардағы жетістіктер шарлы мойынтіректердің мүмкіндіктерін кеңейтіп, олардың жоғары жылдамдықты және жоғары температуралық ортада жұмыс істеуіне мүмкіндік берді. Бұған қоса, дұрыс майлау мен жүктемені басқарудың маңыздылығын асыра айту мүмкін емес, өйткені бұл факторлар шарикті подшипниктердің қызмет ету мерзімі мен өнімділігін анықтауда шешуші рөл атқарады.
Өнеркәсіптер дамуын жалғастырып, олардың механикалық жүйелерінен көбірек талап етілетіндіктен, шарикті мойынтіректер өнеркәсібі осы қиындықтарды шешу үшін жаңа шешімдерді енгізуді және әзірлеуді жалғастыратыны сөзсіз. Шарлы мойынтіректер технологиясының соңғы жетістіктері туралы хабардар бола отырып, өнеркәсіптер өз жүйелерінің көптеген жылдар бойы тиімді және сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ете алады.
Қазақша
