ISB Лагери Net » Лагери - предназначение и класификация, реферат за лагерите




денонощен телефон и поръчки ISB Lageri Net


Лагери - предназначение и класификация, видове лагери и описания


Още видове лагери, които можете да поръчате при нас. Висококачествени продукти с лагери на ISB Lageri.Net
  • Лагери сачмени отворени /капсулвани/ с канал за зегерка /със зегерка/ миниатюрни лагери
  • Лагери сачмени с контактен ъгъл едностранно/двустранно натоварване двуредни с контактен ъгъл
  • Лагери сачмени самонагаждащисе
  • Лагери цилиндрично-ролкови радиални едноредни /двуредни
  • Лагери радиални самонагаждащи се с бъчвообразни ролки с цилендричен/конусен отвор
  • Лагери сачмени аксиални едноредни/двуредни
  • Лагери ролкови аксиални едноредни с конусни бъчвообразни ролки
  • Лагери за шпиндели
  • Иглени лагери
  • Линейни лагери
  • Натегателни и набиващи втулки
  • Шарнирни лагери

Предназначние на лагерите

Лагерите служат за поддържане в определено положение геометричната ос на въртящи се или осцилиращи машинни елементи и позволяват безпрепятственото им движение. В мястото на допиране на вала или оста в лагера възниква реакция в опората. В зависимост от посоката на тази реакция частта от вала, с която той се опира в лагера се нарича шийка или пета в зависимост от това, дали дей­стващите сили са насочени радиално (при шийката) или са по направление на оста (при петата).

Лагерите могат да бъдат класифицирани в зависимост от трие­нето и възприеманото от тях натоварване.
1.Според вида на триенето лагерите се делят на: плъзгащи - опорната повърхнина на вала или оста се плъзга по работната повър­хни­на на лагера; търкалящи - триенето при плъзгане е заменено с трие­не при търкаляне, чрез използване на междинни търкалящи се тела.
2.Според възприеманото натоварване лагерите биват: радиални  - възприемат само радиално натоварване; аксиални - възприемат само аксиално натоварване; радиално-аксиални - възприемат радиално и аксиално натоварване.
3.Според възможността да следват или не наклона на еластич­на­та линия на вала - самонагаждащи или несамонагаждащи.

Видове лагери

1. Плъзгащи лагери

Плъзгащите лагери  представляват опори за въртящите се машинни елементи и възли, работещи в условията на триене на повърхнините на шийките и петите по повърхнините на лагерите или с работния флуид (масло или газообразно вещество). Плъзгащите лагери са едни от най-старите машинни елементи използвани за изграждане на лагерни възли в общото машиностроене още в неговия зародиш. Като такива те са претърпели голямо развитие и покриват много широк диапазон в съвременното машиностроене и приборостроене, въпреки че широкото им използване е ограничено. Независимо от това те са съхранили някои важни области, където имат преимуществено или равно приложение с търкалящите лагери: Лагери, които поради технологични изисквания при монтаж трябва да бъдат двуделни (за колянови валове и др.). Лагери на особено тежки валове, за които се изисква индивидуално изработване на търкалящи лагери. Лагери подложени на големи динамични натоварвания, които се използват заради значителното демпфиране на масления слой. Лагери за особено точно и равномерно въртене. Лагери , изискващи много малки диаметрални размери. Лагери, изискващи много висока честота на въртене - газови и електромагнитни.При бавновъртящи се оси и валове и при неотговорни случаи.

Според възприеманото натоварване плъзгащите лагери биват: радиални - възприемат само радиално натоварване; аксиални - възприемат само аксиално натоварване; радиално-аксиални - възприемат радиално и аксиално натоварване. Шийките на валовете и осите, монтирани в плъзгащи лагери  могат да бъдат с най-разнообразна ротационна геометрична форма. На практика за по-лесно изработване се употребяват основно шийки с цилиндрична, бъчвообразни или конусни форма. Петите  биват цели, пръстеновидни, гребеновидни и сферични.

В зависимост от характера на триенето в лагера  плъзгащите лагери се делят на:
  • плъзгащи лагери, работните повърхнини на които се допират непосредствено до шийката (петата) на оста или вала и работят в режим на смесено триене. При смесеното триене намиращият се между двете плъзгащи се повърхнини маслен слой се прекъсва на места и позволява непосредственото им допиране, при което възниква сухо триене и износване на същите. Смесено триене може да се очаква, когато притокът на мажещо средство в лагера е недостатъчен, когато повърхностното налягане между шийката и лагерната повърхнина е много голямо, когато шийката се върти с ниска честота или извършва осцилиращо движение, когато валът започва да се върти след продължителен покой и др;
  • плъзгащи лагери, работните повърхнини на които са отделени от тези на вала посредством маслен слой, образуван при въртенето на вала (оста) и работят в режим на течно триене - хидродинамични лагери. Тези лагери работят без външен източник за налягане;
  • плъзгащи лагери, работните повърхнини на които са отделени от тези на вала (оста) посредством маслен слой под налягане, създаден от външен източник за налягане - хидростатични лагери;
  • плъзгащи лагери, работните повърхнини на които са отделени от тези на вала (оста) посредством въздушен (газов) слой под налягане, създаден от външен източник за налягане- аеростатични лагери;
  • плъзгащи лагери, работните повърхнини на които са отделени от тези на вала (оста) посредством въздушен (газов) слой под налягане, създаден от въртенето на вала (оста) на високи обороти аеродинамични лагери. Този тип лагери работят и с външен източник за налягане за разтоварване на лагера при тръгване и спиране;
  • плъзгащи лагери, работните повърхнини на които са отделени от тези на вала (оста) благодарение на магнитно уравновесяване на външното натоварване, действащо в междулагерното пространство- магнитни лагери.
а).Хидродинамични лагери

Стремежът на конструкторите на този тип плъзгащи лагери е да обезпечат режим на течно триене в лагера, което предполага плъзгащите се повърхнини да бъдат напълно разделени една от друга чрез слой от флуид (мазилно вещество). Това гарантира малък коефициент на триене между работните повърхнини на лагера и малко топлоотделяне. Връзката между коефициента на триене и комплексния фактор на режима на работа на лагера, позната като крива на Джерси-Щрибек.

      Граничната стойност на дебелината на слоя флуид в лагера, по експериментални изследвания, е 0.1...0.3 и всички молекули от него изпитват въздействие на силовите полета, създавани от контактните повърхнини на триещите се детайли. В тези условия подвижността на молекулите на флуида е ограничена и те придобиват свойства, междинни на свойствата на течните и твърдите тела. Съпротивлението на движение в лагера ще зависи както от качеството на мазилното вещество, така и от материала на триещите се повърхнини.

При режим на работа на лагера между точките ще се наблюдава режим на гранично триене. С увеличаване на ъгловата скорост на вала коефициента на триене рязко пада, във връзка с вкарването на флуид под налягане (хидродинамично налягане) под шийката на вала и образуването на полутечно триене. Последното се характеризира с наличие на участъци с гранично и течно триене, при което разстоянието между работните повърхнини на лагера и шийката е по-голяма от дебелината на граничния слой.

В този случай силата на триене ще се определя от две съставляващи: силата от взаимодействието на повърхнините и от вътрешното триене във флуида.

В участъка лагера работи в режим на течно триене.  Коефициентът на течно триене практически не превишава 0.0005. При хидродинамичните лагери налягането се създава благодарение на високата скорост на плъзгане, наличието на клиновидно пространство и мазилно вещество и се определя от уравнението на Рейнолдс.. При покой шийката на вала се опира в работната повърхнина на лагера и е налице директен контакт, защото маслото е изтласкано.

При започване на въртене шийката има стремеж да се изкачи на ъгъл по работната повърхнина на лагера и последния работи в режим на гранично триене. Полепналото по вала масло се увлича и нагнетява в клиновидното пространство. При увеличаване на количеството масло нараства и поради създалото се вътрешно хидродинамично налягане  в течността започва отделянето на шийката (изместване на оста и на ъгъл и лагерът работи в режим на течно триене. Най-малката хлабина между лагера и шийката ще бъде по линията където е радиална хлабина  в лагера ( диаметрална хлабина);
Теоретично оптимални условия за работа на лагера се обезпечават в точка тъй като на този режим съответства минимален коефициент на триене.Хидродинамичното налягане в лагера зависи освен от комплексния фактор на режима и от отношението на геометричните параметри на лагера.

От технологична гледна точка е целесъобразно при избора на широчина на лагера да се съблюдава условието. По-големите стойности на практика не благоприятстват получаването на по-високо хидродинамично налягате заради несъосност на шийката в лагера и грешки при изработването им. Диаметралната хлабина в лагера се избира в зависимост от диаметъра на шийката на вала където e диаметър на шийката на вала.

Изместването на оста на шийката ще зависи не само от изменението на честота на въртене, но и от съотношението на лагера. Колкото това съотношение е по-близко до безкрайност, толкова тази траектория ще се приближава към полуокръжност с диаметър (е диаметър на работната повърхнина на лагера) и център върху директрисата на външната сила, приложена при върху шийката.От казаното следва, че хидродинамичните лагери могат да се използват само при машини, към които не се предявяват изисквания към висока точност на въртене на оста на вала при променлива честота на въртене на същия Предимството на този тип лагери е, че в установен режим на работа осигуряват течно триене в лагера, имат висока товароносимост и демпфираща способност. Като недостатък може да се отбележи топлоотделянето в лагера, породено от загубата на мощност от течно триене в лагера и изместването на оста на шийката на вала при промяна на честотата  на въртене.

б). Хидростатични лагери

Хидростатичните лагери (ХСЛ) представляват плъзгащи лагери, работещи в режим на течно триене. Работните повърхнини на лагера са отделени от шийката на вала чрез маслен слой, създаден от външен източник за подвод на масло в лагера под налягане. В зависимост от предназначението си могат да бъдат радиални, аксиални и радиално-аксиални. ХСЛ може да има три или повече носещи джоба. При малък брой джобове стабилността и товароносимостта на лагера в различните направления са различни. Когато носещите джобове са шест или повече, тази нееднородност изчезва, а при четири джоба тя е сравнително малка.

Предимствата на ХСЛ пред останалите плъзгащи лагери са:  Позволяват висока точност на въртене, която значително превишава точността на изработване на лагера и шийката на вала. Високата точност на въртене се дължи на осредняващия ефект на масления слой, който намалява 3...4 пъти грешката от изработване на работните повърхнини на шийката и лагера. Обезпечават висока плавност при тръгване и спиране на вала и при много ниски скорост на въртене. Имат висока товароносимост и статична стабилност и са виброустойчиви.Могат да се използват като устройство за микропреместване или като измервателни преобразуватели на сила в налягане, а от там в електрически сигнал за системите за адаптивно управление. Възможност за управление на динамичните характеристики на лагера без да се въздейства на статичните му характеристики. Имат продължителен срок на експлоатация, при който ХСЛ запазват първоначалните си характеристики.

Недостатъците на ХСЛ лагерите са:

 Необходимост от хидроагрегат за подаване на масло под налягане към лагера и щателното му събиране след излизане от лагера и връщане в хидроагрегата. Необходимост от филтриране на маслото (с филтри непропускащи частици с размери). Необходимост от хидроакумулатор, обезпечаващ аварийно захранване на лагера с масло под налягане до принудителното спиране на въртенето на вала. Топлоотделяне от течно триене в лагера и загубите за прекарване на маслото през лагера.

в).Аеростатични и аеродинамични лагери

При аеростатичните лагери шийката на вала е отделена от работната повърхнина на лагера посредством слой от газообразно вещество (най-често въздух) под налягане, създавано от външен източник за налягане. При аеродинамичните лагери отделянето на шийката на вала от работната повърхнина на лагера става за сметка на аеродинамичната подемна сила, възникваща при въртенето на вала с висока честота.

Основното преимущество на газообразното вещество - малкият вискозитет - позволява да се създават устройства, работещи с високи честоти на въртене или направляващи на тежконатоварени машини и прибори, работещи с малки скорости на плъзгане. Нечувствителността  на газовете към високи и ниски температури обезпечава надеждна работа на лагерите в турбодетонаторите, предназначени за втечняване на хелия при температури близки до абсолютната нула, и при помпи, прехвърлящи разтопени метали от един съд в друг. Газовото мазане се използва както в лагерите, имащи натоварване няколко нютона (при жироскопите), така и в лагери с натоварване няколко килонютона. При захранване с газ с повишено налягане относителното натоварване на лагера достига 1...1,2 MPa.

Друго важно свойство на газа е неговата свиваемост. Тя отстранява характерното за течното мазане явление кавитация (разкъсване на мазилния слой с образуване на ямички).
При бавновъртящи се възли газовият мазилен слой осреднява  погрешността на формата на шийката и лагера 10... 20 пъти. Това позволява с аеростатичните лагери да се получи точност на въртене.
Свиваемостта  на газовото мазилно вещество има и отрицателни страни - тя може да стане причина за възникване на вибрации, тъй като еластичният газов слой е подобен на пружина със слабо демпфиране.
Максималната периферна скорост на шийката на вала в съвременните газови лагери достига vmax = 300...350 m/s (за разработените в ЭНИМС - Москва пневмошпиндели vmax = 150...190 m/s , при честотата на въртене на шийката на вала n=300 000 min-1).

Максималната честота на въртене, достигната на практика с бормашина с газови лагери, е n = 650 000 min-1. Горната граница на честотата на въртене  се определя от динамичната неустойчивост, възникваща при появяване на вихрово движение на вала.Подемната сила в лагера се образува по аналогия на тази, разгледана при хидростатичните лагера. При отсъствие на натоварване валът заема централно положение в лагера. При натоварване на вала се изменя полето на налягането поради изменението на съпротивлението на изтичане на въздуха през лагера (заради ексцентричното разположение на вала).

г).Магнитни лагери

Магнитните лагери имат редица достойнства: използват се при високи скорости, висока точност на въртене, малък разход на енергия и малко нагряване, отсъствие на износване, отсъствие на необходимост от мазане и уплътняване, възможност за работа във вакуум, при ниски и високи температури.
За общото машиностроене се използват основно електромагнитни лагери. Перспективни в това отношение са лагери с импулсно електрическо захранване. Последните използват електрическа енергия за начално намагнитване или размагнитване на постоянните магнити. Степента на намагнитването се определя от дължината на електрическия импулс и силата на тока. В транспортното машиностроене магнитните лагери се очаква да изиграят важна роля в по-нататъшното развитие на железниците (влакове на магнитна "възглавница"). За сега са известни само експериментални образци на такъв вид транспортно средство.

2. Търкалящи лагери

Едно от основните изисквания, предявявани към лагерите, е минимален коефициент на триене. В това отношение газовите лагери имат несъмнено предимство пред търкалящите (загубите в газовите лагери са от вътрешното триене в газовия слой, което е незначително), но те съществено отстъпват на последните по отношение на товароносимост.Приведеният коефициент на триене, получен като отношение на момента на триене в лагера към произведението на реакцията в опората и радиуса на отвора на лагера, достига до 0.002 - за едноредни сачмени лагери при радиално натоварване и 0.01 за иглени и конусни лагери. Загубената в лагера мощност отива за интензивно циклично предеформиране на материала на работната повърхнина на лагера, натрупване в него на напрежения на умора и нагряване на работните елементи. Независимо от това  търкалящите лагери се явяват основен  вид лагери  за въртящи се и осцилиращи машинни елементи.

Предимство  на търкалящите лагери е, че позволяват да се замени триенето при плъзгане с триене при търкаляне. Това  опростява системата за мазане, намалява възможността за разрушаване на лагера при кратковременно прекъсване на мазането (при резки изменения на натоварването и честотата на въртене). Конструкцията на лагерите позволява да се произвеждат масово  в големи количества като стандартизирана продукция, което прави производството им икономически изгодно. В сравнение с плъзгащите лагери търкалящите имат по-малки размери в осово направление (2...3 пъти), позволяват ремонтопригодност на възела и оценка на остатъчната им дълготрайност .

Като недостатъци на търкалящите лагери следва да се отбележат: сравнително големи габарити в радиално направление; малка радиална стабилност и като следствие склонност към възникване на колебание на вала заради преминаване на търкалящите се тела през натоварената зона; ограничена бързоходност, свързана с кинематиката и динамиката на търкалящите се тела (от центробежни сили, жироскопични моменти и др.); ниска работоспособност при вибрационни и ударни натоварвания и при работа в агресивни среди; по-голямо съпротивление при въртене заради триенето между търкалящите се тела, лагерните гривни и сепаратора и хидравлични загуби.

Класификация на търкалящи лагери

Търкалящите лагери могат да бъдат класифицирани по следните признаци:

 1. По формата на търкалящите се тела - сачмени и ролкови; според  формата на ролките се делят на лагери с къси цилиндрични ролки, с бъчвообразни ролки , с иглени ролки, с конусни ролки,  с вити ролки.

 2. По направление на възприеманите относно оста на вала сили - радиални, възприемащи основно натоварванията, действащи перпендикулярно на оста на въртене на лагера; радиално-аксиални, възприемащи едновременно действащите радиални и осови натоварвания, аксиално-радиални, възприемащи осовите натоварвания и едновременно действащите с тях незначителни радиални натоварвания; аксиални, възприемащи само осови сили.

3. По способността им да се самонагаждат - самонагаждащи се допускащи завъртане на оста на вътрешната гривна спрямо оста на външната гривна и несамонагаждащи се.

4. По броя на редовете на търкалящите се тела в осово направление - едноредни; двуредни и многоредни.

5. По формата на отвора на вътрешната гривна - с  цилиндричен или конусен  отвор.

6. По габаритните размери в осово направление (серии) - особено лека,  лека, лека широка, средна, средна широка и тежка.

7. По производствен клас на точност - в света има две основни системи за регламентиране на точността на търкалящите лагери. Първата е системата на ISO (класове Р0; Р6; Р5; Р4; Р2), възприета и в България с БДС 4842-87, втората - AFBMA, която се използва от много американски, западноевропейски и японски фирми. Нормален е първият клас (Р0), а при останалите с намаляване на цифрата се повишава точността им.Такива са класовете UP, съответстващ по допусковата зона за изработване на лагера на Р4, а по точност на въртене на Р2; SР, съответстващ по допусковата зона за изработване на лагера на Р5, а по точност на въртене на Р4; HG - по точност, съгласно производствената програма на фирмата FAG - Германия, се намира между класовете на точност Р4 и Р2, съответстващ по допускова зона за изработване на лагера на Р4, а по точност на въртене на Р2.

8. Според предназначението на лагерите - с общо предназначение (произвеждат се масово и от тях се селектират лагери с различен клас на точност) и специални (например за транспортното машиностроене.).