Подшипники качения (рис. 1) представляют собой готовый узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики 2 или ролики, установленные между кольцами 1 и 3 и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором 4.
Сепаратор служит для направления и удержания тел качения в определенном положении (для обеспечения соосности колец) и для разделения тел качения от их взаимного контакта с целью уменьшения изнашивания и уменьшения потерь на трение.
Внешнее и внутреннее кольца подшипника (или, как их еще называют – обоймы) имеют на рабочей поверхности желобки – дорожки качения, по которым и перекатываются тела качения. Форма колец подшипников качения (наружных и внутренних) определяет угол контакта тел качения с дорожкой качения и, соответственно, влияет на величину осевой или радиальной грузоподъёмности подшипника.
Распределение радиальной нагрузки между телами качения, находящимися в нагруженной зоне (ограниченной дугой не более 180˚), неравномерно (рис. 2) вследствие контактных деформаций колец и различных тел качения. На размер зоны нагружения и неравномерность распределения нагрузки оказывают влияние величина радиального зазора в подшипнике и жесткость корпуса.
В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипник применяют без колец (рис. 3) и тела качения катятся по дорожкам качения, образованным непосредственно на цапфе и в корпусе (в блоке зубчатых колес).
Твердость, точность и шероховатость поверхности дорожек качения в этом случае должны быть такими же, как у подшипниковых колец (обойм).
Такие игольчатые подшипники могут применяться без сепаратора (а) или с сепаратором (б).
Подшипники качения стандартизированы и широко распространены во всех отраслях машиностроения. Их изготовляют в больших количествах на специализированных подшипниковых заводах, которые организованы во многих городах России и других стран.
Достоинства и недостатки подшипников качения
По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения обладают рядом положительных свойств и преимуществ:
- Сравнительно малая стоимость благодаря возможности стандартизации и массового производства.
- Небольшие потери на трение и незначительный нагрев при работе, при этом потери на трение в момент пуска и в рабочем режиме практически не отличаются.
- Полная взаимозаменяемость, что облегчает монтаж и ремонт машин и механизмов.
- Небольшой расход дефицитных цветных материалов по сравнению с подшипниками скольжения, в конструкции которых обычно применяются медесодержащие сплавы и цветные металлы.
- Незначительный расход смазочного материала во время эксплуатации.
- Малые осевые размеры, простота монтажа и эксплуатации.
Не лишены подшипники качения и недостатков:
- Относительно большие радиальные размеры.
- Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.
- Большое сопротивление вращению, шум и низкая долговечность при высоких частотах вращения.
- Повышенный шум из-за циклического перекатывания тел вращения через нагруженную зону подшипника (рис. 2).
- Более сложная конструкция по сравнению с подшипниками скольжения.
Область применения подшипников качения
Подшипники качения являются основным видом опор в машинах (автомобилях, сельскохозяйственной, дорожной и военной технике, самолетах, станках и т. п.). Так, в одном автомобиле может применяться более 120 типоразмеров подшипников качения, в самолете их количество может превышать 1000 шт. При этом надежность и долговечность подшипников во многом определяют ресурс машины или механизма.
***
Классификация подшипников качения
Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:
По форме тел качения (рис. 4) – шариковые и роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликами. Применяют и тела качения сложной геометрической формы (рис. 4,а).
По направлению воспринимаемой нагрузки – радиальные, радиально-упорные, упорные и упорно-радиальные. Деление подшипников в зависимости от направления воспринимаемой нагрузки носит в ряде случаев условный характер.
Например, широко распространенный шариковый радиальный однорядный подшипник успешно применяют для восприятия не только радиальной или комбинированной, но и чисто осевой нагрузки, а упорно-радиальные подшипники обычно используют только для восприятия осевых нагрузок.
- По числу рядов тел качения – одно-, двух- и четырехрядные.
- По основному конструктивному признаку – самоустанавливающиеся (например, сферические самоустанавливающиеся при угловом смещении осей вала и отверстия в корпусе) и несамоустанавливающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца (обоймы), сдвоенные и др.
- Кроме основных подшипников каждого типа изготавливают их конструктивные разновидности (модификации).
- ***
Условные обозначения и маркировка подшипников качения
В нашей стране условные обозначения подшипников регламентируются российским стандартом ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений». Импортные подшипники имеют отличающуюся от российской маркировку, подробное описание которой приведено на следующей странице.
Условное обозначение подшипника обычно наносится на торцевую поверхность внешнего или/и внутреннего кольца (см. рисунок).
Основное условное обозначение может быть составлено из семи цифр, условно обозначающих внутренний диаметр подшипника, размерную серию, тип, конструктивные особенности и др. Нули, стоящие левее последней значащей цифры, не проставляют. В этом случае число цифр в условном обозначении может быть меньше семи, например: 7206.
Две первые цифры справа обозначают диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника. Для подшипников с внутренним диаметром d = 20…495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Так, подшипник 7206 имеет диаметр внутреннего кольца d = 30 мм (06×5).
Третья цифра справа обозначает серию диаметров и совместно с седьмой цифрой, обозначающей серию ширин, определяет размерную серию подшипника, т. е. условно характеризует его внешние габариты.
В порядке увеличения наружного диаметра подшипника (при одном и том же внутреннем диаметре d) серии бывают: особо легкая – 1, легкая – 2, средняя – 3, тяжелая – 4 и др.
Так, подшипник 7206 – легкой серии диаметров 2.
Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника:
- 0 — Шариковый радиальный
- 1 – Шариковый радиальный сферический двухрядный
- 2 – Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами
- 3 – Роликовый радиальный сферический двухрядный
- 4 – Роликовый радиальный игольчатый однорядный
- 5 – Роликовый радиальный с витыми роликами
- 6 – Шариковый радиально-упорный однорядный
- 7 – Роликовый конический
- 8 – Шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный
- 9 – Роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный
Приведенный выше в качестве примера подшипник 7206 является роликовым коническим.
Пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного (базового) типа. Например, подшипник 7206 основной конструкции пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный подшипник с упорным бортом на наружном кольце имеет обозначение 67206.
Седьмая цифра справа обозначает серию подшипника по ширине. В порядке увеличения ширины подшипника (при одних и тех же наружном и внутреннем диаметрах) серии по ширине бывают 0, 1, 2, 3 и др.
Кроме цифр основного обозначения справа и слева от него могут быть нанесены дополнительные буквенные или цифровые знаки, характеризующие специальные условия изготовления данного подшипника.
Так, класс точности подшипника маркируется цифрой слева от основного обозначения через тире (дефис). В порядке повышения классы точности обозначают: 0, 6, 5, 4, 2. Класс точности, обозначаемый цифрой 0 и соответствующий нормальной точности, не проставляют. В общем машиностроении применяют подшипники классов 0 и 6.
В изделиях высокой точности или работающих с высокой частотой вращения (высокооборотные электродвигатели, шпиндели скоростных станков и т. п.) применяют подшипники классов 5 и 4. Приведенный в нашем примере подшипник 7206 имеет класс точности 0.
Помимо приведенных выше имеются и дополнительные (более высокие и низкие) классы точности.
В зависимости от наличия дополнительных требований к уровню вибраций, отклонениям формы и расположения поверхностей качения, моменту трения и другим параметрам установлены три категории подшипников: А – повышенные регламентированные нормы; В – регламентированные нормы; С – без дополнительных требований. Знак категории указывают слева от обозначения класса точности.
Возможные знаки справа от основного обозначения: Е – сепаратор выполнен из пластических материалов; Р – детали подшипника из теплопроводных сталей; С – подшипник закрытого типа, заполненный смазочным материалом и др.
Примеры обозначений подшипников:
- 311 – подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии диаметров 3, серии по ширине 0, с внутренним диаметром 55 мм, основной конструкции класса точности 0.
- 6-36209 – подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, легкой серии диаметров 2, серии по ширине 0, с внутренним диаметром 45 мм, с углом контакта α = 12˚, класса точности 0.
- 4-12210 – подшипник роликовый однорядный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии диаметров 2, серии по ширине 0, с внутренним диаметром 50 мм, с одним бортом на наружном кольце, класса точности 4.
- 4- 3003124Р – подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный особо легкой серии диаметров 1, серии по ширине 3, с внутренним диаметром 120 мм, основной конструкции, класса точности 4, детали подшипника изготовлены из теплостойких сталей.
- ***
- Статьи по теме «Подшипники качения»:
- Характеристика основных типов подшипников качения
Расчет и подбор подшипников качения на заданный ресурс и статическую грузоподъемность Примеры решения задач на подбор подшипников Конструирование подшипниковых узлов Обозначение и маркировка импортных подшипников
Главная страница
Дистанционное образование
- Группа ТО-81
- Группа М-81
- Группа ТО-71
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты
Подшипники качения. Общие сведения. Классификация и область применения
Подшипники качения, как и подшипники скольжения, предназначены для поддержания вращающихся осей и валов.
Электродвигатели, подъемно-транспортные и сельскохозяйственные машины, летательные аппараты, локомотивы, вагоны, металлорежущие станки, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в настоящее время немыслимы без подшипников качения.
Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наружного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 16, а). В зависимости от: формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 16, д, б, ж, и) и роликовые (рис. 16, в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 16, д).
Основными элементами подшипников качения являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.
Материалы. Материалы подшипников качения назначаются с учётом высоких требований к твёрдости и износостойкости колец и тел качения. Здесь используются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ, а также цементируемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А.
Твёрдость колец и роликов обычно HRC60…65, а у шариков немного больше – HRC62… 66, поскольку площадка контактного давления у шарика меньше. Сепараторы изготавливают из мягких углеродистых сталей либо из антифрикционных бронз для высокоскоростных подшипников.
Широко внедряются сепараторы из дюралюминия, металлокерамики, текстолита, пластмасс.
Для обеспечения нормальной и долговечной работы подшипников качения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.
Подшипники качения — это опоры вращающихся или качающихся деталей. Подшипники качения в отличие от подшипников скольжения стандартизованы.
Подшипники качения различных конструкций (диапазон наружных диаметров 1,0-2600 мм, масса 0,5-3,5 т, например, микроподшипники с шариками диаметром 0,35 мм и подшипники с шариками диаметром 203 мм) изготовляют на специализированных подшипниковых заводах.
Выпускаемые в СНГ подшипники качения классифицируют по способности воспринимать нагрузку — радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные.
Рис. 16. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело качения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор
Радиальные подшипники (см. рис. 16, а-е) воспринимают (в основном) радиальную нагрузку, т. е. нагрузку, направленную перпендикулярно к геометрической оси вала.
Упорные подшипники (см. рис. 16, и, к) воспринимают только осевую нагрузку.
Радиально-упорные (см. рис. 16, ж, з) и упорно-радиальные подшипники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую нагрузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для преобладающей осевой нагрузки.
- В зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диаметров, а также ширины подшипники делят на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую.
- В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре кольца подшипника наружный диаметр кольца и его ширина изменяются.
- По классам точности подшипники различают следующим образом:
- «0» – нормального класса;
- «6» – повышенной точности;
- «5» – высокой точности;
- «4» – особовысокой точности;
- «2» – сверхвысокой точности.
- При выборе класса точности подшипника необходимо помнить о том, что «чем точнее, тем дороже».
По форме тел качения подшипники делят на шариковые (см. рис. 16, а, б, ж, и), с цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), с коническими роликами (см. рис. 16, з, к), игольчатые (см. рис. 16, д), с витыми роликами (см. рис.
16, е), с бочкообразными роликами (сферическими) (см. рис. 16, г). Тела качения игольчатых подшипников тонкие ролики — иглы диаметром 1,6-5 мм. Длина игл в 5-10 раз больше их диаметра.
Сепараторы в игольчатых подшипниках отсутствуют.
По числу рядов тел качения различают однорядные (см. рис. 16, а, в, д-к) и двухрядные (см. рис. 16, б, г) подшипники качения.
По конструктивным и эксплуатационным признакам подшипники делят на самоустанавливающиеся (см. рис. 16, б, г) и несамоустанавливающиеся (см. рис. 16, а, в, д-к).
Под типом подшипника понимают его конструктивную разновидность, определяемую по признакам классификации.
Каждый подшипник качения имеет условное клеймо, обозначающее тип, размер, класс точности, завод-изготовитель.
На неразъемные подшипники клеймо наносят на одно из колец, на разборные — на оба кольца, например, на радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), где наружное кольцо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами составляет комплект с сепаратором и роликами.
На один и тот же диаметр шейки вала предусматривается несколько серий подшипников, которые отличаются размерами колец и тел качения и соответственно величиной воспринимаемых нагрузок.
В пределах каждой серии подшипники равных типов взаимозаменяемы в мировом масштабе. В стандартах указываются: номер подшипника, размеры, вес, предельное число оборотов, статическая нагрузка и коэффициент работоспособности.
Первая и вторая цифры справа условно обозначают его номинальный внутренний диаметр d (диаметр вала). Для определения истинного размера d (в миллиметрах) необходимо указанные две цифры умножить на пять. Например, подшипник …
04 имеет внутренний диаметр 04 • 5 = 20 мм. Это правило распространяется на подшипники с цифрами …04 и выше, до …99, т. е. для J = 20h — 495 mm. Подшипники с цифрами… 00 имеют d- 10 мм; …01 d = 12 мм; …02 d = 15 мм; …
03 d = 17 мм.
Третья цифра справа обозначает серию подшипника, определяя его наружный диаметр: 1 — особо легкая, 2 — легкая; 3 — средняя, 4 — тяжелая; 5 — легкая широкая, 6 — средняя широкая.
Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника.
Если эта цифра 0, то это означает, что подшипник радиальный шариковый однорядный; шариковый однорядный (если левее 0 нет цифр, то 0 не указывают); 1 — радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 — радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 — радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 — игольчатый или роликовый с длинными цилиндрическими роликами; 5 — роликовый с витыми роликами; 6 — радиально-упорный шариковый; 7 — роликовый конический (радиально-упорный); 8 — упорный шариковый; 9 — упорный роликовый.
Так, например, подшипник 7208 является роликовым коническим.
Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника (неразборный, с защитной шайбой, с закрепительной втулкой и т. п.).
- Например:
- — 50312 — радиальный однорядный шарикоподшипник средней серии со стопорной канавкой на наружном кольце;
- — 150312 — тот же подшипник с защитной шайбой;
- — 36312 — радиально-упорный шариковый однорядный подшипник средней серии, неразборный.
- Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ширине.
ГОСТом установлены следующие классы точности подшипников качения: 0 — нормальный класс (как правило, 0 в обозначении не указывают); 6 — повышенный; 5 — высокий, 4 — особо высокий, 2 — сверхвысокий.
Цифру, обозначающую класс точности, ставят слева от условного обозначения подшипника и отделяют от него знаком тире; например, 206 означает шариковый радиальный подшипник легкой серии с номинальным диаметром 30 мм, класса точности 0.
Кроме цифр основного обозначения слева и справа от него могут дополнительные буквенные или цифровые знаки, характеризующие специальные условия изготовления данного подшипника.
Так, класс точности маркируют цифрой слева через тире от основного обозначения. В порядке повышения точности классы точности обозначают: 0, 6, 5, 4, 2. Класс точности, обозначаемой цифрой 0 и соответствующей нормальной точности, не проставляют.
В общим машиностроение применяют подшипники классов 0 и 6. в изделиях высокой точности или работающей высокой частотой вращения (шпиндельные узлы скоростных станков, высокооборотный электродвигатели и др.) применяют подшипники класса 5 и 4.
подшипники класса точности 2 используют в гироскопических приборах.
Так, например, подшипник 7208 — класса точности 0.
Помимо приведенных выше имеются и дополнительные (более высокие и более низкие) классы точности.
В зависимости от наличия дополнительных требований к уровню вибраций, отклонениям формы и расположения поверхностей качения, моменту трения и др. установлены три категории подшипников: А — повышенные регламентированные нормы; В — регламентированные нормы; С — без дополнительных требований.
Возможные знаки справа от основного обозначения: Е — сепаратор выполнен из пластических материалов; Р — детали подшипника из теплостойких сталей; С — подшипник закрытого типа при заполнении смазочным материалом и др.
Примеры обозначений подшипников:
— 311 — подшипник шариковый радиальный однорядный, средней серии диаметров 3, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 55 мм, основной конструкции (см. рис. 14.5, а), класса точности 0;
— 6-36209 — подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, легкой серии диаметров 2, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 45 мм, с углом контакта а = 12°, класса точности 6;
— 4-12210 — подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии диаметров 2, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 50 мм, с одним бортом на наружном кольце (см. рис. 14.9, б), класса точности 4;
— 4-3003124Р — подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный особолегкой серии диаметров 1, серии ширин 3, с внутренним диаметром d = 120 мм, основной конструкции (см. рис. 14.8), класса точности 4, детали подшипника изготовлены из теплостойких сталей.
Характеристики подшипников качения
Наибольшее распространение получили шариковые радиальные однорядные подшипники (см. рис. 16, а).
Эти подшипники допускают сравнительно большую угловую скорость, особенно с сепараторами из цветных металлов или из пластмасс, допускают небольшие перекосы вала (от 15' до 30') и могут воспринимать незначительные осевые нагрузки.
Допустимая осевая нагрузка для радиальных несамоустанавливающихся подшипников не должна превышать 70% от неиспользованной радиальной грузоподъемности подшипника.
Роликовые радиальные подшипники с короткими роликами (см. рис. 16, в) по сравнению с аналогичными по габаритным размерам шарикоподшипниками обладают увеличенной грузоподъемностью, хорошо выдерживают ударные нагрузки. Однако они совершенно не воспринимают осевых нагрузок и не допускают перекоса вала (ролики начинают работать кромками, и подшипники быстро выходят из строя).
Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами (см. рис. 16, е) применяют при радиальных нагрузках ударного действия; удары смягчаются податливостью витых роликов. Эти подшипники менее требовательны к точности сборки и к защите от загрязнений, имеют незначительные радиальные габаритные размеры.
Игольчатые подшипники (см. рис. 16, д) отличаются малыми радиальными габаритными размерами, находят применение в тихоходных (до 5 м/с) и тяжелонагруженных узлах, так как выдерживают большие радиальные нагрузки.
В настоящее время их широко используют для замены подшипников скольжения. Эти подшипники воспринимают только радиальные нагрузки и не допускают перекоса валов.
Для максимального уменьшения размеров применяют подшипники в виде комплекта игл, непосредственно опирающихся на вал, с одним наружным кольцом.
Самоустанавливающиеся радиальные двухрядные сферические шариковые (рис. 16, б) и роликовые (см. рис. 16, г) подшипники применяют в тех случаях, когда перекос колец подшипников может составлять до 2—3°.
Эти подшипники допускают незначительную осевую нагрузку (порядка 20% от неиспользованной радиальной) и осевую фиксацию вала.
Подшипники имеют высокие эксплуатационные показатели, но они дороже, чем однорядные.
Конические роликоподшипники (см. рис. 16, з) находят применение в узлах, где действуют одновременно радиальные и односторонние осевые нагрузки.
Эти подшипники могут воспринимать также и ударные нагрузки. Радиальная грузоподъемность их в среднем почти в 2 раза выше, чем у радиальных однорядных шарикоподшипников.
Их рекомендуется устанавливать при средних и низких угловых скоростях вала (до 15 м/с).
Аналогичное использование имеют радиально-упорные шарикоподшипники (см. рис. 16, ж), применяемые при средних и высоких угловых скоростях. Радиальная грузоподъемность у этих подшипников на 30-40 % больше, чем у радиальных однорядных. Их выполняют разъемными со съемным наружным кольцом и неразъемными.
Шариковые и роликовые упорные подшипники (см. рис. 16, и. к) предназначены для восприятия односторонних осевых нагрузок. Применяются при сравнительно невысоких угловых скоростях, главным образом на вертикальных валах.
Упорные подшипники радиальную нагрузку не воспринимают.
При необходимости установки упорных подшипников в узлах, где действуют не только осевые, но и радиальные нагрузки, следует дополнительно устанавливать радиальные подшипники.
В некоторых конструкциях, где приходится бороться за уменьшение радиальных габаритов, применяются т.н. «бескольцевые» подшипники, когда тела качения установлены непосредственно между валом и корпусом. Однако нетрудно догадаться, что такие конструкции требуют сложной, индивидуальной, а, следовательно, и дорогой сборки-разборки.
- Достоинства подшипников качения:
- — низкое трение, низкий нагрев;
- — экономия смазки;
- — высокий уровень стандартизации;
- — экономия дорогих антифрикционных материалов.
- Недостатки подшипников качения:
- — высокие контактные напряжения, и поэтому ограниченный срок службы;
- — высокие габариты (особенно радиальные) и вес;
- — высокие требования к оптимизации выбора типоразмера;
- — большая чувствительность к ударным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции;
- — повышенный шум;
- — слабая виброзащита, более того, подшипники сами являются генераторами вибрации за счёт даже очень малой неизбежной разноразмерности тел качения.
Предназначение подшипников
Подшипник представляет собой сложносоставной сборочный узел, который состоит из нескольких основных элементов: внешнего и внутреннего колец, тел качения, сепаратора и специального желоба качения. Подобная конструкция позволяет выполнять вращательное направленное движение, обеспечивая при этом минимальный уровень трения. Собственно, в связи с этими особенностями, основное предназначение подшипников и заключается в том, чтобы зафиксировать вращающуюся деталь в механизме, позволяя ей при этом осуществлять как вращение, так и качение, а в некоторых случаях и линейное перемещение с минимально возможным коэффициентом трения поверхности.
Итоговое предназначение подшипников зависит от нескольких сторонних факторов. Во-первых, существуют различные виды подшипников и их классификации, например, по способу восприятия нагрузок.
Само собой, каждая разновидность обладает своей уникальной конструкцией, а от этого во многом и зависят технические характеристики подшипников. Во-вторых, существуют различные области применения подшипников, каждая из которых имеет свои персональные особенности.
Например, в машиностроении этим изделиям нужно выдерживать колоссальные нагрузки, а вот в детских игрушках требуются изделия уже менее стойкие к высоким механическим воздействиям.
Однако, вне зависимости от того, к какой области применения подшипников можно отнести те или иные виды подшипников, для стабильной работы каждого из них требуется специальная смазка. В некоторых случаях для таких целей применяют разные синтетические вещества.
Иногда используют органические смазки для подшипников, кроме того, есть еще и минеральные смазочные вещества. В принципе, какого бы типа ни была смазочная среда, ее основная задача состоит в том, чтобы не дать соприкоснуться телам качения с поверхностью.
Для достижения наилучшей эксплуатации изделия, его смазочная жидкость выбирается по характеристикам под предназначение подшипников.
Виды подшипников и их классификация
Современные метизные заводы для разных нужд промышленности выпускают разные виды подшипников и их классификация подразделяется на три основные разновидности:
| Классификация подшипников | Характер воспринимаемой нагрузки: |
| Радиальные подшипники | Радиальная |
| Упорные подшипники | Осевая |
| Радиально-упорные подшипники | И радиальная, и осевая |
В первом случае, радиальная нагрузка подразумевает собой ту нагрузку, которая имеет перпендикулярную направленность по отношению к геометрической оси вала.
Во втором же случае, осевая нагрузка — это та нагрузка, которая воздействует на ось подшипника только лишь в одном из направлений.
В третьем случае, подшипники будут способны одновременно воспринимать оба типа нагрузок, но с преобладающей осевой.
Если рассматривать виды подшипников, то основных разновидностей будет всего 2:
- Подшипники качения
- Подшипники скольжения
Несмотря на то, что в целом принцип работы подшипника подразумевает свободное вращение внутри него какой-либо цапфы, движущие его элементы могут быть различными. Например, подшипник скольжения в качестве вращающего элемента имеет только кольцо.
При этом кольцо может быть цельным, и такой подшипник называют неразъемным. Принцип его функционирования заключается в том, что вал помещается во внутреннее кольцо, которое осуществляет вращение по отношению ко внешнему корпусу. Так же существует разъемный подшипник, в котором кольцо состоит из двух отдельных частей.
При этом, вал фиксируют в одной из них, и только после ставят вторую.
При этом, принято считать, что именно разъемные виды подшипников за счет своих конструктивных особенностей наиболее оптимальны в использовании.
Несмотря на то, что технические характеристики подшипников скольжения разъемного типа практически не отличаются от характеристик неразъемных подшипников, наибольшая легкость их монтажа и демонтажа является одним из существенных преимуществ.
Благодаря тому, что внутреннее кольцо у подшипников скольжения выпуклое, а внешнее, наоборот, вогнуто, при воздействии множественных статичных нагрузок такой тип строения позволяет с легкостью производить движение и повороты на небольших скоростях.
| Технические характеристики подшипников скольжения | |
| Преимущества | Недостатки |
| Низкий уровень шума при работе | Имеют небольшой КПД |
| Эксплуатация при высоких температурах | Ломаются из-за плохого качества смазки |
| Устойчивость к механическим нагрузкам | Требуют контроля за рабочими условиями |
В отличии от предыдущей разновидности, подшипники качения между внутренним и наружным корпусами имеют вспомогательные элементы в форме шаров, цилиндров или же других тел округлой формы, которые могут свободно перекатываться промежду двух данных корпусов.
Важно отметить, что тела качения в таких подшипниках могут устанавливаться на равноудаленном расстоянии друг от друга. Такое размещение позволяет достичь наилучшей эффективности. Для этого тела качения помещают в специальное кольцо-сепаратор. Бывают такие виды подшипников, где сепаратор отсутствует.
В этом случае, внутрь плотно забивают максимальное возможное число тел качения.
При этом, тела качения могут располагаться как в один, так и в два ряда. Как правило, двухрядные подшипники могут выдерживать немного большие объемы нагрузок, поскольку все воздействие воспринимается как раз телами качения.
Выбор формы тела определяют уже исходя из того, какое у подшипников предназначение, и в каком конкретном механизме они будут использоваться. Это важно, потому что каждая такая форма имеет свою определенную степень устойчивости к различным типам механического воздействия.
Кроме того, от формы может зависеть и непосредственный размер подшипника, а это очень немаловажно, так как есть и маленькие и большие механизмы.
| Технические характеристики подшипников качения | |
| Преимущества | Недостатки |
| Практически бесшумная эксплуатация | Перестают работать в водной среде |
| Работают даже при высоких температурах | Их производство достаточно трудоёмкое |
| Стойкость к механическим воздействиям | Высокая цена и меньшая надежность |
Области применения подшипников
Различные промышленные отрасли подразумевают свои специализированные области применения подшипников. Если рассматривать основные направления, где используется подшипник, а именно, машиностроение, авиастроение, вагоностроение и станкостроение, то можно заметить, что по больше части подшипники используются в составе разных устройств на валах с небольшими диаметрами. При этом, для эксплуатации при малых или же средних нагрузках обычно задействуют шариковые подшипники. В случае, когда необходима работа с большими нагрузками, то тогда устанавливают роликовые подшипники. А если требуется не только устойчивость к высоким нагрузкам, но и малые габариты, то на помощь приходят уже цилиндрические роликовые подшипники.
Кроме того, подшипники часто применяют еще как составные элементы в различных сферах бытовой направленности. Например, в детских игрушках и в аксессуарах, в бытовой технике, в квадрокоптерах и медицинских аппаратах, например, стоматологических креслах и в томографах.
Кроме того, они встречаются в моторных лодках, в катерах, в велосипедах и в скейтбордах. Нередко они используются в комнатной мебели, а также в раздвижных дверях.
Вообще же, если рассмотреть все области применения подшипников, то можно заметить, что такие изделия охватывают множество разнообразных сфер жизнедеятельности, при этом подшипники существенно их упрощают.
Маркировка подшипников
Одним из заключительных этапов производства подшипников является нанесение на на них специальных опознавательных меток, проще говоря — маркировки. Собственно, сама маркировка подшипников, в зависимости от страны-производителя, может различаться. В России принято наносить обозначение из заглавных букв и цифр, разбитых на три отдельных блока. Основной — центральный, состоит из 6 цифр. Слева от него через дефис указывается еще одна цифра. Справа от него добавляется специальное буквенное-численное обозначение. В качестве примера того, как выполняется расшифровка маркировки подшипников, мы рассмотрим модель 6-180306УС17Ш.
Что означает маркировка подшипников
| 6 | 18 | 0 | 3 | 06 | У | С17 | Ш |
| Класс точности | Подвид | Тип изделия | Серия по наружному диаметру | Внутренний диаметр | Степень шероховатости | Тип смазки | Степень шумности |
| Класс точности | |||||||
| Название | Обозначение | ||||||
| Нормальный | Не маркируется | ||||||
| Сверхвысокий | 2 | ||||||
| Особо высокий | 4 | ||||||
| Высокий | 5 | ||||||
| Повышенный | 6 | ||||||
| Пониженный | 7 или 8 | ||||||
| Тип изделия | |||||||
| Название | Обозначение | ||||||
| Радиальный | 0 | ||||||
| Сферический | 1 | ||||||
| Радиальный с короткими роликами | 2 | ||||||
| Радиальный сферический | 3 | ||||||
| Игольчатый | 4 | ||||||
| Радиальный с витыми роликами | 5 | ||||||
| Радиально-упорный | 6 | ||||||
| Конический | 7 | ||||||
| Упорный | 8 | ||||||
| Упорно-радиальный | 9 | ||||||
| Серия по наружному диаметру | |||||||
| Название | Обозначение | ||||||
| Особо-легкая | 1 | ||||||
| Легкая | 2 | ||||||
| Средняя | 3 | ||||||
| Тяжелая | 4 | ||||||
| Легкая широкая | 5 | ||||||
| Средняя широкая | 6 |
Если говорить про внутренний диаметр этих изделий, то необходимо обозначить одну очень важную особенность.
Если внутренний диаметр подшипника больше 20 мм, то цифры, которые содержит маркировка подшипников, а именно 06 в нашем случае, нужно умножить на 5. Тогда мы получим итоговый размер — 30 миллиметров.
Если диаметр меньше 20 мм., то для определения его значения можно будет воспользоваться следующей таблицей:
| Обозначение в маркировке | Размер внутреннего диаметра в мм. |
| 00 | 10 |
| 01 | 12 |
| 02 | 15 |
| 03 | 17 |
Правая же часть в маркировке подшипников начинается с буквенного обозначения. В данном случае, мы имеем литеру У, которая указывает на допуски материала по степени его шероховатости. Далее идет тип используемой заводом смазки подшипников.
В нашем же случае, это смазка С17, то есть многоцелевая смазка ГОСТ 21150-87 марки Литол-24, которая выдерживает значения температуры в диапазоне от -40°С до +120°. В заключении указывают класс шумности изделия. По умолчанию он обозначается литерой «Ш». В зависимости от его требований по возрастающей шкале это обозначение нумеруется цифрами 1, 2, 3 и так далее.
Кроме того, в некоторых случаях, маркировка подшипников может содержать еще и другие специализированные обозначения от завода.
Применение подшипников качения
Принцип вращения и перемещения по типу качения использовался людьми во все времена, поскольку это менее энергозатратно и не так изнашивает контактные поверхности, как трение скольжения. Во всех устройствах, связанных с электричеством, транспортных средствах, в промышленном оборудовании ― присутствуют именно подшипники качения, особенности которых определяют работу узлов вращения.
В данном материале рассмотрим где применяются подшипники качения разных видов.
Где применяются подшипники качения? ― Везде!
Назначение подшипников качения определяет устройство их деталей и исполнение. Размерная серия и габариты соответствуют конкретным нагрузкам узла вращения.
Подшипники качения, применение согласно конструкциям и исполнениям:
A — шариковый радиальный со штампованным стальным сепаратором: применяются в узлах со средней статической (кг/кв.
см) и средней динамической (об/мин) нагрузкой без осевого воздействия, без вибрации; не рассчитаны на нарушение соосности и биение, поэтому устанавливаются с жесткой фиксацией в корпусе или в комплексе с другими подшипниками; используются в электродвигателях, генераторах, вентиляторах, станках.
- B — шариковый радиально-упорный с полиамидным сепаратором: контактные поверхности колец расположены под углом друг относительно друга, что позволяет подшипнику воспринимать умеренные радиально-осевые нагрузки; используется в энергетике, на транспортных средствах, в промышленном оборудовании.
- C — шариковый сферический: рассчитан на скоростное вращение в условиях подвижности (гибкости) вала и нарушении соосности; имеет радиальное “призвание”, но выдерживает минимальное осевое воздействие; используется на транспорте, добывающем и промышленном оборудовании.
- D — двухрядный шарикоподшипник: предназначен для нагруженных узлов радиального высокоскоростного вращения; требует жесткости фиксации и соосности; устанавливается в компактных узлах, где нет места для размещения двух однорядных подшипников.
- E — закрепляемый шарикоподшипник с торцевыми уплотнениями: за счет увеличенного внутреннего кольца прочно фиксируется на валу стопорными винтами/шпильками; рассчитан на умеренные радиальные нагрузки; уплотнения типа 2RS позволяют устанавливать такие модели в узлах, подверженных запылению, влажности ― на сельхозтехнике.
- F (тип NU), G (тип NJ), H (тип NUP), I (тип N) — разъемные роликовые однорядные радиальные цилиндрические подшипники с разными исполнениями направляющих бортов на наружном и внутреннем кольцах: выдерживают высокие статические и динамические радиальные нагрузки; разъемная конструкция допускает последовательный монтаж и взаимозамену колец; компенсируют небольшие осевые смещения вала/корпуса в одну/обе стороны; устанавливаются на тяжелых электродвигателях, производственных машинах.
- J — двухрядный роликовый, без направляющих бортов на наружном кольце: рассчитан на особо тяжелые статические и средние динамические нагрузки в компактных узлах, где нет места для установки двух однорядных; допускает двусторонние смещения корпуса и последовательный монтаж.
- K — однорядный роликовый конический: воспринимает комбинированную радиально-осевую нагрузку; рассчитан на высокую статическую и среднюю динамическую нагрузку, разъемный, часто применяется на различных транспортных средствах.
- L — игольчатый подшипник: воспринимает исключительно радиальную нагрузку при высокоскоростном вращении легких компактных узлов; малая высота поперечного сечения при жесткой конструкции; есть как разъемные, так и неразъемные модели; есть варианты игольчатых подшипников без внутреннего кольца, или вообще без колец.
- M — тороидальный роликоподшипник: сочетает компактность корпуса с высокой грузоподъемностью и возможностью самоустанавливаться, компенсируя смещения (биения) вала; обладает износоустойчивостью при высоких нагрузках; устанавливается в машинах с вибрацией.
- N — сферический роликовый подшипник: обладает возможностью компенсировать отклонения вала на 1-2 градуса при высокой статической нагрузке и быстром вращении.
- O — двухрядный конический радиально-упорный: воспринимает среднюю радиальную и двустороннюю осевую нагрузки при большом отягощении компактного узла; устанавливается в буксах ж/д транспорта.
- P — упорный шариковый: устанавливается для восприятия осевой нагрузки при поворотах в одном направлении; разъемная конструкция для последовательного монтажа; применяется на транспорте, в поворотных устройствах, домкратах.
- Q — упорный конический подшипник с латунным сепаратором: предназначен для восприятия тяжелых осевых нагрузок в компактных подъемно-поворотных устройствах, в роботостроении; имеют жесткий ход и высокую износоустойчивость, выдерживает вибрацию, удары.
- R — сфероконический упорно-радиальный: воспринимает комбинированные нагрузки с большим отягощением как в осевом, так и радиальном направлениях; сочетает разъемную конструкцию с возможностью компенсировать нарушения соосности в самых тяжелых условиях.
- S — упорный цилиндрический роликоподшипник: воспринимает тяжелую осевую и ударную нагрузки в поворотных устройствах; жесткая компактная разъемная конструкция.
- T — упорный цилиндрический подшипник без колец: сверхкомпактная конструкция; устанавливается в поворотные опоры, контактные поверхности которых могут выполнять функции колец.
- U — комбинированный подшипник: применяется в компактных узлах, заменяет сочетание отдельных однорядных.
- Сдвоенные упорные подшипники рассчитаны на осевую нагрузку при поворотах в обоих направлениях.
- Корпусные подшипники качения комплектуются корпусами различных типов и применяются в технике легкой промышленности, сельского хозяйства.
Загрузка...
