В нашей статье мы подробно расскажем, как устроены подшипники скольжения и качения (шариковые и роликовые). Знание структуры подшипникого узла и его деталей поможет не ошибиться при монтаже или демонтаже, ремонте и замене важных компонентов.
Структура
Когда человечество столкнулось с проблемой перетирания осей от долгой эксплуатации, то «пытливые» умы предков начали работать над этой задачей.
Первым прототипом конструкции, облегчающей глоссирование, стала втулка из материала с малым трением, набитая смазкой. Сегодня принципиальное строение не изменилась.
Только стали применять более современные материалы, такие как: керамика, бронзовые сплавы, полимеры.
Для облегчения движения вала в 1780 году в Великобритании впервые были применены шары. Это был аналог опорного шарикового механизма, который сохранился в первозданном виде до сегодняшнего дня.
Схемы опоры по их видам и описание
В промышленности и быту используется огромное разнообразие узлов, которые снижают трение при вращении и продольном глоссировании.
Далее мы приведем чертежи устройства и покажем, из каких деталей состоят подшипники качения и скольжения, его составные части.
Шариковые радиальные
Эти приспособления являются наиболее распространенными видом, состоящие из внешней и внутренней обоймы с технологической выемкой. В пространство между ними вставлены металлические или керамические шарики, закрепленные сепаратором.
Эти изделия бывают открытыми или закрытыми (между обоймами ставится шайба, предотвращающая попадания грязи внутрь и вытекание смазки).
Промышленность изготавливает все типоразмеры в разном исполнении с одной или двумя защитными шайбами, с мембранами для предотвращения попадания грязи. В таких изделиях на заводах заранее делают канавку для фиксации с помощью кольца.
Если требуются элементы качения с очень длительным сроком эксплуатации, то создаются модели, имеющие усиленные корпуса большей ширины и толщины.
Сепаратор может быть изготовлен:
- из бронзы (этот материал имеет низкий коэффициент трения, но дорогой по стоимости);
- из металла (более распространенный вариант);
- из пластика (резко снижает шумность, но требует постоянной активной смазки, используется в коробках передач автотранспорта).
Выпускаются детали с двумя рядами качения.
Этот механизм выдерживает в два раза большую нагрузку и способен поддерживать ориентацию оси. В некоторых случаях, одним таким узлом можно заменить группу из двух однорядных.
Шариковые упорные
Они предназначены для ограничения движения вала вдоль оси вращения. Обычно состоят из верхней и нижней шайб с технологическими канавками и сепаратора с шариками.
Эти приспособления бывают однорядными и двухрядными, как с последовательным, так и с радиальным расположением элементов качения. Для упрощения монтажных работ выпускаются изделия с дополнительной платформой, обеспечивающей равномерное усилие на опору.
Упорно радиальные
В случае, когда требуется не только достичь легкого вращения, но и ограничить перемещение стержня вдоль оси, используются такие установки.
Они бывают:
- Однорядные. Они обеспечивают вращение и продольную опору в одном направлении.
- Двухрядные. Позволяют зафиксировать вал в нужном положении и сохранять позицию соосности относительно обоймы. Например, они широко употребляются в ступицах колес современных легковых машин.
- Разборные. Имеют возможность дополнительного смазывания. Для правильного функционирования необходима жесткая фиксация нижних колец.
- Неразборные. Они поставляются с завода и не требуют обслуживания.
Роликовые качения
| Внешнее кольцо | Внутренняя обойма | Элементы | Сепараторы |
| пластик | сталь | латунь |
Выжимной подшипника сцепления: принцип работы и неисправности
Чтобы переключить скорость в коробке передач, нужно кратковременное разрывание передачи вращения от двигателя на трансмиссию. За это отвечает сцепление, состоящее из ряда деталей, среди них и выжимной подшипник.
Принцип действия
Классическая схема «сухого» сцепления, применяемого на легковых машинах, является постоянно замкнутой. Конструкция такого узла включает в себя корзину с ведущим диском, которая болтами фиксируется на маховике. Между ними установлен ведомый диск, посаженный на шлицы первичного вала КПП. За счет мощной диафрагменной пружины ведомый диск постоянно прижимает ведущий к маховику, поэтому такая схема и называется замкнутой.
В задачу выжимного подшипника входит размыкание потока. Водитель, выжимая педаль сцепления, посредством привода смещает подшипник по направляющей втулке, установленной на первичном валу в сторону корзины. За счет усилия ноги водителя этот подшипник надавливает на диафрагму, следствием чего становиться перемещение ведущего диска по направляющим внутрь корзины. Он отходит и высвобождает ведомый диск – передача вращения прерывается. После отпускания педали подшипник отходит в сторону КПП, и пружина возвращает ведущий диск на место – поток возобновляется.
Виды, и конструктивные особенности
В конструкции сцепления авто применяется два вида выжимных подшипников:
- Механические.
- Гидравлические.
Основные элементы выжимных подшипников — это шариковые или роликовые подшипники закрытого типа. Они используются как на механическом, так и гидравлическом типе изделия. В их конструкцию входит также корпус.
В механических элементах этот корпус предназначен для взаимосвязи с вилкой привода сцепления.
Такие узлы могут иметь самую разную конструкцию (корпус представлен в виде втулки, вставляемой во внутреннюю обойму, или же он устанавливается на внешнее кольцо), но у всех корпусов присутствуют специальные выступы, на которые воздействует вилка. В целом, в механических подшипниках корпусы только для этого и предназначены.
Схема сцепления автомобиля ВАЗ — 2107 1 — маховик; 2 — ведомый диск сцепления; 3 — корзина сцепления; 4 — выжимной подшипник с муфтой; 5 — бачок гидропривода сцепления; 6 — шланг; 7 — главный цилиндр гидропривода выключения сцепления; 8 — сервопружина педали сцепления; 9 — возвратная пружина педали сцепления; 10 — ограничительный винт хода педали сцепления; 11 — педаль сцепления; 12 — трубопровод гидропривода выключения сцепления; 13 — шаровая опора вилки; 14 — вилка выключения сцепления; 15 — оттяжная пружина вилки выключения сцепления; 16 — шланг; 17 — рабочий цилиндр гидропривода выключения сцепления; 18 — штуцер прокачки сцепления
В гидравлических выжимных подшипниках конструкция корпуса сложнее, поскольку он выступает в роли гидроцилиндра. Суть работы у него такая – водитель, нажимая на педаль, создает давление жидкости в приводе сцепления.
Эта жидкость поступает в корпус и выдавливает поршень гидроцилиндра с закрепленным на нем подшипником.
Сам корпус в такой конструкции не перемещается вместе с упорным элементом, что дает возможность жестко фиксировать его болтами к корпусу сцепления.
Подшипник в конструкции узла используется для создания нажима с минимальным трением. При контакте с диафрагменной пружиной он вращаетсяс той же скорость, что и элементы сцепления, из-за чего трение между контактируемыми поверхностями отсутствует. Трение есть в самом подшипнике, но незначительное.
Привод выжимного подшипника бывает механический, гидравлический и комбинированный. В первом случае усилие от педали передается системой тяг или приводным тросом. Используется этот привод с механическими подшипниковыми узлами.
Гидравлический привод соответственно применяется на втором типе подшипников, поскольку жидкость у него является основным рабочим элементом (от ее давления срабатывает гидроцилиндр). Особенность комбинированного привода заключается в том, что жидкость действует не на подшипник, а на вилку, а та в свою очередь перемещает механический подшипник.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Видео: Сцепление автомобиля
Выжимные подшипниковые узлы – изделия надежные и могут прослужить большой срок. Обычно он выходит из строя из-за естественного износа самого подшипника.
Но его ресурс может существенно сократить неправильная регулировка сцепления и частые длительные выжимы сцепления.
Относительно регулировки, то скорость износа повышается в случае, когда узел сильно близко подведен к пружине, из-за чего они между собой контактируют. В результате подшипник постоянно работает, что сокращает его ресурс .
Гидравлические подшипники менее надежны из-за корпуса. В конструкции гидроцилиндра обязательно присутствуют резиновые уплотнители, которые со временем начинают пропускать жидкость. Из-за этого привод может завоздушиться и перестанет срабатывать.
Признаками неисправности выжимного подшипника являются:
- повышенная шумность при выжиме сцепления (шелест, гул)
- хруст и стуки;
- подклинивание педали;
- легкость провала педали и «ведение» сцепления;
Повышенная шумность появляется при износе подшипника. Из-за люфтов его составные части могут несколько смещаться и перекашиваться, что сопровождается указанными звуками. Эксплуатация авто возможна, но с заменой узла лучше не затягивать, поскольку он в любой момент может рассыпаться.
Хруст и стуки появляются в результате разрушения узла. Обычно сепаратор подшипника раскалывается, и частицы его попадают в зону движения тел качения, что и вызывает хрусты. Подклинивание педали происходит не из-за подшипника, а втулки, по которой он движется. Коррозия и грязь на поверхности затрудняет движение.
В гидравлических подшипниках ведение сцепления, легкость опускания педали и постоянно уменьшающийся уровень жидкости в бачке сигнализируют о потери герметичности. И если видимых подтеков на приводе нет, то проверять следует уже сам узел.
Выжимные подшипники являются неремонтируемыми деталями, поэтому при появлении признаков износа он заменяется. Сложность в проведении работ по замене заключается в том, что для снятия узла необходимо демонтировать КПП.
Причины поломки шариковых подшипников | Главный механик
Подшипник или подшипниковый узел состоит из нескольких деталей. Это два кольца, наружное и внутреннее, тела качения, в данном случае это шарики и сепаратор, который разделят шарики между собой. Есть подшипники и без сепаратора, но они используются меньше, для ненагруженных соединений.
При вращении вала нагрузка поступает на внутреннее кольцо, далее на шарики, которые вращаясь вместе с сепаратором, передают её на наружное кольцо. Причем нагрузку получает и передает каждый шарик в отдельности. Подшипник фиксирует вал или узел в пространстве и обеспечивает ему вращение с наименьшими потерями на сопротивление.
При этом он передает полученную нагрузку на другие части механизма или конструкции.
Во время своей работы подшипник испытывает такие нагрузки: и осевую нагрузку и радиальную.
Сами шарики получают во время работы нагрузку на сдвиг и на сжатие, которая в результате неправильной работы приводит в дальнейшем к их деформации и разрушению.
Для нормальной работы деталей подшипник наполняется смазкой, которая должна быть соответственно качественной. Когда подшипник имеет крышку или уплотнение, которые предотвращает подшипник от утечки масла и от попадания загрязнений, он служит долго.
Выбирают подшипники по следующим характеристикам:
- посадочные размеры;
- максимально выдерживаемая нагрузка как радиальная, так и осевая;
- максимальная скорость вращения;
- класс точности изготовления;
- закрытый или открытый подшипник, то есть требования по смазке;
- ресурс работы подшипника.
Какие причины разрушения сепаратора подшипника.
При разрушении сепаратора диагностировать причину иногда бывает трудно, так как обычно повреждается не только сепаратор, но и шарики и кольца. Но есть ряд причин, при которых повреждается именно сепаратор.
Это в первую очередь, усиленная вибрация, частота вращения подшипника большая, чем предусмотрено при его производстве, большой износ в процессе неправильной эксплуатации и заклинивание вследствие изменения геометрии шариков.
Сепаратор рассыпался как старый пластик
Если вибрации превышают допустимые значения, в теле сепаратора появляются усталостные разрушения в виде трещин, которые приводят к полному разрушению сепаратора, как на фото. Главной разрушающей силой выступает сила инерции. Она же разрушает сепаратор в подшипнике, который работает с более высокой скоростью, чем это заложено.
Так как сепаратор всегда изготавливается из материала, который мягче чем кольца и шарики, при неправильной эксплуатации он быстрее изнашивается. Увеличивается размер карманов для шариков, что приводит к изменению кинематической силы и разрушению сепаратора. Причина всего этого – недостаточность смазки и попадание частиц пыли, выступающих в роли абразива.
Иногда сепаратор разрушается из –за того, что грязь и частицы сколов шариков приводят к заклиниванию последних.
Выход из строя шариков, причины
Чаще всего шарики выходят из строя из за деформации, которая, чаще всего, происходит из-за перегрева шариков во время работы и затем медленного остывания. Это приводит у отпуску поверхностного закаленного слоя.
Шарики не могут выдерживать нагрузку, на них могут появляться трещины, сколы. Может проявляться в виде деформации, шарики становятся овальной формы, получается заклинивание и разрушение остальных деталей подшипника.
Шарики в процессе изготовления перед полировкой проходят процесс термообработки, то есть цементации верхнего слоя. Поэтому очень важно, что бы выдерживался тот режим работы, на который они рассчитывался.
Деформированные и срезанные во время эксплуатации шарики
Перегрев может происходить за счет недостаточного количества смазки или её полного отсутствия, попадания внутрь грязи, которая выступает в роли абразива, вследствие неправильного режима работы, ударов или повышенной вибрации.
Выход из строя колец подшипника, причины
Очень часто кольца подшипника выходят из строя из –за усталостных разрушений. Они происходят по причине неподходящей смазки. Смазка должна быть достаточно вязкой и покрывать дорожки качения сплошным слоем. Поверхность при этом начинает перегреваться, появляются трещины, чем дальше, тем больше глубина трещин, следовательно, подшипник перестает работать.
Влияет на кольца и попадание пыли и грязи, которые также выступают как абразив и приводят к перегреву верхнего слоя и его разрушения. Это чаще всего случается с подшипниками, которые находятся в контакте с грязью, с агрессивными средами, при этом не имеющие защитной крышки или уплотнения. Такие разрушения называют ещё атмосферными.
Износ дорожек кольца подшипника
Например, это могут быть ступичные подшипники, с заменой которых сталкивался каждый автовладелец.
Поломки внутреннего кольца в подшипнике ступицы
Также причиной поломки может быть неправильная посадка подшипника на вал. Это может быть как посадка с большим натягом, так и очень слабая. Она называется фреттинг-коррозия и влияет на состояние внутреннего кольца подшипника.
Неправильная посадка может вызывать бриннелирование поверхности колец, то есть выемки могут следовать одна за другой. Это случается, опять таки, при неправильной установке подшипника или сильных механических ударов по узлу с подшипником.
Поэтому, при установке, например, того же подшипника ступицей удары по нему недопустимы, только давление.
По поводу поломки ступичного подшипника можно почитать в статье, перейдя по ссылке:
Какие основные признаки поломки ступичного подшипника
- Может быть, лучшим вариантом использовать подшипники, которые имеют большее сопротивление к нагрузкам.
- Другой вид выемок, которые представляют не только частые выбоинки, но их сдвиг, возникают в том случае, если узел с подшипником подвергается постоянной вибрации даже при внерабочем состоянии.
Также они могут получиться, если в подшипник попали твердые частицы, которые поцарапали поверхностный слой. Вокруг этих царапин возникают напряжения, которые в дальнейшем приводят к трещинам и выбоинкам.
Повреждения в подшипнике могут возникнуть вплоть до полного его разрушения в том случае, если через него проходит электрический ток. Это чаще всего происходит при плохой изоляции. Очень часто во время сварки сам узел или сварочное оборудование не имеют заземления.
Влияет на стойкость колец и дисбаланс ротора. Если работа ротора ведётся на высоких скоростях, необходима его балансировка, иначе на внутреннем кольце появится выработка, обычно с одной стороны.
Несоосность между внешним кольцом и валом, на который он насажен, между валом и корпусом подшипника приводят также к сколам на поверхности, усталостности на поверхности.
Конечно, не нужно выпускать из внимания и заводской брак. Он может быть проявлен как в самом подшипнике, так и при его установке в узел, когда инструмент (ролики) оставляют вмятины на кольце.
Также брак может быть при изготовлении самого подшипника. Это или брак в металле или брак сборки узла. Также неправильное применение подшипника может быть причиной его разрушения. Каждый подшипник имеет свой режим работы, на который он рассчитан при выпуске и его нарушение приводит к поломке.
Конечно, при выпуске подшипники имеют свой ресурс, который обычно выдерживается, если соблюдаются определённые условия его эксплуатации.
Также важно следить за качеством и количеством смазки в подшипнике. Если есть возможность, подшипник вынимается, очищается от грязи, промывается. Затем добавляется смазка.
Практически без смазки подшипник не работает. Его принцип работы основан на беспрепятственном вращении всех его частей.
Применение уплотнителя или применение подшипника с крышкой дает дополнительный срок службы подшипника. Иногда расходы на замену подшипника или простой оборудования обойдутся дороже самого подшипника хорошего качества.
Как устроен и на чем основан принцип работы подшипников скольжения?
Cовременная промышленность предлагает два вида подшипников – качения и скольжения. Их главное различие заключается в том, как движутся все части узла по отношению друг к другу. Из названия можно сделать вывод, что в подшипниках качения в основе движения частей детали находится принцип качения, в подшипниках скольжения – принцип скольжения.
Конструкция подшипника скольжения
Подшипник скольжения – запчасть, где процесс трения происходит за счет скольжения. Такое движение возможно благодаря конструкции детали.
Для изготовления подшипников скольжения чаще всего применяется сплав свинца или олова с добавлением меди, никеля, сурьмы. Этот сплав носит название баббит по фамилии ученого, который придумал его в начале 19 века.
Подшипник скольжения состоит из корпуса с отверстием в форме цилиндра. В этом отверстии размещается втулка и смазывающее устройство. Зазор между корпусом и втулкой заполнен смазкой, которая делает скольжение быстрым и легким, то есть минимизирует сопротивление.
Втулки или, как их еще называют вкладыши, в подшипниках скольжения бывают опорными и упорно-опорными. Опорная втулка имеет классическую конструкцию, тогда как опорно-упорная оснащена бронзовым упором, который имеет специальную заливку. Благодаря бронзовому упору увеличиваются осевые нагрузки, которые способен воспринимать конкретный подшипник скольжения.
Система самосмазывания нужна в подшипнике скольжения, чтобы обеспечить бесперебойную подачу смазки, так как если смазки будет недостаточно или ее не будет совсем, деталь перегреется и сломается.
Система самосмазывания изготовлена из специального пористого материала, который пропитан маслом и выделяет его при нагревании детали. Когда подшипник заканчивает работать и остывает, система впитывает масло обратно.
Принцип действия подшипника скольжения
Принцип действия подшипника скольжения основан на движении двух взаимодействующих поверхностей. Одна вращается, вторая пребывает в спокойном состоянии. По сути, они скользят по отношению друг к другу благодаря специальному желобу, заполненному смазывающим веществом.
В зависимости от типа смазки подшипники скольжения бывают гидростатическими и гидродинамическими.
В гидростатических подшипниках смазка подается с внешней стороны. За процесс подачи отвечает гидравлический насос. От скорости вращения детали он не зависит, но зато на него влияет размер самой детали.
Гидродинамический подшипник работает за счет системы самосмазывания, речь о которой шла выше.
Типы смазки для подшипников скольжения
Работа подшипников скольжения зависит от качества смазки намного больше, чем работа подшипников качения. Объясняется это тем, что металлические части подшипника не способны скользить без дополнительных веществ.
Специалисты выделяют три типа смазки для подшипников скольжения: жидкостный, газодинамический и пластичный. Лучше всего для подшипников скольжения подходит именно жидкостный тип. Смазка такого типа уменьшает трение, защищает от воздействия окружающей среды и эффективно распределяет тепло, которое выделяется в процессе работы подшипника.
Газодинамическая смазка фактически сводит уровень вибрации к нулю, поэтому она востребована в подшипниках скольжения для систем навигации.
Пластичная мазка также по-своему хороша для подшипников скольжения. Принцип работы такой смазки основан на том, что масла вводятся в твердое вещество, которое создает плотный каркас и тем самым не позволяет маслу вытекать.
- 2019-02-16 16:43:27
- 0
- 11483
Как работает подшипник
Различные виды и типы подшипников определяются способом функционального устройства передачи крутящего момента. Здесь берет начало классификация подшипниковых изделий. Подшипники скольжения работают по принципу минимального трения контактных поверхностей внутреннего и наружного колец. В подшипниках качения между кольцами перекатываются тела качения — шарики или ролики.
Как работает подшипник скольжения
Подшипник скольжения, по большому счету, работает по принципу вращающейся втулки. Основу конструкции такого подшипника составляют два стальных кольца, третий элемент ― вкладыш из антифрикционного материала, обеспечивает нужные свойства скольжения. Сопряженные контактные поверхности образуют контактные пары с различными характеристиками.
Сферическая контактная поверхность позволяет шарнирному подшипнику скольжения направлять вал со значительными отклонениями от соосности и углом относительно корпуса.
Устойчивость к сильной вибрации, ударам при высокой радиально-осевой нагрузке делают сферические подшипники скольжения незаменимыми в узлах определенной конструкции на транспорте и в промышленности.
Как работают шариковые подшипники
Шариковые подшипники качения создают минимальное трение благодаря точечному контакту. Для удержания и направления шариков, они скрепляются сепаратором, а на кольцах выполняются дорожки.
От глубины дорожек, их размещения друг относительно друга, зависит способность восприятия осевой нагрузки и то, к какому функциональному типу относится подшипник: радиальному или радиально-упорному.
Если дорожки расположены друг напротив друга без смещений, значит это радиальный подшипник, который воспринимает быстрое и очень быстрое вращение без осевой нагрузки. Если дорожки смещены под углом 10-40 градусов, значит подшипник радиально-упорный и предназначен для быстрого вращения с односторонней осевой нагрузкой.
Двухрядные подшипники качения воспринимают вращение в обоих направлениях, обладают большой грузоподъемностью. Подшипники с общей наружной сферической дорожкой способны самоустанавливаться под действием центробежной силы, и компенсировать отклонения вала на угол 1-3 градуса.
Как работает роликовый подшипник
Роликовый подшипник устроен аналогично шариковому, только имеет роликовые тела качения. Ролики цилиндрической, сферической, конической, сфероконической формы образуют линейный контакт с дорожками качения, благодаря чему, помимо высокой скорости вращения, выдерживают большое статическое отягощение.
Подшипники с цилиндрическими роликами предназначены для высокой радиальной нагрузки. Сферические ролики устанавливаются в радиальных самоустанавливающихся моделях. Радиально-упорные и упорно-радиальные подшипники с коническими роликами воспринимают высокую осевую одностороннюю нагрузку.
Сфероконические ролики позволяют самоустанавливаться при высокой осевой и радиальной нагрузке.
Упорные подшипники устанавливаются в вертикальные опоры вращения для восприятия высокой осевой нагрузки при медленном вращении. Шариковые или роликовые тела в них размещаются горизонтально.
Одинарные упорные подшипники рассчитаны на повороты в одну сторону, а двойные (двухрядные) ─ в обе.
Упорные подшипники с цилиндрическими и игольчатыми роликами являются самыми компактными по высоте поперечного сечения, могут выполняться без колец.
Подшипники автомобиля: причины износа и особенности, о которых нужно знать
Владельцы автомобилей вспоминают о подшипниках, только когда они начинают греметь. Это один из ключевых элементов в автомобиле, поэтому важно знать особенности конструкции, функции, признаки износа подшипников.
При пробеге 180 000-200 000 км ступичный подшипник совершает до 100 000 000 оборотов. Поэтому кажется логичным, что после такой нагрузки они выходят из строя. Но в действительности разрушение в большей степени провоцируют негативные факторы, которые сопровождают эксплуатацию автомобиля: удары, вибрация, влага и загрязнение.
Характерный признак износа подшипника – шум. Сначала он еле слышен, нарастает по мере ускорения износа. При критических повреждениях неприятный звук становится очень громким, и не заметить его нельзя. Вой или жужжание нарастают по мере набора скорости и не заглушаются музыкой или звуком работающего двигателя.
Игнорирование проблемы приводит к заклиниванию колеса. Это особенно опасно при движении на высокой скорости по трассе. Поэтому не стоит откладывать визит на СТО, если появился неприятный звук во время разгона.
Зачем нужны подшипники, их конструктивные особенности
Это детали, которые обеспечивают вращение колес и других элементов, сочетают плавность движения с жесткой фиксацией. В автомобилях, которые выпускались более 10 лет назад, устанавливались обслуживаемые подшипники. Это означает, что их эксплуатационный ресурс мог быть продлен путем периодического смазывания и регулировки технологических зазоров.
Современные автомобили оснащаются необслуживаемыми подшипниками. Они не подлежат восстановлению и при износе меняются на новые. В основном на машины устанавливаются двухрядные или конические подшипники – производители интегрируют их в конструктивные элементы: ступицы, поворотные кулаки, тормозные барабаны. Подшипники разделяются на модели с дорожками внешнего и внутреннего качения.
Это увеличивает стоимость содержания автомобиля, так как при износе подшипника приходится менять весь узел, хотя он еще пригоден для эксплуатации. Для увеличения ресурса элементов качения устанавливаются средства защиты от влаги и загрязнения: крышки, заглушки. Но они, по мнению производителей, не настолько эффективны.
Почему изнашиваются подшипники
Обычно подшипники выдерживают 150 000-180 000 км пробега, но при благоприятных условиях эксплуатации технический ресурс увеличивается. В то же время известно много примеров, когда заводские подшипники не выдерживают и 70 000 км пробега.
На их работоспособность влияет множество факторов: интенсивность использования автомобиля, балансировка, сход-развал, конструктивные особенности подвески. Последнее касается геометрии элементов. Разрушительное воздействие на подшипники оказывают удары при переезде препятствий, например высоких бордюров.
Негативно сказывается на эксплуатационном ресурсе пробуксовка, резкие вхождения в повороты или полицейские развороты. Еще одна актуальная и распространенная проблема – небрежное отношение мастеров СТО.
Так, во время ремонта тормозной системы при демонтаже узла неаккуратные действия (например, резкие, сильные удары молотком) повреждают подшипник. После завершения ремонта он быстро разрушается, и владелец опять вынужден обращаться на СТО.
Чтобы избежать подобных проблем, для аккуратного снятия подшипников нужно использовать специализированный гидравлический пресс.
Сколько стоит замена подшипника
Подробнее, с цифрами и подсчетами, мы разбирали тему здесь:
Подшипники современных автомобилей условно делятся на три группы: запрессованные, интегрированные, выступающие в качестве «модуля» в дополнение, например, к поворотному кулаку и датчикам ABS и ESP. Самым дорогим, когда речь идет о стоимости деталей, будет последний вариант. При этом сама замена обычно производится относительно просто и быстро.
Тут создается парадоксальная ситуация, так как выпрессовывание подшипника обойдется дороже при более низкой стоимости самой запчасти. Получается, что в среднем стоимость замены примерно одинакова, независимо от типа подшипника. Исключением являются только технологичные узлы, которые стоят очень дорого.
Смотрите также
Ступичный подшипник: вот как увеличить срок службы
При этом мастера рекомендуют, независимо от типа подшипника, проверять запчасти, с которыми он работает – зачастую они тоже изношены и требуют замены. Такой подход сэкономит время и деньги владельцу автомобиля.
А от непредвиденных ситуаций на дороге и аварий избавит своевременное обращение в сервис или самостоятельная замена (при наличии навыка и инструмента) изношенного подшипника.
Благо, он издает характерный звук, на который нельзя не обратить внимание.
Обзор существующих видов и марок подшипников: устройство, функциональное назначение, таблица размеров
Все существующие виды подшипников представляют собой сборочный узел, функциональное назначение которого заключается в поддержке подвижной конструкции (оси, вала и т. п. ) с определенной степенью жесткости. Одновременно подшипник выступает в роли одного из элементов опоры, надежно фиксирующего положение в пространстве в совокупности с обеспечением качения, вращения или линейного перемещения.
Разновидности сборочных узлов
В настоящее время технический прогресс, обусловивший неуклонное развитие инженерной мысли, абсолютно не способен развиваться без использования такого, казалось бы, незначительного элемента, как шарикоподшипник.
Повсеместное применение этого изделия во всех сферах производства, начиная с миниатюрной бытовой техники и заканчивая грандиозными механизмами производственного оборудования, заставляет признать безальтернативность его использования.
Все существующие в настоящее время шарикоподшипниковые узлы делятся на два основных типа: скольжения и качения.
Особенности подшипников скольжения
Конструктивное исполнение этого изделия не отличается сложностью и представляет собой устройство, принцип работы которого заключается в использовании трения скольжения. Основными элементами изделия являются корпус, в отверстии которого установлены приспособление для смазки и особая втулка из материала, обладающего высокими антифрикционными характеристиками.
Вращение подвижной конструкции (оси, вала) происходит благодаря наличию зазора между ним и внутренней поверхностью отверстия корпуса. От скрупулезности расчета указанного зазора всецело зависит эффективность работы всего узла. Тип трения скольжения, используемый в таких подшипниках, подразделяют на несколько базовых категорий:
- Газовое. Обусловлено присутствием газовой прослойки, гарантированно исключающей возможность соприкосновения поверхностей корпуса и подвижной конструкции.
- Граничное. Тонкая пленка смазочного материала, покрывающая поверхность изделия, обеспечивает вращение вала (оси), несмотря на его полный (либо частичный) контакт с антифрикционной втулкой.
- Жидкостное. Возможность непрерывного соприкосновения внутренней поверхности подшипника с осью (валом) исключается ввиду использования смазки, имеющей достаточно жидкую консистенцию.
- Сухое. Как следует из названия, смазочный материал в этом случае не применяется.
Отметим важность качества и вида смазочного материала, задействованного в работе изделия. В качестве основных видов смазок специалисты позиционируют полимерные, керамические, графитные, нейлоновые и т. д.
Классификация изделий
Модельный ряд подшипников, использующих трение скольжения, достаточно широк и разнообразен. Классифицируются эти изделия в зависимости от присутствия следующих признаков:
- Форма отверстия в корпусе. Современные подшипники производятся со смещенными или несмещенными поверхностями и центром, а также имеющие одну или несколько поверхностей.
- Число масляных клапанов. Как правило, это один или два, но бывает и больше.
- Направление возникающих нагрузок. Определяются как радиальные, радиально-упорные и осевые.
- Возможность (или невозможность) выполнения регулировочных работ.
Кроме характеристик, перечисленных выше, огромную роль играет вид конструктивного исполнения узла. Он может быть встроенным, разъемным и неразъемным.
Преимущества и недостатки
Говоря о достоинствах изделий, работа которых основана на трении скольжения, уместно помнить, что определение положительных свойств и характеристик всецело зависит от степени соответствия предполагаемому назначению подшипников. Тем не менее перечень объективно существующих плюсов таких изделий выглядит следующим образом:
- Неплохой показатель экономичности при использовании подвижной конструкции большого диаметра.
- Чрезвычайно широкий диапазон применения, обусловленный эффективной работой подшипника в режимах увеличенных вибрационных, ударных и скоростных нагрузок.
- Возможность регулировки зазора, обеспечивающая высокоточную установку оси вала.
- Апроприация в качестве изделия разъемного типа.
Читайте еще: Угловые и столярные струбцины своими руками
Вполне логичным будет предположить, что эксплуатация узлов, работающих по принципу скольжения контактных поверхностей, сопровождается и некоторыми минусами. И это действительно так:
- Наличие существенных потерь, возникающих при трении, значительно снижает КПД (в сравнении с подшипниками качения).
- Довольно высокая себестоимость, вызванная применением в конструкции цветных металлов и трудоемкостью изготовления.
- Отсутствие возможности нормального функционирования без использования смазок.
- Неравномерность износа как самого изделия, так и цапфы.
В настоящее время производится еще несколько групп узлов скольжения, обладающих некоторыми особенностями устройства: самосмазывающиеся, сегментные, шарнирные. Последние являются одними из немногих моделей, прошедших стандартизацию и выпускаемых серийно.
Характеристики подшипников качения
Конструктивное исполнение такого изделия предусматривает наличие следующих элементов: два металлических кольца, на внутренней поверхности которых проточен желобок, шарики, иглы или ролики, размещаемые между кольцами, и фиксирующий их сепаратор, помещенный между ними. Надо заметить, что существует достаточно много моделей подшипников, не имеющих в конструкции таких элементов, как сепаратор или одно из колец. В первом случае это связано с необходимостью получения уменьшенных габаритных размеров изделия, а во втором — увеличения показателя грузоподъемности.
Функционирование узлов основано на принципе использования силы трения качения, при помощи специальных элементов: роликов, шариков или игл.
Признаки классификации
Чем отличаются друг от друга вышеназванные изделия? Признаками, положенными в основу классификации таких узлов, являются:
- Направление восприятия нагрузок. По данному признаку подшипники делят на радиальные, воспринимающие исключительно радиальные нагрузки, в крайнем случае осевые, но очень небольшие по величине. Упорные, или рассчитанные на осевые нагрузки. Радиально-упорные и упорно-радиальные, предназначенные для комбинированных нагрузок в различных процентных соотношениях. Кроме того, следует отметить, что радиальные изделия могут быть открытыми и закрытыми, то есть защищенными уплотнениями с одной или двух сторон.
- Количество рядов. Различают однорядные, двухрядные и многорядные.
- Конфигурация тел качения. Может быть шариковой или роликовой.
- Габариты или размерные серии. По ширине различают особо широкие, широкие, нормальные и узкие изделия. Радиальные габариты делят подшипники на тяжелые, средние, легкие и сверхлегкие. Самое широкое распространение получили средние, легкие и особо легкие серии.
- Самоустанавливаемость (один из базовых конструктивных признаков). Классификация признает подшипник, допускающий взаимный перекос колец от 4 до 8, не самоустанавливающимся. Если данный показатель менее 40 — изделие самоустанавливающееся.
- Класс точности. В соответствии с этим признаком узел может соответствовать нормальному, повышенному, высокому, прецизионному и сверхпрецизионному классу.
- Специальные технические требования. Они подразумевают деление на теплостойкие, коррозионно-стойкие, высокоскоростные, самосмазывающиеся, немагнитные, малошумные и некоторые другие.
Читайте еще: Расчет строительных материалов для возведения дома
Еще одним из признаков, по которым производится классификация подшипников качения, служат конструктивные особенности изделий. Их достаточно много, но группа основных системных идентификаторов выглядит примерно так:
- отверстие конической формы, обеспечивающее фиксацию на валу посредством закрепительных втулок;
- выполнение одного из колец разъемным;
- наличие на наружном кольце выступа, предназначенного для его монтажа в корпусе узла;
- присутствие защитных шайб, уплотнений и т. п. ;
- наличие выпуклых участков поверхности качения роликовых подшипников, увеличивающее значение допустимого угла перекоса.
В классификации определена еще одна разновидность изделия — магнитного узла или подвеса. Его работа основана на принципе использования левитации, созданной магнитным и электрическим полями. Особенность их функционирования заключается в возможности подвеса и бесконтактного вращения вала, исключающего возникновения трения и износа.
Плюсы и минусы использования
Требования ГОСТа устанавливают предельно жесткие нормативы, регламентирующие производство подшипников такой конструкции. Соответствие указанным положениям обеспечивает изделиям наличие следующих преимуществ:
- Отсутствие необходимости использования дорогостоящих цветных металлов, что благоприятно влияет не только на себестоимость изделия, но и на цену, предлагаемую потребителю.
- Исключительно высокий КПД, обеспечиваемый многократным уменьшением момента трения и, как следствие, достижением минимальных потерь.
- Возможность производства подшипников практически любых габаритных размеров, что существенно расширяет диапазон сфер их применения.
- Превосходные эксплуатационные характеристики, простота замены и неприхотливость в техническом обслуживании.
- Минимальный расход смазки.
- Приемлемая цена, обусловленная массовостью производства и оптимальностью количества применяемых материалов.
- Высокая степень взаимозаменяемости, позитивно сказывающаяся на простоте и скорости проведения ремонтных работ оборудования и машин, в конструкцию которых включены подшипники качения.
Вместе с тем изделия такого типа по определению не могут характеризоваться исключительно достоинствами. Как и любой из механизмов, они имеют конкретные, пусть несущественные, но недостатки:
- Ограничения в использовании. В подавляющем большинстве случаев расшифровка марки информирует о полной непригодности применения подшипников качения в оборудовании, функционирование которого происходит на сверхвысоких скоростях и сопровождается повышенными ударными и вибрационными нагрузками.
- Невозможность создания абсолютно бесшумных узлов вследствие погрешности форм.
- Достаточно большие показатели собственной массы и габаритов, определяемых в радиальном направлении.
- Необходимость соблюдения максимально возможной точности в процессе установки изделия. Даже небольшие погрешности приводят к выходу из строя всего узла раньше установленного срока.
Кроме того, практика показывает рост количества заявок на изготовление небольших партий изделий, обладающих нестандартными типоразмерами. Это вызывает значительное увеличение их отпускной стоимости.
Таблица размеров
Каталог шариковых подшипников по размерам призван помочь в поиске оптимального технического решения.
Подбор подшипников по размерам, таблица которых содержит бесценную информацию о таких параметрах изделий, каковыми являются величина диаметра внутреннего (внешнего) кольца, ширина изделия и т. п. , обеспечивает не только правильный выбор комплектующих, но и быстрый подбор аналогов.
Таким образом, можно утверждать, что использование таблицы размеров подшипников качения является достаточно важным фактором в обеспечении бесперебойности рабочего процесса.
Читайте еще: Жаропрочные стали и сплавы из высоколегированного металла
И в заключение необходимо рассмотреть еще один немаловажный момент, касающийся срока службы подшипников. Существует несколько факторов, непосредственно влияющих на продолжительность эксплуатации этих изделий:
- Защищенность от негативного воздействия внешней среды.
- Усталостное разрушение металла, использованного для изготовления элементов узла и следующее за ним «крошение».
- Твердость и степень обработки подвижной конструкции.
- Применение установленных производителем типов и количества смазочных материалов.
Современные марки стали, в совокупности с высоким качеством исполнения, способны обеспечивать шарикоподшипникам возможность увеличения номинального ресурса, заявленного производителем. Единственными условиями такого продления являются контроль показателей контактных нагрузок и соблюдение нормативов технического обслуживания.
Загрузка...
