Подшипники качения

Что такое подшипник Подшипник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. То есть подшипник — это […]

Подшипники качения



Общие сведения

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.

подшипники качения

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).

типы подшипников качения

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).

классификация подшипников качениятела качения подшипников

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).

***



Что такое подшипник

Подшипник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.

То есть подшипник — это опора, которая воспринимает нагрузки и допускает относительное перемещение частей механизма в требуемом направлении.

По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

Виды подшипников

Виды подшипников

Подшипники качения – виды

Всего различают два вида: шариковые и роликовые. Однако они в свою очередь подразделяются еще на несколько подвидов. 

Шариковые

радиальные

радиальные сферические

радиально- упорные

упорные

Роликовые

радиальные

радиально- упорные

Каждый из них обладает своими характерными особенностями и требованиями к эксплуатации. Однако, такая классификация является условной, потому что многие типы подшипников могут применяться в различных направлениях. В связи с этим, жестких правил в выборе видов подшипников просто не существует. 

В чем разница между подшипниками качения и подшипниками скольжения

В подшипниках качения главенствующую роль играет трение качения, т.к. трение скольжения между сепаратором и телами качения, как правило, невелико. Поэтому в подшипниках качения, по сравнению с подшипниками скольжения, наблюдаются значительно меньшие потери энергии, а также меньший механический износ.

Широкое применение подшипников качения обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с подшипниками скольжения меньшим моментом сопротивления вращению, особенно в начале движения, а также при малых и средних частотах вращения; большей несущей способностью на единицу ширины подшипника; полной взаимозаменяемостью; простотой эксплуатации; меньшим расходом смазочных материалов и цветных металлов; более низкими требованиями к материалам и термообработке валов.

Стандарты подшипников скольжения

Одно из отличий подшипников от других типов деталей, применяемых в промышленности – это то, что они все стандартизированы. Выше было отмечено что на продукцию этого класса действует 60 ГОСТ, и это не считая ТУ и другой нормативной документации.
ГОСТ не только нормирует конструкцию и размеры подшипников, но и порядок их обозначения на чертежах, в спецификациях и другой рабочей документации.

Кроме того, ГОСТ на технические условия подшипников регламентирует параметры допусков и посадок, которые обязаны соблюдать производители.

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.

обозначение и маркировка подшипников качения

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.

типы подшипников качения и их маркировка

***

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



 

Жидкие смазочные материалы (масла) Пластичные смазочные материалы

способы подведения

погружение в масляную ванну- разбрызгиванием

— под действием центробежных сил

— капельное

— масляным туманом

— заполнение смазочным материалом пространства внутри подшипника- герметизированный подшипник с двухсторонним контактным уплотнением с запасом смазки на весь период службы

Сборка, монтаж и ремонт подшипников качения

Во время конечной операции особое уделяют внимание следующим требованиям:

  • • Все детали должны быть безупречно чистыми, без загрязнений. Если таковы имеются, то происходит промывка бензином или индустриальным маслом в емкости с постоянным подогревом при температуре от 60 до 90 градусов в течение 20 минут. После производится просушка сжатым воздухом.
  • • Коррозийные пятна очищаются при помощи мягкой ткани с добавлением пасты ГОИ.
  • • Посадочные поверхности должны соответствовать нормам допустимых пределов (точность).
  • • Обоймы тщательно обрабатываются керосином, просушиваются и смазываются. Поверхность приводится в порядок, удаляются выбоины и другие повреждения.
  • • К дефектам подшипников качения относят перекос радиуса закругления галтели на валу. Чтобы это избежать, элемент проверяют радиусомером или шаблоном.
  • • После завершения сборки узел должен работать плавно и беззвучно, не нагреваясь выше 65 градусов.
  • • Далее, следует запрессовка детали на вал или в корпус. При установке используется монтажная труба из мягкого металлического сплава, гидравлический или винтовой пресс.  
  • • Крутят вал вручную. Эта операция необходима для устранения перекоса.
  • • Прилегание узла к заплечным должна составлять не более 0,03 мм. Для этого используется щуп.

При любых технологических процессах часть изделий не соответствует характеристикам, заявленным ГОСТом. Поэтому на заводах существует отдел по дефектации подшипников качения.

Браком является, если на детали имеются:

  • • Раковины, подверженные основательной коррозией.
  • • Сепаратор с глубокими трещинами, расслабленными зажимами, выбоинами и вмятинами.
  • • Зазубрины и крошки от металла на кольцах и телах колебания.
  • • Неравномерное изнашивание дорожек.
  • • Материал начинает отслаиваться в виде чешуек.
  • • Выступление элементов за наружнее кольцо.

Допустимым является матовая поверхность шариков, роликов и беговых дорожек. Разрешаются небольшие царапины, риски, забоины, если они не мешают плавному вращению.

Последний операцией становится выбраковка изделия при помощи рук. Зажимают внутреннее кольцо (оно должно быть неподвижным), а наружное вращают. Отремонтированная деталь будет плавно двигаться, издавая глухой звук. Если появились стуки, щелчки и металлический лязг, то узел идет на переплавку.

размеры подшипников качения

Недостатки подшипников качения:

  • Точка прикрепления детали в радиальном диаметре больше, чем у узлов скольжения  — это способствует увеличению нагрузки на тело.
  • Основные неполадки случаются из-за повышенной восприимчивости к ударам и сильным вибрациям. Конструкция может сломаться, например в автомобилестроении, если при езде часто попадать в ямы на высокой скорости, а также при разболтанной оси и осевых механизмов, которые дают вибрирующие движения.
  • При большой скорости вращения могут появиться неполадки.

Купить шариковые подшипники качения, роликовые подшипники качения, а так же игольчатые подшипники качения Вы можете в нашем магазине, воспользовавшись поиском или обратившись к менеджерам напрямую по контактам компании.

Колесные и ступичные подшипники – в чем разница

Если взять конструкцию легковых авто, то виды подшипников и их классификация определяются типом привода – передним, задним или полным, а также тем, является ли колесо ведущим. Вот некоторые основные правила автомобильной классификации:

  • Подшипники применяемые на приводных колесах, независимо от того в передне- или заднеприводным является автомобиль, называются «ступичными». Причина в том, что назначение подшипника – находиться на ступице с валом который и вращает ось внутри подшипника.
  • Подшипники, устанавливаемые на не приводные оси, называются «колесными» так как они размещаются между ступицей колеса и валом большого рычага.
  • Автомобили с полным приводом оснащены ступичными подшипниками на каждом из колес.

В целом же, термины «колесный» и «ступичный» идентичны и подразумевают одно и тоже изделие, что необходимо учитывать рассматривая виды подшипников и их классификацию.

Назначение подшипников качения 

Подшипники качения предназначены для поддержки вращающихся валов. Они нашли свое применение в машинах, разного типа, например, в подъемно-транспортных устройствах, технике, применяемой в сельском хозяйстве, судовых двигателях.

Магнитные подшипники

Магнитные подшипники, которые все чаще применяют в различных машинах и механизмах работает на основании принципа магнитной левитации. В результате реализации этого принципа в подшипниковой опоре отсутствует контакт между валом и корпусом подшипника. Существуют активное исполнение и пассивное.

Активные изделия уже в массовом производстве. Пассивные, пока еще находятся на стадии разработки. В них, для получения постоянного магнитного поля применяют постоянные магниты типа NdFeB.

Использование магнитных подшипников предоставляет потребителю следующие преимущества:

  • высокая износостойкость подшипникового узла;
  • применение таких изделий, возможно, в агрессивных средах в большом диапазоне внешней температуры.
Бесконтактный магнитный подшипник фото

Бесконтактный магнитный подшипник

В то же время использование таких узлов влечет за собой некоторые сложности, в частности:

В случае пропадания магнитного поля, механизм неизбежно понесет повреждения. Поэтому для бесперебойной и безаварийной работы проектировщики применяют так называемые страховые подшипники. Как правило, в качестве страховочных применяют подшипники качения. Но они в состоянии выдержать несколько отказов системы, после этого требуется их замена, так будут изменены их размеры.

Создание постояннодействующего, а главное, устойчивого, магнитного поля сопряжено с созданием больших и сложных систем управления. Такие комплексы вызывают сложности с ремонтом и обслуживанием подшипниковых узлов.

Излишнее тепловыделение. Оно обусловлено тем, что обмотка нагревается в результате прохождения через нее электрического тока, в некоторых случаях, такой нагрев недопустим и поэтому приходится устанавливать системы охлаждения, что, разумеется, приводит к усложнению и удорожанию конструкции.

Характеристики подшипников качения

К основным характеристикам подшипников качения можно отнести следующие:

Угловая скорость, подшипники качения могут показывать высокие значении этой скорости, особенно если сепараторы выполнены из цветного металла или полимеров.

Перекос вала. Допустимо то, что перекос может достигать от 15’ до 30’. Кроме того, подшипники качения способны воспринимать небольшие осевые усилия. Она не должна превышать 70% от неиспользуемой радиальной грузоподъемности.

Подшипники качения показывают минимальные потери на трение.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...