Виды подшипников: назначение, конструкция и 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:

  1. Форма отверстия в корпусе. Современные подшипники производятся со смещенными или несмещенными поверхностями и центром, а также имеющие одну или несколько поверхностей.
  2. Число масляных клапанов. Как правило, это один или два, но бывает и больше.
  3. Направление возникающих нагрузок. Определяются как радиальные, радиально-упорные и осевые.
  4. 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.

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:

  1. 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.
  2. Количество рядов. Различают однорядные, двухрядные и многорядные.
  3. Конфигурация тел качения. Может быть шариковой или роликовой.
  4. 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.
  5. Самоустанавливаемость (один из базовых конструктивных признаков). Классификация признает подшипник, допускающий взаимный перекос колец от 40 до 80, не самоустанавливающимся. Если данный показатель менее 40 — изделие самоустанавливающееся.
  6. Класс точности. В соответствии с этим признаком узел может соответствовать нормальному, повышенному, высокому, прецизионному и сверхпрецизионному классу.
  7. Специальные технические требования. Они подразумевают деление на теплостойкие, коррозионно-стойкие, высокоскоростные, самосмазывающиеся, немагнитные, малошумные и некоторые другие.

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.

И в заключение необходимо рассмотреть еще один немаловажный момент, касающийся срока службы подшипников. Существует несколько факторов, непосредственно влияющих на продолжительность эксплуатации этих изделий:

  1. Защищенность от негативного воздействия внешней среды.
  2. Усталостное разрушение металла, использованного для изготовления элементов узла и следующее за ним «крошение».
  3. Твердость и степень обработки подвижной конструкции.
  4. 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.

Лабораторная
работа 4

ИЗУЧЕНИЕ
КОНСТРУКЦИЙ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Цель
работы
:
изучить основные типы подшипников
качения и ознакомиться с их условными
обозначениями. Научиться определять
типы подшипников по внешнему виду, по
маркировке и по отдельным деталям.
Ознакомиться с материалами, применяемыми
для изготовления подшипников качения,
и с основными конструктивными особенностями
исполнения различных типов подшипников.

Подшипники
качения — это опоры вращающихся или
качающихся деталей, в которых элементами
качения служат шарики или ролики,
установленные между кольцами и
удерживаемые на определённом расстоянии
друг от друга обоймой, называемой
сепаратором. В процессе работы одно из
колец подшипника как правило неподвижно.
В некоторых типах подшипников одно или
оба кольца могут отсутствовать (в них
тела качения опираются непосредственно
на поверхность вала или корпуса). Ряд
подшипников качения выпускается с
уплотнениями
. В некоторых подшипниках
качения может отсутствовать сепаратор.
Посадочные поверхности внутреннего и
наружного кольца как правило гладкие
цилиндрические, но имеются разновидности
колец с буртиками, с канавками, с
цилиндрическими или сферическими
выемками, с отверстиями для подвода
смазки, с конической расточкой, с
эксцентриситетом посадочной поверхности
и поверхности беговой дорожки, с
внутренним кольцом на разжимной втулке
и т
. п. Типы и конструктивные особенности
подшипников качения приведены в ГОСТ
3395-89, а также в нормалях подшипниковых
заводов. Небольшая выборка из каталога
подшипников качения приведена в табл.
1 и 2 и в приложении.

2. Классификация подшипников качения

Подшипники
качения классифицируют по следующим
основным признакам.

По
форме тел качения

: шариковые и роликовые, причём последние
могут быть цилиндрическими, коническими,
игольчатыми, бочкообразными и витыми.

Рис.1
Форма тел качения подшипников

По
направлению воспринимаемой нагрузки
:
радиальные, радильно-упорные,
упорно-радиальные и упорные.

По
числу рядов тел качения
:
однорядные, двухрядные, трёхрядные,
четырёхрядные и многорядные.

Таблица
1

Основные
типы радиальных и радиально-упорных
подшипников

По
способности самоустанавливаться
:
несамоустанавливающиеся и
самоустанавливающиеся (сферические,
допускающие угол перекоса внутреннего
и наружного колец до 2-30
).

По
габаритным размерам
:
на серии (для каждого подшипника при
одном и том же внутреннем диаметре
имеются различные серии, отличающиеся
несущей способностью подшипника, т. е.
размерами колец и тел качения)
. В
зависимости от размера наружного
диаметра подшипника, серии подразделяются
на сверхлёгкие,
лёгкие,

средние
и тяжёлые.
В
зависимости от ширины подшипника серии
бывают особо
узкие, узкие, нормальные, широкие
и
особо широкие.

Таблица
2

Основные
типы упорных и упорно-радиальных
подшипников

3. Система условных обозначений

Система
условных обозначений установлена ГОСТ
3189-75 по следующим признакам: внутренний
диаметр подшипника; серия диаметров
или серия ширин; тип подшипника;
конструктивная разновидность.

Порядок
расположения условных обозначений
приведен на схемах 1 и 2 Порядок отсчёта
цифр в условном обозначении принят
справа налево. Нули, стоящие левее
последней значащей цифры, в обозначении
не указывают.

Подшипники
с внутренним диаметром до 10мм, исключая
диаметры 0,6; 1,5; 2,5мм. обозначают по схеме
1.

Схема
1

х

хх

х

х

х

х

Внутренний
диаметр пошипника (соответствует
обозначению)

Серия
диаметров

Цифра
0

Тип
подшипника

Конструктивная
разновидность

Серия
ширин

Подшипники
с внутренним диаметром от 10мм и более,
исключая подшипники с внутренними
диаметрами 22; 28; 32 и 500мм обозначаются
по схеме 2.

Схема
2

Х

ХХ

Х

Х

Х

Внутренний
диаметр подшипника

Серия
диаметров

Тип
подшипника

Конструктивная
разновидность

Серия
ширин

Схему
2 для более удобного прочтения можно
представить в виде таблицы 3.

Таблица
3

Значения
цифр в условном обозначении подшипников
качения

Цифра
в условном обозначении (отсчёт справа).

Значения
цифр

1-я
и 2-я

Внутренний
диаметр подшипника

3-я
и 7-я

Серия
диаметров (3) и серия ширин (7)

4-я

Тип
подшипника

5-я
и 6-я

Конструктивная
разновидность подшипника

Условное
обозначение подшипников по внутреннему
диаметру :

Для
схемы 1.

Первая
цифра равна значению внутреннего
диаметра.

Внутренние
диаметры подшипников, равные 0,6; 1,5; 2,5
мм следует отде лять от цифр,
обозначающих серию диаметров, косой
чертой » / » .

Внутренний
диаметр подшипника, выраженный дробью
(кроме значений 0,6; 1,5; 2,5 мм) обозначается
приближённым значением внутреннего
диаметра, округлённым до целой единицы.
В условном обозначении таких подшипников
на втором месте ставится цифра 9
(нестандартные внутренние диаметры).

Для
схемы 2.

Первые
две цифры определяют внутренний диаметр
подшипника.

Обозначение

внутренних диаметров подшипников от
10мм до 20мм должны соответствовать
значениям, указанным в таблице 4.

Таблица
4

Внутренний
диаметр подшипника

Обозначение

10

00

12

01

15

02

17

03

Внутренние
диаметры подшипников, не указанные в
табл. 4, должны иметь обозначение по
ближайшему из указанных диаметров
. В
условном обозначении таких подшипников
на третьем месте ставится цифра 9
(ненормальные внутренние диаметры).

Внутренние
диаметры подшипников от 20мм до 495мм
включительно обозначают частным от
деления этого диаметра на 5.

Внутренние
диаметры подшипников, равные 22, 28, 32,
500мм и более обозначают соответствующими
цифрами и отделяют от цифр, обозначающих
серию диаметров, косой чертой » / «.

Внутренние
диаметры подшипников, выраженные дробью
или целым числом не кратным цифре 5 ,
обозначают целым приближённым частным
от деления диаметра на 5. В условное
обозначение таких подшипников на третьем
месте входит цифра 9.

Условное
обозначение серий подшипников

Подшипник
одного внутреннего диаметра обычно
изготавливают нескольких размерных
серий, т. е. его наружный диаметр и ширина
(высота) различны в зависимости от
грузоподъёмности и предельной
быстроходности.

Вторая
цифра в схеме 1 и третья цифра в схеме 2
обозначают серию диаметров. Седьмая
цифра в обеих схемах совместно со второй
цифрой в схеме 1 или с третьей цифрой в
схеме 2 определяют размерную серию
подшипника
. Установленные серии
подшипников приведены в таблице 5.

Таблица
5

Третья
цифра в схеме 2 или вторая цифра в схеме
1

Седьмая
цифра в схеме 2 или вторая цифра в схеме
1

Серия
подшипника

1

8
или 9

Сверхлёгкая

1

7

Особо
лёгкая

2

Лёгкая

2

5

Лёгкая
широкая

3

Средняя

3

6

Средняя
широкая

4

Тяжёлая

9

Серия
ненормальных внутренних диаметров

7
или 8 в схеме 2

Серия
не стандартных наружных диаметров

Подшипники
не стандартные по внутреннему диаметру
или ширине (неопределённая серия), на
втором месте обозначают цифрой 6 или 7
(схема 1).

Условное
обозначение типа подшипников

Четвёртая
цифра справа в обозначении подшипника
определяет его тип. Типы подшипников
в зависимости от воспринимаемой нагрузки
приведены в табл. 6.

Таблица
6

Тип
подшипника

Обозначение

Шариковый
радиальный

Шариковый
радиальный сферический

1

Роликовый
радиальный с короткими цилиндрическими
роликами

2

Роликовый
радиальный со сферическими роликами

3

Роликовый
радиальный с длинными или игольчатыми
роликами

4

Роликовый
радиальный с витыми роликами

5

Шариковый
радиально-упорный

6

Роликовый
конический радиально-упорный

7

Шариковый
упорный, шариковый упорно-радиальный

8

Роликовый
упорный, роликовый упорно-радиальный

9

Условное
обозначение подшипников по конструктивным
разновидностям

Пятая и шестая цифры в условном
обозначении подшипника определяют его
конструктивную разновидность и состоят
из двух цифр от 00 до 99. Конструктивных
разновидностей подшипников очень много
и наиболее распространённые из них
приведены в ГОСТ 3395-89.

Внимание!
Если
в обозначении подшипника должна
присутствовать цифра 0 и после неё слева
не требуются дополнительные обозначения
(дополнительные цифры), то цифра 0 в
обозначении не проставляется.