Что такое подшипники качения

Детали машин

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.

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:

Не лишены подшипники качения и недостатков:

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:

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.

Источник

Подшипники качения

В зависимости от характера взаимодействия подвижных и неподвижных элементов подшипника различают подшипники скольжения и качения.

Рассмотрим подробнее устройство, разновидности, особенности подшипников качения.

Классификация подшипников качения

В зависимости от формы тел качения различают подшипники:

По числу рядов различают подшипники:

По возможности самоустановки:

По направлению воспринимаемой нагрузки:

Устройство подшипников качения

Передача усилий от вала на опоры осуществляется через тела качения.

Осевые и радиальные нагрузки

В зависимости от типа, подшипники способны воспринимать радиальные и осевые нагрузки.

Радиальной называют нагрузку, направленную в радиальном направлении, то есть от центра к наружному диаметру.

Осевой называют нагрузку, действующую в направлении оси вала.

Основные типы подшипников

Типы и конструктивные исполнения подшипников стандартизованы в ГОСТ 3395-89.

Шарикоподшипники

Однорядные радиальные шариковые подшипники

Подшипники этого типа предназначены для восприятия нагрузки в радиальном направлении.

За счет размещения шариков в желобе шариковые подшипники способны воспринимать кратковременную осевую нагрузку.

Благодаря точечному контакту между обоймой е телами качения подшипник обладает наименьшим трением и подходит для высоких частот вращения.

Двухрядные радиальные шариковые подшипники

Обладают повышенной грузоподъемностью по сравнению с однорядными подшипниками, но требуют более точной установки.

Двухрядные шариковые сферические подшипники

Самоустанавливающиеся подшипники, применяют в конструкциях где возможны смещения осей подшипников друг относительно друга или в случае отсутсвия возможности обеспечения соосности подшипников.

Обладают меньшей грузоподъемностью по сравнению с несамоустанавливающимися шариковыми подшипниками.

Шариковые радиально-упорные подшипники

Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия как осевых, так и радиальных усилий.

Одиночную установку шарикового радиально-упорного подшипника применяют редко, только в том случае если осевая нагрузка всегда действует только в одном направлении. Обычно шариковые радиально-упорные подшипники устанавливают парно, с затяжкой внутренних или внешних обойм.

Однорядные шариковые упорные подшипники

Предназначены для восприятия осевой нагрузки, действующей в одном направлении. Радиальную нагрузку воспринимать не могут.

Двухрядные шариковые упорные подшипники

Способны воспринимать осевую нагрузку, действующую в обоих направлениях. Частота вращения ограничена величиной центробежных сил, под действием которых шарики могут смещаться за пределы беговых канавок.

Упорно-радиальные шариковые подшипники

Способны воспринимать, как осевые, так и радиальные нагрузки.

Роликоподшипники

Телом качения в подшипниках этого типа являются ролики, поверхности ролика и обоймы контактируют по линии (если считать их абсолютно твердыми). Роликовые подшипники обладают большей грузоподъемностью, чем шариковые.

Радиальные роликовые подшипники

Подшипники с длинными роликами отличаются меньшими габаритами в радиальном направлении и большей несущей способностью.

Подшипники с витыми роликами обладают меньшей несущей способностью, но повышенной упругостью.

Игольчатые подшипники

Особый вид роликовых подшипников с длинными роликами малого диаметра. Игольчатые подшипники предназначения для восприятия очень высоких радиальных нагрузок при небольших частотах вращения.

Двурядные подшипники с бочкообразными роликами

Самоустанавливающиеся роликовые подшипники. Отличаются от шариковых сферических повышенной грузоподъемностью как в радиальном так и в осевом направлении.

Конические радиально упорные подшипники

Конические подшипники используют при высоких радиальных и осевых нагрузках. Угол конуса наружной беговой дорожки составляет 20-30 градусов. Осевое усилие вызывает высокие нагрузки на ролики.

Частота вращения конических подшипников ограничена, они требуют точно установки, для чего могут использоваться регулировочные шайбы, прокладки.

Увеличение угла конуса наружной беговой дорожки позволяет увеличить допускаемую осевую нагрузку.

Упорные подшипники с цилиндрическими роликами

Состоят из колец, роликов и центрирующего сепаратора. Упорные цилиндрические подшипники применяют при низких частотах вращения и высоких нагрузках.

Упорные с коническими роликами

Телом качения являются ролики, вершины которых сходятся на оси подшипника.

Сфероконические упорные

Обозначение подшипников качения

Рассмотрим обозначения стандартизированных подшипников.

Обозначение подшипников по ГОСТ

Обозначение состоит из набора цифр, каждая из которых указывает на ту или иную техническую характеристику.

Для обозначений подшипников с внутренним диаметром до 10 мм используется следующая схема:

Подшипники с внутренним диаметром более 10 мм обозначают следующим образом:

Расшифровку обозначения удобно проводить справа налево.

Первые две цифры справа обозначают внутренний диаметр подшипник. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм указывается цифра диаметра, разделенная на 5. Для подшипников с диаметром меньше 10 указывается одна цифра, соответствующая внутреннему диаметру.

Для подшипников с внутренним диаметром от 10 до 20 указываются следующие цифры.

Третья цифра для подшипников с диаметром больше 10 указывает на серию диаметров. При внутреннем диаметре меньше 10 третей цифрой указывается 0.

Четвертая цифра обозначает тип подшипника.

Пятая и шестая цифра указывает на конструктивные особенности подшипника.

Конструктивные исполнения подшипников указаны в ГОСТ 3395 Подшипники качения. Типы и конструктивные исполнения Седьмая цифра справа обозначают серию по ширине:

Нули в левой части обозначения могут опускаться (не указываться).

Примеры обозначения подшипников по ГОСТ

Рассмотрим пример обозначения радиального шарикоподшипника с внутренним диаметром 30 мм, сверхлегкой серии диаметров 9, нормальной серии ширин 1.

Расшифруем обозначение подшипника 2007108, расшифровку будем проводить справа налево.

Получается, что обозначение 2007108 имеет роликовый конический подшипник серии диаметров 1, серии ширин 2.

Подшипник 107, для расшифровки удобнее записать 0 00 0 107.

Обозначение подшипников по ISO/DIN

Обозначение импортных подшипников основано на тех же принципах, что и обознчаение по ГОСТ.

Если расшифровывать обозначение справа налево, первая цифра (или первые две цифры) указывает на внутренний диаметр. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм указывается цифра диаметра, разделенная на 5.

Для подшипников с диаметром меньше 10 указывается одна цифра, соответствующая внутреннему диаметру. Соответствие цифр диаметрам подшипников от 10 до 20 указано в таблице.

После обозначения может указываться суффикс, свидетельствующий о наличии конструктивных особенностей, например:

Перед базовым обозначением может находится префикс, указывающий на тип и профиль подшипника, например:

Источник

Подшипники качения: классификация, таблица размеров, основные достоинства и недостатки

В современной промышленности самыми распространенными являются узлы, которые обеспечивают вращение вала с минимальным трением. На фото приведена классификация подшипников качения с разными элементами вращающихся тел, позволяющими снизить потери мощности.

Определение механизма

Сборное устройство является фрагментом опоры, которая поддерживает ось, иную движущуюся конструкцию с необходимой жесткостью. Изделие приводится в действие при помощи колебания, вращения с маленьким сопротивлением, берет на себя нагрузку и передает ее на элементы устройства. Фиксирует в нужной точке.

Систематизация

Деталь включает в себя две поверхности в виде колец, тел (шариков, конических, игольчатых, цилиндрических, сферических роликов), сепаратора, отделяющего элементы друг от друга и удерживающего их на определенной дистанции. Внутренние поверхности колец оснащены дорожками (желобами), по которым двигаются металлические тела. Виды подшипником качения различаются и классифицируются по следующим признакам.

По числу рядов

Конструкции могут быть:

Вышеописанные виды можно найти в каталоге интернет-магазина торгово-производственной компании «МПласт».

По форме элементов

Основные типы и назначение подшипников качения зависят от тел, находящихся внутри механизма:

В виде тел колебания используются:

По способу компенсации перекосов вала

Подстроиться под прогибы возможно при помощи самоустанавливающихся опор. Они представляют собой сферические узлы с шариками или роликами, с двумя дорожками для тел на одной поверхности и сферической обработкой другого кольца. Это позволяет при постоянном изменении направления осей сохранять устойчивое соприкосновение элементов без перегруза и ослабления. Свое применение они нашли в сельхозтехнике и агрегатах, где невозможно добиться точного совпадения плоскостей вращения вала и опоры.

Характеристики, маркировка подшипников качения, расшифровка и схема

Буква N обозначает цилиндрический роликоподшипник.

По способности воспринимать нагрузку

Механизмы делятся на:

По ширине

В ГОСТе 3395 прописаны устройства по конструктивным особенностям. Ширину обозначает седьмая цифра справа:

По габаритам при одинаковом внутреннем диаметре

Мы приводим таблицу с размерами серий подшипников качения с увеличением расстояния внешнего кольца при неизменной величине внутреннего.

Выше мы приводили примеры класса точности по международной классификации ISO. В Российской Федерации условные обозначения подшипников качения разделяется ГОСТом на категории:

Совпадение цифр в различных категориях обусловлено различием в градации, описанными в технической документации конструкторским бюро. Часть маркировки может не вписываться, если класс точности нулевой.

Мы привели основные характеристики, по которым квалифицируется узел. Но существуют и другие критерии, такие как: допуски и посадки, зазоры в подшипниках качения, материалы изготовления.

Радиальный просвет играет огромную роль в работе механизма. Это называется расстоянием между элементами колебания (шарики, ролики) и дорожкой на одном из колец. Слишком маленькое значение может привести к заклиниванию, во время эксплуатации происходит нагрев и расширение. Такая посадка именуется у токарей «с натяжкой». Больший размер приводит к постукиванию в самом узле и как следствие, появляется повышенный шум и вибрация. Маркируется зазор по ГОСТу 24810-81 и обозначается цифрами от 0 до 9.

Достоинства и недостатки подшипников качения

К плюсам необходимо отнести:

К минусам относятся:

Характеристики сильно отличаются и зависят от материала изготовления. Подавляющее большинство делается из сталей марок: ШХ15; ШХ15СГ; ШХ20СГ; ШХ4. Твердость достигается термической обработкой (закалкой). Особо ответственные конструкции производятся из 15 Г 1, 18ХГТ, 20Х2Н4А. Поверхности становятся устойчивыми к воздействию за счет цементации. Встречаются изделия для эксплуатации в агрессивных средах. Для них используются стали марок: 110Х18МШД и 95Х18Ш.

Подбор и расчет подшипников качения

При выборе узла необходимо учитывать номинальную долговечность. При производстве рассчитывается срок службы, который позволяет 90 процентам изделий из одной группы при одинаковых условиях эксплуатации выдержать нагрузку без возникновения следов усталости. В расчеты входят также динамическая мощность и грузоподъемность. Следует руководствоваться справочниками и документами ГОСТа за № 18854-82 и 18855-82. Там расписаны значения минимальной долговечности, например, для зубчатых редукторов не менее 10000 ч, а для червячных – 5000 ч. Существует технология подбора изделия для эксплуатации в других условиях.

Подшипники скольжения и качения имеют принципиальные отличия. Это определяет сферу их применения. За счет того, что в первых происходит постоянное смещение поверхностей относительно друг друга, узел очень критичен к наличию смазочного слоя. Обычно масло подается в зону трения под давлением, так как необходим зазор, обеспечивающий отсутствие прямого контакта. Это сильно усложняет всю конструкцию. Требуется иметь емкость для хранения и слива жидкости, систему подачи, насос и привод. Но при этом, этот механизм выдерживает достаточно большие нагрузки, и при правильной работе имеет неплохой ресурс.

Конструкция и устройство подшипников качения определяет область применения. Эти изделия способны работать как в условиях принудительной смазки, так и в суверенном режиме. Масло, помещенное заводом изготовителем в защищенное пространство, способно обеспечить необходимый ресурс без дополнительного вмешательства.

Узел по конструктивным особенностям несложный. Но деталь является высокоточным механизмом, требующим тщательной настройки всех станков. Между кольцами устанавливаются шарики или ролики. Их удерживает обойма на заданном расстоянии между собой. При этом второе кольцо при эксплуатации остается недвижимым.

Некоторые устройства выпускаются:

Вариации и технологические особенности узлов приведены в технических условиях ГОСТа 3395-89 и в документации изготовителей.

Сборка, монтаж и ремонт подшипников качения

Во время конечной операции особое уделяют внимание следующим требованиям:

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:

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.

Выбор лучшей смазки для подшипников качения

Смазочная жидкость необходима для продолжительной эксплуатации механизма. Она минимизирует деформацию и поломку всего узла. Является главным материалом для предотвращения соприкосновения роликов (шариков) с беговыми дорожками, при использовании которой уменьшается трение между этими элементами.

Масло или консистентная смазка решает следующие задачи:

Для разнообразных механизмов требуется разный смазочный материал. В зависимости от условий эксплуатации, температурного режима, степени нагрузки разработано несколько видов растворов:

В нашей статье мы привели общие сведения, основные критерии работоспособности, а также рассказали, где используются и для чего нужны подшипники качения. Огромный ассортимент этих изделий представляет интернет-магазин торгово-производственной компании «МПласт». За дополнительной информацией можно обратиться к менеджерам по телефону, которые помогут сделать правильный выбор.

Источник