12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подшипник качения: устройство и классификация, какие бывают виды

Устройство подшипников качения и их классификация

Подшипники качения обычно состоят (рис. 35): из двух колец наружного 1 и внутреннего 2, тел качения 3 (шарики или ролики) и сепаратора 4 (от лат. separator – отделитель), разделяющего тела качения друг от друга.

Внутреннее кольцо насаживается на вал или ось, наружное устанавливается в корпусе опорного узла машины. В наиболее часто встречающихся конструкциях внутреннее кольцо является подвижным, а наружное – неподвижным.

Стандартные подшипники по основным признакам разделяются на следующие типы. По форме тел качения – на шариковые (рис. 36 а, б, в, е) и роликовые (рис. 36 г, д, ж, з); по воспринимаемы нагрузкам – на радиальные (рис. 36 а, б, г, ж, з,), радиально-упорные (рис. 36 в, д), упорные (рис. 36 е) и упорно-радиальные; по важнейшему конструктивному признаку – на самоустанавливающиеся (сферические) (рис. 36 б) и несамоустанавливающиеся (остальные); по числу рядов тел качения – на однорядные (рис. 36 а. в, г, д. е, ж, з), двухрядные (рис. 36 б) и четырёхрядные.

Подшипники одного и того же диаметра отверстия подразделяются по габаритным размерам (наружного диаметра и ширины) на серии: сверхлёгкую, особолёгкую, лёгкую, лёгкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжёлую (рис. 37)

Радиальные шариковые подшипники предназначены для восприятия главным образом радиальных нагрузок. Однако, они, кроме радиальной нагрузки, могут передавать осевую нагрузку в пределах 70% от неиспользованной радиальной нагрузкой. При использовании этих подшипников предъявляются менее высокие требования к соосности опор и жёсткости валов. Они дешевле подшипников других типов, допускают более простой монтаж и демонтаж. Поэтому их наиболее часто используют в различных машинах и механизмах.

Роликовые подшипники обладают большей грузоподъёмностью, чем шариковые. Однако роликовые подшипники с цилиндрическими роликами наиболее распространённых конструкций не могут воспринимать осевые нагрузки, а конические роликоподшипники менее быстроходны.

Радиально-упорные подшипники различают по углу контакта α (рис. 36 б). С увеличением угла контакта радиально-упорные подшипники могут воспринимать более тяжёлые осевые нагрузки, однако быстроходность подшипников при этом снижается.

Самоустанавливающиеся подшипники (рис. 36 б) применяют в случае повышенной не соосности опор валов (до2º…3º), а также при повышенной податливости вала.

Материалом шариков и роликов с диаметром до 20 мм, а также колец подшипников с толщиной стенки до 12 мм обычно является хромистая высокоуглеродистая сталь марки ШХ15. Предел текучести при испытании на растяжение закалённых образцов из этой стали σТ = 2200…2600 МПа. Для изготовления роликов и колец бóльших размеров используют стали с повышенным уровнем легирования – ШХ15СГ и ШХ20СГ, так как более высокое содержание в них кремния и марганца понижает скорость охлаждения металла и позволяет закалять детали на большую глубину. Кольца подшипников могут быть выполнены и из других сталей (например, предназначенных для поверхностного упрочнения).

Сепараторы массовых подшипников изготовляют штамповкой из мягкой углеродистой стали; сепараторы высокоскоростных подшипников выполняют из бронз, латуни, дуралюмина, текстолита и других материалов. Если подшипники должны обладать особыми свойствами (антикоррозионными, немагнитностью и пр.), то их детали изготовляют из соответствующих материалов.

Какими бывают подшипники качения

Конструкция подшипника качения известна благодаря его способности обеспечивать свободное качение без повреждения, трения и износа при вращении. В современной механике ему нет аналогов, которые могли бы с большей эффективностью снижать трение и скольжение вращающихся частей.

История возникновения и развития

Отсчёт истории начинается с 3500 года до нашей эры, во времена Древнего Египта, когда его жители использовали примитивные и очень эффективные на то время опорные подшипники без применения шариков. Ближе к нашему времени, в 700-м году до нашей эры, кельты достаточно активно стали применять изделия, аналогичные современным цилиндрическим подшипникам качения.

Следующая точка в истории это 330 год до нашей эры, когда инженер Древней Греции Диад создал осадную машину, основным отличием которой отмечается применение простых скользящих элементов.

В 1490 году Леонардо Да Винчи опубликовал первый чертёж подшипника качения в мире. Отмечается тот факт, что это изобретение произвело большое впечатление в кругу специалистов этого профиля. В 1794 году он был впервые запатентован. А в 1839 году американец Исаак Баббит изобрёл специальный металлический сплав, из которого в дальнейшем изготавливались шарики. В состав этого сплава входили медь, свинец, сурьма и олово.

Читать еще:  Технология лазерной резки железа: разновидности, оборудование для процесса, преимущества и недостатки

Большим прорывом этой области считается 1853 год, когда Филлипп Мориц Фишер создал конструкцию педального велосипеда с применением специализированных роликовых подшипников в его механизмах. Последним значимым событием стало то, что в 1883 Фридрих Фишер создал машину, которая шлифовала шарики из закалённой стали. За счёт её создания появился всемирно известный швейтфуртский подшипниковый завод, а в скором времени эта технология стала использоваться повсюду.

Классификация, виды и типы

Подшипник представляет собой кинематический механизм, задача которого состоит в определении положения подвижных элементов частей конструкции и обеспечение их более эффективного вращения относительно друг друга. Он также обеспечивает опору вращающемуся валу механизма. Параллельно с этим выполняет функцию распределения радиальной и осевой нагрузки, передавая её на корпус всей машины. Благодаря этим свойствам вал фиксируется в нужном положении и одновременно вращается вокруг своей оси.

Классификация подшипников качения имеет следующий перечень:

  • Шариковый. Главной особенностью выделяется основной подвижный элемент — шарики. Считается самым распространненым видом, наиболее активно используется в автомобилях, электродвигателях, бытовом инструменте. Благодаря их сферической форме он может вращаться в разные стороны, предназначен на выдерживание радиальной и осевой нагрузки. Но из числа недостатков можно отметить малую площадь соприкосновения, поэтому в автомобиле их применяют в местах с низкой нагрузкой без воздействия ударов и вибраций. Использование шарикоподшипников для большой нагрузки влечёт за собой увеличение диаметра шариков, поэтому размер всего элемента увеличивается.
  • Роликовый. Состоит из деталей, представленных в цилиндрической форме. Различные радиальные нагрузки, оказываемые на ролики, равномерно распределяются по широкому пятну соприкосновения. Из-за этого они считаются оптимальным вариантом для использования в тяжёлых условиях. Но из-за цилиндрической формы такой вид не в состоянии обеспечивать большие осевые нагрузки. В узлах с малым диаметром вала применяется роликовый тип и для установки в труднодоступные места.
  • Конический. Устройство подшипника состоит из конусных роликов. Применяются они для удерживания высокой радиальной, осевой и ударной нагрузок. Основным местом установки считается ступица колеса машины. Некоторые производители в одном подшипнике устанавливают два ряда конических роликов по зеркальной схеме.

Устройство и составляющие подшипника

Какие бывают подшипники описано выше, но в большинстве своём их объединяет состав элементов, из которых они состоят.:

  • Обойма. По геометрической форме представляет собой кольцо, внутренняя и наружная поверхность которого обработаны. Между этими обоймами движутся шарики. В современном автомобильном производстве внешняя обойма может встраиваться в ступицу и ремонт подшипника производится путём замены всего узла в сборе.
  • Сепаратор. Обойма специальной формы, по окружности которой находятся отверстия диаметром с используемый шарик. Выполняет роль ограничителя движения шарика внутри обойм.
  • Сальник. Применяется для замыкания открытой боковой поверхности подшипника, изготавливается из специальной резины. Препятствует попаданию грязи в смазку подшипника. Наиболее подвержена износу та часть, которая продаётся по отдельности для проведения ремонта.

Определение параметров по маркировке

Государственный стандарт определяет конструктивные параметры и характеристики устройства.

Корпус подшипника может быть с выемкой и без неё. В первом случае применяется на обработанных поверхностях при удерживании радиальной нагрузки. А без выемки устанавливаются в противоположном случае. Корпус бывает разной ширины, для определения типа используют следующие аббревиатуры:

  • ШМ — Широкий неразъемный.
  • УБ — Узкий неразъемный.
  • РШ — Широкий разъёмный.
  • РУ — Узкий разъёмный.

При изготовлении этих изделий производителем строго соблюдаются установленные законодательством стандарты. Поэтому производитель вместе со своим изделием предоставляет сопроводительную документацию о нём. Принятая маркировка на территории нашей страны состоит из следующих пунктов:

  • Основного обозначения.
  • Дополнительных префиксов.

Например, маркировку: 6−18030ПР20П. Основные параметры заложены в шесть цифр. Первоначальная цифра 6 — это класс точности изготовления изделия. А ПР20П можно расшифровать так:

  • П — префикс степени шероховатости поверхности.
  • Р2О — Тип используемой смазки подвижных частей.
  • П — Показатель уровня шума.

Остальной цифровой индекс обозначает:

  • Тип подшипника.
  • Указатель серии наружного диаметра и ширины.
  • Внутренний установочный диаметр.
  • Конструктивная особенность конкретной модели.

Класс точности изделия

Этот параметр указывает в основном на сферу применения изделия. Например, в современных автоматизированных станках применяются только изделия с высшим классом точности. В остальных массово применяемых механизмах используются подшипники с более низким уровнем качества при изготовлении. Класс точности может быть следующим:

  • Нормальный.
  • Сверхвысокий, применяемый индекс — 2.
  • Особо высокий — 4.
  • Высокий — 5.
  • Повышенный — 6.
  • Пониженный — от 7 до 8.
Читать еще:  Конструктивные особенности забивных анкеров

Анализируя вышеприведённый пример, можно сделать вывод, что изделие относится к повышенной степени точности.

Применение подшипников

Основное назначение этих устройств — это снижение фактора трения между подвижными элементами механизма. Могут применяться в автомобильной и сельскохозяйственной промышленности и при изготовлении различного производственного и бытового оборудования.

Преимущества и недостатки конструкции

Преимуществами изделий с такой конструкцией прежде всего считается низкий коэффициент трения и малая чувствительность к смазывающим материалам, дешевизна изготовления

Из числа минусов отмечается слабая стойкость к ударным нагрузкам и невозможность эксплуатации в агрессивных средах и при очень высоких оборотах.

Подшипники качения. Виды, маркировка, выбор подшипников

1. Виды подшипников качения

Подшипники, в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала, получили название – подшипники качения.

Подшипники подразделяют на:

  • радиальные, которые воспринимают радиальные нагрузки;
  • упорные, которые воспринимают только осевые нагрузки;
  • радиально-упорные, которые воспринимают одновременно радиальные и осевые нагрузки.

По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества:

  • малый коэффициент трения;
  • большую грузоподъемность при меньшей ширине подшипника;
  • незначительный расход смазочных материалов;
  • взаимозаменяемость;
  • простоту монтажа, ухода и обслуживания.

К недостаткам относятся:

  • значительно меньшая долговечность при больших частотах вращения и при больших нагрузках;
  • ограниченная способность воспринимать ударные нагрузки;
  • большие наружные диаметры по сравнению с подшипниками скольжения.

По форме тел качения (рис. 1) подшипники качения делят на шариковые и роликовые. Ролики могут быть цилиндрические короткие, цилиндрические длинные, витые, игольчатые, бочкообразные и конические. По числу рядов тел качения различают подшипники однорядные, двухрядные и специальные с большим числом рядов.

Рис. 1. Типы подшипников качения: а – шариковый радиальный; б – шариковый радиальный сферический двухрядный; в – роликовый радиальный; г – роликовый радиальный сферический двухрядный; д – роликовый радиальный двухрядный; е – шариковый радиально-упорный; ж – роликовый конический

По способу компенсации перекосов вала подшипники делят на несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся (со сферической внутренней поверхностью наружного кольца у радиальных подшипников).

По направлению воспринимаемой нагрузки бывают радиальные, радиально-упорные и упорные подшипники.

По радиальным габаритам при одинаковом внутреннем диаметре подшипники делят на следующие серии: сверхлегкие, особолегкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине подшипники различают: узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

Маркировка подшипников качения отражает основные параметры и конструктивные особенности подшипников. Обозначения наносят на торец колец подшипников.

Первые две цифры, считая справа налево, означают внутренний диаметр подшипника. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти две цифры следует умножить на 5, чтобы получить фактический внутренний диаметр в миллиметрах. Для подшипников с диаметром от 20 мм принято следующее обозначение внутреннего диаметра:

  • 00 для диаметра 10 мм,
  • 01 – 12 мм,
  • 02 – 15 мм
  • 03 – 17 мм.

Третья цифра справа указывает серию подшипника по диаметральным размерам и ширине. Приняты следующие обозначения:

  • 1 – особо легкая серия;
  • 2 – легкая серия;
  • 3 – средняя серия;
  • 4 – тяжелая серия;
  • 5 – легкая широкая серия;
  • 6 – средняя широкая серия.

Четвертая цифра справа означает тип подшипника. Приняты следующие обозначения типов:

  • 0 – радиальный шариковый однорядный;
  • 1 – радиальный шариковый двухрядный сферический;
  • 2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами;
  • 3 – радиальный двухрядный сферический с бочкообразными роликами;
  • 4 – радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами и игольчатый;
  • 5 – радиальный с витыми роликами;
  • 6 – радиально-упорный шариковый;
  • 7 – роликовый конический радиальноупорный;
  • 8 – упорный шариковый;
  • 9 – упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника.

Седьмая цифра справа означает серию подшипника по ширине.

Совместно с седьмой цифрой справа, используемой для обозначения серии по ширине подшипника, третья цифра определяет размерную серию подшипника по диаметру (см. табл. 1).

Таблица 1. Обозначение серий подшипников

Пример обозначения подшипника

Пример обозначения подшипника

3-я цифра справа

7-я цифра справа

3-я цифра справа

7-я цифра справа

ненормальные внутренние диаметры

Примеры маркировки подшипников:

23 – подшипник шариковый радиальный однорядный (четвертая цифра 0) легкой серии (цифра 2) с внутренним диаметром 3 мм.

203 – подшипник шариковый радиальный однорядный (четвертая цифра 0) легкой серии (третья цифра 2) с внутренним диаметром 17 мм (03).

2230 – подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами (четвертая цифра 2) легкой серии (третья цифра 2) с внутренним диаметром 150 (30×5)мм.

3613 – подшипник роликовый сферический двухрядный (четвертая цифра 3) средней широкой (третья цифра 6, седьмая 0) серии с внутренним диаметром 65 (15×5) мм.

60018 – подшипник шариковый радиальный однорядный (четвертая цифра 0) особо-легкой серии (вторая цифра 1) с внутренним диаметром 8 мм, с одной защитной шайбой (пятая цифра 6).

Читать еще:  Механический универсальный угломерный инструмент

150212 – подшипник шариковый радиальный легкой серии с одной защитной шайбой и со стопорной канавкой на наружном кольце (пятая цифра 5 и шестая – 1).

111217 – подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный (четвертая цифра 1) легкой серии (третья цифра 2, седьмая – 0) с коническим отверстием внутреннего кольца (пятая цифра 1 и шестая – 1), d = 85 мм.

67202 – подшипник роликовый конический однорядный (четвертая цифра 7) легкой серии (третья цифра 2) с упорным бортом на наружном кольце (пятая цифра 6). Диаметр внутреннего кольца подшипника 15 мм (первая и вторая цифры 02).

2. Выбор подшипников качения

При выборе типа и размеров шарико- и роликоподшипников необходимо учитывать следующие факторы:

  • величину и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная);
  • характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);
  • частоту вращения кольца подшипника;
  • необходимую долговечность (желаемый срок службы, выраженный в часах или миллионах оборотов);
  • окружающую среду (температуру, влажность, кислотность и т. п.);
  • особые требования к подшипнику, предъявляемые конструкцией узла машины или механизма (необходимость самоустанавливаемости подшипника в опоре с целью компенсации перекосов вала или корпуса, обеспечение перемещения вала в осевом направлении и т. п.).

Подшипники выбирают в следующем порядке:

  • намечают тип подшипника, исходя из условий эксплуатации и конструкции конкретного подшипникового механизма;
  • определяют типоразмер подшипника в зависимости от величины и направления действующих нагрузок, частоты вращения и требуемого срока службы;
  • назначают класс точности подшипника с учетом требований к точности вращения механизма.

Исходя из действующих радиальных и осевых нагрузок, вычисляют приведенную нагрузку, которая при приложении к подшипнику при вращении внутреннего кольца и неподвижном наружном кольце обеспечивала бы такую же долговечность, какую достигает подшипник в действительных условиях нагружения и вращения.

По приведенной нагрузке, частоте вращения подшипника и требуемому сроку службы рассчитывают необходимую грузоподъемность, являющуюся основной характеристикой подшипника.

Эту работу по подбору подшипника выполняют в том случае, когда отсутствуют чертежи или руководство по эксплуатации механизма.

При установке подшипников качения в сборочные единицы необходимо создать зазоры, обеспечивающие свободное, без защемления шариков или роликов вращение подшипников. Следует учитывать, что при работе от выделяющегося тепла происходит расширение внутреннего кольца подшипника и сжатие его наружного кольца, в результате чего при слишком плотной посадке шарики или ролики могут защемляться и подшипник быстро износится или разрушится. Чрезмерный зазор в посадочных местах также ухудшает работу подшипника: кольца его начинают проскальзывать, вызывая износ посадочных поверхностей и вибрацию механизма. Принято устанавливать подшипник так, чтобы кольцо подшипника, которое установлено во вращающейся детали (шкив с наружным кольцом подшипника или шип вала с внутренним кольцом), было установлено по неподвижной посадке (с небольшим натягом), а противоположное кольцо должно иметь возможность самоустанавливаться по неподвижно закрепленному кольцу и должно быть установлено по переходной или скользящей посадке.

Теория и решение задач

Подшипник качения представляет собой готовый узел, основным элементом которого являются тела качения (1), установленные между внутренним (2) и наружным (3) кольцами и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором (4).

Подшипники качения стандартизованы и изготавливаются в массовом производстве на крупных специализированных заводах.

Подшипники качения имеют следующие достоинства по сравнению с подшипниками скольжения:

  • малые потери на трение, незначительный нагрев, малые пусковые моменты;
  • малый расход смазки;
  • простота обслуживания и замены подшипника;
  • меньшие габаритные размеры в осевом направлении;
  • сравнительно малая стоимость вследствие массового производства.
  • малонадежны в высокоскоростных приводах из-за опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил;
  • сравнительно большие радиальные размеры;
  • шум при больших скоростях;
  • высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции подшипника.

Подшипники качения классифицируется по различным признакам:

  1. по форме тел качения:
    1. шариковые (а);
    2. роликовые (могут быть с цилиндрическими короткими (б) и длинными (в) роликами, витыми (г), коническими (д), бочкообразными (е) и игольчатыми роликами (ж));

    Подшипники маркируют нанесением на торец кольца ряда цифр. Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Третья цифра справа обозначает серию подшипника. Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Обозначается цифрами от 0 до 9.

    Пример: Подшипник 7306. Здесь 06 указывает на то, что внутренний диаметр равен 30мм; 3 — средняя серия; 7 — подшипник является роликовым коническим. Класс точности маркируется слева от условного обозначения подшипника. Для нормального класса 0 не маркируется.

    Можно выделить следующие основные конструктивные типы подшипников:

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector