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.
| Диаметр отверстия подшипника, мм | Обозначение |
|---|---|
| 10 | 00 |
| 12 | 01 |
| 15 | 02 |
| 17 | 03 |
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:
Виды подшипников качения (ПШК): характеристики, применение, маркировка, размеры, достоинства и недостатки
Так именуются ПШК, служащие опорой для вращающихся валов и деталей, и функционирующие по принципу качения. Продукция подразделяется на много типов, отличающихся конфигурацией, параметрами и назначением.
В данном обзоре представлены основные разновидности, информация о классификации, назначении и некоторые важные правила при установке подшипников качения. Со всеми существующими размерами, допусками и посадками, методикой расчета можно ознакомиться в специализированных справочниках и сборниках ГОСТ, где представлены таблицы параметров, схемы и фото всех модификаций.
Для условного обозначения используется 7 цифр индекса и вспомогательные информационные знаки, по которым можно классифицировать деталь. Цифровые символы показывают разновидность, наличие проточки для упорных колец, шайб для защиты ПШК. В начале индекса артикула буквенные или цифровые показатели класса точности, показателя трения и зазора.
Справа, после основного индекса, указаны обозначения в цифрах или буквах, свидетельствующие об отличии в применяемых исходных материалах для производства, конструктивные особенности, качество обработки покрытия, требования по уровню шума, вибрирования, типы и сорта смазки, используемой для закладки, специальной термической обработке некоторых компонентов.
Что такое подшипники качения и для чего они нужны
Изделия представляют собой две кольца, являющиеся внешней и внутренней обоймой, или опорной частью, компонентов качения, сепаратора, который их разделяет, удерживает на одинаковом расстоянии и направляет.
По верхней поверхности малой и внутренней части большой обоймы проточены специальные канавки или дорожки. У упорных ПШК желобки выполнены на торцах. Для снижения габаритов, увеличения точности и степени жесткости, в ряде узлов механизмов применяются специально разработанные совмещенные опоры. В этом случае желобки для шариков или роликов протачиваются на валу или на поверхности корпуса, в который планируется установка.
Есть типы, которые функционируют без сепаратора. У них увеличенное количество деталей, повышенная грузоподъемность, но значительно ниже предельные параметры частоты вращения из-за увеличенного момента сопротивления, возникающего в трущихся, неразделенных шариках.
Основное отличие подшипников качения от скольжения заключается в пониженном расходовании энергии на трение и уменьшении эксплуатационного износа. В закрытых изделиях практически не требуется замена смазки и другие виды обслуживания, даже при интенсивной эксплуатации. Открытые детали достаточно чувствительны к попаданию мусора и посторонних предметов, это приводит к нарушению работоспособности и преждевременному выходу из строя или полному разрушению.
Классификация подшипников качения, маркировка, преимущества и недостатки, схемы
Группирование на классы производится по ряду отличительных особенностей и технических характеристик:
Большое значение имеет класс точности подшипника качения, являющийся важным критерием отбора при производстве механизмов и агрегатов с жесткими требованиями нормативов, условий эксплуатации.
По форме тел
Число рядов
По этому показателю ПШК подразделяются на:
Способ компенсации перекашивания вала
Способность восприятия нагрузки в предпочтительном направлении
Отличительные особенности и характеристики элементов в основном различаются способностью выдерживать разные типы давления во всех направлениях, а также моментальные воздействия. Более детальные особенности даны ниже в разделе о назначении. Маркировка обозначена цифрой в скобках.
Размеры при одинаковом внутреннем диаметре
По этому параметру ПШК распределяются на серии, в индексе маркировки ее обозначает цифра 3, в скобках:
Ширина при сопоставимом размере внешней обоймы
По этому показателю изделия классифицируются в зависимости от степени грузоподъемности и способности выдерживать осевой прессинг. Более расширенная конструкция выносливее воспринимает вибрацию и биение вала:
Монтаж подшипников качения
Конструктивные особенности ПШ, валов и корпусных деталей, которые выступают опорной частью сборного узла, должны обеспечивать удобство при монтаже каждого компонента, соблюдение предписанных допусков и технологических зазоров для заданной работоспособности механизма и всего агрегата в целом.
Монтаж производится без необходимости подгонки и дополнительной механической обработки. Если же потребность в корректировке возникает, есть вероятность нарушения должного функционирования в будущем при большой нагрузке.
Когда предусмотрен посадочный натяг, ПШ монтируется на вал и в корпусную деталь предварительно, а полное соединение всего узла выполняется при помощи посадочных поясов с предусмотренными зазорами. Сборка значительно усложняется, когда необходима посадка с натягом одновременно на валу и в корпусном элементе.
Для фиксации часто применяются кольцевые стопоры. Все усилия для установки следует производить при помощи приспособлений или гидравлических прессовых механизмов, оборудованных оправками и устройствами для недопущения перекоса.
Если оправки для монтажа отсутствуют, а необходима установка ПШК с натягом, можно использовать молоток, желательно с медным набалдашником, и обязательно демпфирующую прокладку или направляющую трубу. Удары наносятся равномерно, нельзя допускать осевого перекашивания обойм, может произойти повреждение посадочного места, которое чревато сокращением срока эксплуатации и разрушению детали.
Смазка для подшипников качения, как выбирать перед сборкой
В зависимости от условий эксплуатации и конструкции сборного механизма могут применяться различные составы, от масел до консистентных составов.
Основные требования к смазке:
Все основные рекомендации для каждой серии прописаны подробно в ГОСТ и технологических инструкциях, которые следует тщательно изучить перед началом монтажа.
Назначение и выбор шариковых подшипников качения
Особенности и типы роликоподшипников
Хотя роликовые ПШ работают при более низких оборотах вала, чем шариковые, грузоподъемность у них выше на 50-70%.
Материалы для изготовления подшипников качения
Для производства основных компонентов применяются хромистые стальные сплавы с высоким содержанием углерода ШХ15СГ, ШХ15 и пр., и легированные цементируемые стали. Для эксплуатации в условиях повышенных температурных режимов и в агрессивных условиях используют коррозионно-устойчивые и теплостойкие стальные сплавы.
Для сепараторов необходима углеродистая сталь, их производят методом штамповки. Если функционирование происходит при повышенной скорости вращения вала, сепарационные элементы делают из бронзы, латуни и пр.
Виды разрушений, критерии работоспособности, основные дефекты и возможность ремонта подшипников качения
Выход из строя и отказы в работе обычно связаны с нарушением условий эксплуатации, несвоевременной смазки или замены, а также применении элементов, не соответствующих заданным техническим параметрам.
Главными критериями, по которым оценивается работоспособность деталей является: длительность использования по показателю динамической и статической грузоподъемности. Для этого существует методика расчета условных параметров, которая базируется на частоте вращения обоймы. Ремонт возможен в редких случаях, в основном рекомендуется однозначная замена.
Компания Подшипник.моби предлагает шариковые и роликоподшипники качения всех типов и размеров по доступной цене. В электронных разделах каталога можно ознакомиться со всеми товарными позициями. Получите квалифицированную консультацию специалистов по контактному телефону или в режиме онлайн. Оказываем клиентам полную информационную и техническую поддержку.
Подшипники качения что это такое
Подшипники качения. Общие сведения. Классификация и область применения
Подшипники качения, как и подшипники скольжения, предназначены для поддержания вращающихся осей и валов.
Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.
Электродвигатели, подъемно-транспортные и сельскохозяйственные машины, летательные аппараты, локомотивы, вагоны, металлорежущие станки, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в настоящее время немыслимы без подшипников качения. В настоящее время подшипники качения являются основным видом опор в машиностроении. Это самые массовые стандартизованные изделия в мире. Их изготовляют на специализированных подшипниковых заводах с наружным диаметром 1,0. 2600 мм и массой 0,5 г… 3500 кг. Самый большой подшипник качения имеет наружный диаметр – 14 м, внутренний – 12 м и массу – 130 тонн. Отечественная промышленность производит свыше 15 тыс. типоразмеров подшипников с внутренними посадочными диаметрами от 0,5 мм до 2 м и более общим количеством до миллиарда штук ежегодно.
Подшипник качения имеет, как правило, более сложную конструкцию в сравнении с подшипником скольжения и, в подавляющем большинстве случаев, является готовым (то есть изготовленным на специализированном предприятии) изделием, устанавливаемым в механизм или машину без какой-либо дополнительной доработки.
Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наружного 3, имеющих дорожки качения, тел качения 2 (шариков, роликов или иголок) и сепаратора 4, разделяющего тела качения (рис. 16, а). Однако при необходимости снижения радиальных габаритов подшипниковых узлов одно или оба кольца подшипников, а также сепаратор могут отсутствовать. В этом случае тела качения катятся непосредственно по канавкам (дорожкам качения) вала или корпуса. В зависимости от: формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 16, д, б, ж, и) и роликовые (рис. 16, в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 16, д).
Основными элементами подшипников качения являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.
Подшипниковые узлы, кроме подшипников качения, имеют корпус с крышками, устройства для крепления колец, защитные и смазочные устройства.
Материалы подшипников качения.
Материалы подшипников качения назначаются с учётом высоких требований к твёрдости и износостойкости колец и тел качения. Здесь используются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ, а также цементируемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А. Твёрдость колец и роликов обычно HRC 60. 65, а у шариков немного больше – HRC 62. 66, поскольку площадка контактного давления у шарика меньше. Сепараторы изготавливают из мягких углеродистых сталей либо из антифрикционных бронз для высокоскоростных подшипников. Широко внедряются сепараторы из дюралюминия, металлокерамики, текстолита, пластмасс. Сепараторы высокоскоростных подшипников называют массивными и выполняют из текстолита, фторпласта, латуни, бронзы с предпочтительным центрированием их по наружному кольцу ПК.
В особых условиях хорошо зарекомендовали себя керамические подшипники из нитрида кремния Si3N4 (E = 3,1∙10 5 МПа; ρ = 3,2 г/см 3 ; Н = 80 HRC; t° до 1200°С; αt в 4 раза меньше, чем у стали). Но материал очень хрупкий. Практика показала, что лучше иметь комбинированные ПК: стальные кольца и керамические тела качения.
Для обеспечения нормальной и долговечной работы подшипников качения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.
Подшипники качения в отличие от подшипников скольжения стандартизованы. Подшипники качения различных конструкций (диапазон наружных диаметров 1,0-2600 мм, масса 0,5-3,5 т, например, микроподшипники с шариками диаметром 0,35 мм и подшипники с шариками диаметром 203 мм) изготовляют на специализированных подшипниковых заводах.
Классификация подшипников качения.
Выпускаемые в СНГ подшипники качения классифицируют по направлению воспринимаемой нагрузки, в соответствии с ГОСТ3395-75 — радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные.
Рис. 16. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники;
и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело качения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор
Радиальные подшипники (см. рис. 16, а-е) воспринимают (в основном) радиальную нагрузку, т. е. нагрузку, направленную перпендикулярно к геометрической оси вала.
Упорные подшипники (см. рис. 16, и, к) воспринимают только осевую нагрузку.
Радиально-упорные (см. рис. 16, ж, з) и упорно-радиальные подшипники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую нагрузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для преобладающей осевой нагрузки.
В зависимости от соотношения радиальных габаритных размеров (рис.16.1) наружного и внутреннего диаметров подшипники делят на серии (7 серии, при d – const, D – var): сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую. Основное распространение имеют легкие и средние узкие серии.
Рис. 16.1. Размерные серии подшипников качения: а- особо легкая; б –легкая;
по ширине (5 серии, при d и D – const, B(T) – var): особоузкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие.
В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре кольца подшипника наружный диаметр кольца и его ширина изменяются.
Точность подшипников качения определяется:
а) точностью основных размеров;
б) точность вращения.
Точность основных размеров определяется отклонениями размеров внутреннего и наружного диаметров и ширины кольца. Отклонения размеров диаметров определяет характер посадки.
Точность вращения характеризуется радиальным и боковым биением дорожки качения. В РФ подшипники качения выпускаются следующих классов в порядке возрастания точности:
По классам точности подшипники различают следующим образом (по ГОСТ 520-89):
«0» – нормального класса (радиальное биение внутреннего кольца 20 мкм);
«6» – повышенной точности (радиальное биение внутреннего кольца 10 мкм);
«5» – высокой точности (радиальное биение внутреннего кольца 5 мкм);
«4» – особовысокой точности (радиальное биение внутреннего кольца 3 мкм);
«2» – сверхвысокой точности (радиальное биение внутреннего кольца 2,5 мкм);
8 и 7 – грубые ниже 0;
6Х – только для роликовых конических подшипников.
При выборе класса точности подшипника необходимо помнить о том, что «чем точнее, тем дороже». Для иллюстрации соотношения точности подшипников разных классов и их стоимости ниже приведены максимальные величины радиальных биений внутренних колец подшипников с посадочными диаметрами 50…80 мм и относительная стоимость подшипников.
| Класс точности | 0 | 6 | 5 | 4 | 2 |
| Биение, мкм | 20 | 10 | 5 | 4 | 2,5 |
| Относительная стоимость | 1 | 1,3 | 2 | 4 | 10 |
В связи с тем, что при повышении точности изготовления подшипников резко возрастает их стоимость, для большинства редукторов общего назначения применяют подшипники 0 класса точности.
Подшипники более высоких классов точности назначают для валов, требующих особой точности вращения (шпинделей металлорежущих станков, валов и осей приборов и т.п.), или при наличии жестких требований к уровню их шума.
По форме тел качения подшипники делят на шариковые (см. рис. 16, а, б, ж, и), с цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), с коническими роликами (см. рис. 16, з, к), игольчатые (см. рис. 16, д), с витыми роликами (см. рис. 16, е), с бочкообразными роликами (сферическими) (см. рис. 16, г). Тела качения игольчатых подшипников тонкие ролики — иглы диаметром 1,6—5 мм. Длина игл в 5—10 раз больше их диаметра. Сепараторы в игольчатых подшипниках отсутствуют.
По числу рядов тел качения различают однорядные (см. рис. 16, а, в, д—к) (имеющие основное применение), двухрядные (см. рис. 16, б, г), четырехрядные, многорядные подшипники качения.
По конструктивным и эксплуатационным признакам подшипники делят на самоустанавливающиеся (тип 1000 – шариковые; тип 3000 – роликовые) (см. рис. 16, б, г) ), допускающие перекос валов на опорах до 2-3°, и несамоустанавливающиеся (все шарико- и роликоподшипники, кроме сферических) (см. рис. 16, а, в, д—к).
По способу изготовления сепараторов различают подшипники со штампованными и литыми сепараторами.
По конструктивным особенностям (с контактным уплотнением, с защитной шайбой, с фланцем на наружном кольце и т.д.).
В зависимости от требований по уровню вибрации, шума и других дополнительных требований установлено три категории ПК: A (самая высокая), B и C. Также введены дополнительные ряды радиальных зазоров и ряды моментов трения.
Обозначение подшипников качения
Под типом подшипника понимают его конструктивную разновидность, определяемую по признакам классификации.
Каждый подшипник качения имеет условное клеймо, обозначающее тип, размер, класс точности, завод-изготовитель.
На неразъемные подшипники клеймо наносят на одно из колец, на разборные — на оба кольца, например, на радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), где наружное кольцо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами составляет комплект с сепаратором и роликами.
На один и тот же диаметр шейки вала предусматривается несколько серий подшипников, которые отличаются размерами колец и тел качения и соответственно величиной воспринимаемых нагрузок.
В пределах каждой серии подшипники равных типов взаимозаменяемы в мировом масштабе. В стандартах указываются: номер подшипника, размеры, вес, предельное число оборотов, статическая нагрузка и коэффициент работоспособности.
Подшипники имеют условные обозначения, составленные из цифр и букв (ГОСТ 3189-89). Условные обозначения разделяют на основное и дополнительное.