Подшипники качения. Общие сведения. Классификация и область применения. Устройство подшипника - как работают шарики и ролики? Типы подшипников качения и их детали

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба - дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жесткости применяют так называемые совмещенные опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения безсепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Подшипники качения работают преимущественно на трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения) поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые - чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Нагружающие подшипник силы подразделяют на: радиальную , действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника. осевую , действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Классификация по конструктивным признакам

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

• по форме тел качения: шариковые и роликовые , причем последние могут быть цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а так же бочкообразными, коническими и витыми - пустотелыми;
• по направлению воспринимаемой нагрузки - радиальные , предназначенные для восприятия только радиальных или преимущественно радиальных сил, радиально-упорные - для восприятия радиальных и осевых сил. Подшипники регулируемых типов без осевой нагрузки работать не могут. Упорные, для восприятия осевых сил, радиальную силу не воспринимают. Упорно-радиальные - для восприятия осевых и небольших радиальных сил;
• по числу рядов тел качения - одно , двух и четырехрядные ;
• по чувствительности к перекосам - самоустанавливающиеся (позволяют до 3° перекос) и несамоустанавливающиеся ;
• с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца;
• сдвоенные и др.

Кроме основных подшипников каждого типа выпускают их конструктивные разновидности.

Виды подшипников качения

• Шариковые подшипники качения:
  • шариковые радиальные;
  • шариковые радиальные самоустанавливающиеся (сферические);
  • шариковые радиально-упорные;
  • шариковые упорные;
  • шариковые радиальные для корпусных узлов.
• Роликовые подшипники качения с цилиндрическими роликами:
  • роликовые радиальные;
  • роликовые упорные.
• Роликовые подшипники качения с коническими роликами:
  • роликовые радиально-упорные (конические);
  • роликовые упорные (конические).
• Роликовые подшипники качения со сферическими роликами:
  • роликовые радиальные самоустанавливающиеся (сферические);
  • роликовые упорные самоустанавливающиеся (сферические).
• Роликовые подшипники качения с игольчатыми роликами:
  • игольчатые радиальные;
  • игольчатые упорные;
  • игольчатые комбинированные.
• Другие подшипники качения:
  • роликовые радиальные тороидальные подшипники;
  • роликовые радиальные подшипники с витыми роликами;
  • шариковые и роликовые опорные ролики;
  • комбинированные подшипники;
  • опорно-поворотные устройства

Примеры

Условные обозначения подшипников в мире

ISO 15:1998 - Подшипники качения. Радиальные подшипники. Габаритные размеры. Общий вид.

ISO 104:2002 - Подшипники качения. Упорные подшипники. Габаритные размеры и общий вид.

ISO 113:1999 - Подшипники качения. Корпуса опорных подшипников. Габаритные размеры.

ISO 355:1977/Amd 2:1980 - Подшипники качения. Конические роликовые подшипники метрической серии. Габаритные размеры и обозначения серий.

ISO 1132-1:2000 - Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.

Обозначения подшипников различных производителей отличны например FAG и SKF имеют одинаковые префиксы и суффиксы в обозначениях подшипников, а в SNR (Франция) совсем другие.

обозначение внутреннего радиального зазора в подшипнике

Условное обозначение подшипников качения в России

Подшипники с российской маркировкой на выставке.

Чашечные подшипники, шарикоподшипники специального назначения и шарикоподшипниковые узлы.

Маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована в соответствии ГОСТ 3189-89 и условного обозначения завода-изготовителя.

Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно сокращается до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (-), а дополнительное обозначение, расположенное справа всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.

Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.

1. диаметр отверстия, один знак;
2. серия диаметров, один знак;
3. знак ноль;
4. тип подшипника, один знак;

Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.

1. диаметр отверстия, два знака;
2. серия диаметров, один знак;
3. тип подшипника, один знак;
4. конструктивное исполнение, два знака;
5. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Знаки условного обозначения:

• материал деталей;
• конструктивные изменения;
• температура отпуска;
• смазочный материал;
• требования к уровню вибрации.

Обозначение диаметра отверстия

Знак обозначающий диаметр отверстия схемы 1 с диаметром отверстия до 10 мм должен быть равен номинальному диаметру отверстия, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь. Если диаметр отверстия подшипника - дробное число, кроме величин перечисленных ранее, то он имеет обозначение диаметра отверстия округленного до целого числа, в этом случае в его условном обозначении на втором месте должна стоять цифра 5. Двухрядные сферические радиальные подшипники с диаметром отверстия до 9 мм сохраняют условное обозначение по ГОСТ 5720 .

Два знака обозначающие диаметр отверстия схемы 2 с диаметром отверстия от 10 мм до 500 мм если диаметр кратен 5, обозначаются частным от деления значения диаметра на 5.

Обозначение подшипников с диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 как 00, 01, 02, 03 соответственно. Если диаметр отверстия в диапазоне от 10 до 19 мм отличается от 10, 12, 15 и 17 мм, то ему присваивается обозначение ближайшего из указанных диаметров, при этом на третьем месте основного обозначения ставится цифра 9.

Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь (например: 602/32 (д=32мм)

Диаметры отверстия, равные дробному или целому числу, но не кратное 5, обозначаются целым приближенным частным от деления значения диаметра на 5. В основное условное обозначение таких подшипников на третьем месте ставится цифра 9.

Подшипники имеющие диаметр отверстия 500 мм и более, внутренний диаметр обозначается как номинальный диаметр отверстия.

Обозначение размерных серий

Размерная серия подшипника - сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478 ):

• диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
• ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Серия 0 в обозначении не указывается.

Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.

Обозначение типов подшипников

Типы подшипников обозначаются согласно таблицы 1 .

Таблица 1

Обозначение конструктивного исполнения

Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395 , обозначают цифрами от 00 до 99.

Знаки дополнительного обозначения

Слева от основного обозначения ставят знаки:

• класс точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2);
• группа радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (1, 2…9; для радиально-упорных шариковых подшипников обозначают степень преднатяга 1, 2, 3);
• момент трения (1, 2…9);
• категорию подшипников (А, В, С).

Справа от основного обозначения ставят знаки:

• материал деталей подшипников (например, Е - сепаратор из пластических материалов, Ю - детали подшипников из нержавеющей стали, Я - подшипники из редко применяемых материалов (твердые сплавы, стекло, керамика и т. д.), W - детали подшипников из вакуумированной стали и т. д.);
• конструктивные изменения (например, К - конструктивные изменения деталей подшипников, М - роликовые подшипники с модифицированным контактом);
• требования к температуре отпуска (Т, Т1, Т2, Т3, Т4, Т5);
• смазочный материал закладываемый в подшипники закрытого типа при их изготовлении (например, С1, С2, С3 и т. д.);
• требования по уровню вибрации (например, Ш1, Ш2, ШЗ и т. д.).

Подшипники скольжения

Подшипник скольжения, опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки. При расчёте определяются минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы , условий эксплуатации трение скольжение бывает сухим , граничным , жидкостным и газодинамическим . Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника обеспечивает; низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды и может быть; жидкой (минеральные и синтетические масла , вода для не металлических подшипников), пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.), твёрдой (графит , дисульфид молибдена и др.) и газообразной (различные инертные газы , азот и др.). Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии . При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

В зависимости от формы подшипникового отверстия подшипники скольжения разделяют на:

• одно- или многоповерхностные (от 2 до 5 {и более?})
• со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения)
• со (или без) смещением центра (для конечной установки валов после монтажа)

По антифрикционному материалу подшипники разделяют на твердосплавные , баббитовые и бронзовые.

• Твердосплавные подшипники изготавливают из карбида вольфрама или карбида хрома методами порошковой металлургии либо высокоскоростного газопламенного напыления ;
• Баббитовые подшипники изготавливают методами центробежного литья либо газопламенного напыления ;
• Бронзовые подшипники изготавливают как вкладыши.

По направлению восприятия нагрузки различают радиальные и осевые (упорные).

Мехатронные подшипники

С начала 90-х на рынке появились мехатронные (они же сенсорные) подшипники качения. Такие подшипники включают: механическую часть - собственно подшипник качения и электронную часть - специальные датчик и энкодер.

В настоящее время различают три поколения мехатронных подшипников:

Такие подшипники находят свое применение в автомобилестроении и промышленности.

Первой мехатронной разработкой, получившей широкое распространение, стали подшипники ASB® (Active Sensor Bearing) фирмы SNR, которые представляют собой автомобильные ступичные подшипники с интегрированными датчиками скорости.

Основными преимуществами подшипников ASB® являются:

1) возможность измерения скорости вращения колеса при скоростях близких или равных нулю; 2) уменьшение габаритов и веса ступичного узла; 3) упрощение монтажа и установки подшипника; 4) унификация компонентов.

Подробнее о подшипниках ASB® на основе ступичных подшипников типа HUB - http://www.snr.com.ru/auto/tech/hub/auto_hub.htm Ступичные мехатронные подшипники третьего поколения (с датчиками моментов) - http://www.snr.com.ru/e/snr_asb3_2008.htm

Подшипники ASB® стали основой для разработки мехатронных подшипников промышленного применения - http://www.snr.com.ru/e/mechatron_sle.htm

Перечень ГОСТов

Перечень стандартов ISO

МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ (СТАНДАРТЫ ISO), ДЕЙСТВУЮЩИЕ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, ШАРНИРНЫХ ПОДШИПНИКОВ И ТЕЛ КАЧЕНИЯ.

В данном материале приводится перечень стандартов, разработанных ISO («International Organization for Standardization» - «Международная организация по стандартизации»). Эти стандарты называются международными. В разработке некоторых из них приняли участие специалисты России (Россия - участник секции ISO номер ТК-4 -"Подшипники качения"). В перечень включены действующие стандарты, за исключением стандартов на самолетные подшипники дюймовой размерности. Не приводятся отмененные и замененные стандарты ISO. Несколько стандартов ISO находятся на стадии утверждения, но пока еще являются проектами. Стандарты ISO содержат ценную информацию о подшипниках, обобщающую мировой опыт. Некоторые стандарты ISO являются основой соответствующих ГОСТов и других стандартов более низкого уровня. Однако формально стандарты ISO в России не являются стандартами прямого действия. Перечень составлен по состоянию на 01.01.2005 г.

1. ISO 15: 1998 Подшипники качения - Радиальные подшипники - Основные размеры, генеральный план.

2. ISO 76: 1987 Подшипники качения - Статическая грузоподъемность.

3. ISO Amd. 1 76: 1999 Подшипники качения - Статическая грузоподъемность - Изменение 1.

4. ISO 104: 2002 Подшипники качения - Упорные подшипники - Основные размеры, генеральный план.

5. ISO 113: 1999 Подшипники качения - Корпуса на лапах - Основные размеры.

6. ISO 199: 1997 Подшипники качения - Упорные шариковые подшипники - Допуски.

7. ISO 246: 1995 Подшипники качения - Роликовые цилиндрические подшипники - Отдельные упорные кольца - Основные размеры.

8. ISO 281: 1990 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Часть 1: Методы расчета.

9. ISO Amd. 1 281: 2000 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Изменение 1. 10. ISO Amd. 2 281: 2000 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Изменение 2.

11. ISO 355: 1997 Подшипники качения - Роликовые конические подшипники метрической серии -Основные размеры и обозначения серий.

12. ISO 464: 1995 Подшипники качения - Радиальные подшипники с упорным пружинным кольцом -Размеры и допуски.

13. ISO 492: 2002 Подшипники качения - Радиальные подшипники - Допуски.

14. ISO 582: 1995 Подшипники качения - Максимальные значения размеров фасок.

15. ISO 683-17: 1999 Стали термообработанные, легированные и быстрорежущие - Часть 17: Стали для шариковых и роликовых подшипников.

16. ISO 1002: 1983 Подшипники качения - Самолетные подшипники - Характеристики, основные размеры, допуски, оценка грузоподъемности.

17. ISO 1132-1: 2000 Подшипники качения - Допуски - Часть 1: Термины и определения.

18. ISO 1132-2: 2001 Подшипники качения - Допуски - Часть 2: Принципы и методы измерения и контроля.

19. ISO 1206: 2001 Подшипники роликовые игольчатые - Легкая и средняя серии - Размеры и допуски.

20. ISO 1224: 1984 Подшипники качения - Приборные прецизионные подшипники.

21. ISO 2982-1: 1995 Подшипники качения - Комплектующие детали - Часть 1: Конические втулки -Размеры.

22. ISO 2982-2: 2001 Подшипники качения - Комплектующие детали - Часть 2: Стопорные гайки и стопорные приспособления - Размеры.

23. ISO 3030: 1996 Подшипники качения - Радиальные игольчатые ролики с сепаратором в сборе -Размеры и допуски.

24. ISO 3031: 2000 Подшипники роликовые игольчатые - Упорные игольчатые ролики с сепаратором в сборе, упорные шайбы - Размеры и допуски.

25. ISO 3096: 1996 Подшипники качения - Игольчатые ролики - Размеры и допуски.

26. ISO Cor. 1 3096: 1999 Подшипники качения - Игольчатые ролики - Размеры и допуски - Техническая поправка 1.

27. ISO 3228: 1993 Подшипники качения - Литые и штампованные корпуса для вкладышных подшипников.

28. ISO 3245: 1997 Подшипники качения - Роликовые игольчатые подшипники со штампованным наружным кольцом без внутреннего кольца - Основные размеры и допуски. 29. ISO 3290: 2001 Подшипники качения - Шарики - Размеры и допуски.

30. ISO 5593: 1997 Подшипники качения - Словарь.

31. ISO 5753: 1991 Подшипники качения - Радиальный внутренний зазор.

32. ISO 5949: 1983 Стали инструментальные и стали подшипниковые - Микрофотографический метод оценки распределения карбидов с помощью контрольных микрофотоснимков.

33. ISO 6743-2: 1981 Смазки, промышленные масла и сопутствующие продукты (Класс L) - Классификация -Часть 2: Группа F - Шпиндельные подшипники, подшипники и муфты.

34. ISO 6811: 1998 Подшипники скольжения сферические - Словарь.

35. ISO Cor. 1 6811: 1999 Подшипники скольжения сферические - Словарь - Техническая поправка 1.

36. ISO 7063: 2003 Роликовые игольчатые подшипники - Опорные ролики - Допуски.

37. ISO 7938: 1986 Авиация - Шариковые подшипники для направляющих роликов тросов управления -Размеры и нагрузки.

38. ISO 7939: 1988 Авиация - Неметаллические направляющие ролики с шариковыми подшипниками для тросов управления - Размеры и нагрузки.

39. ISO ISO 8443: 1999 8826-1: 1989 Подшипники качения - Радиальные шариковые подшипники с бортом на наружном кольце - Размеры борта. Технические чертежи - Подшипники качения - Часть 1: Общее упрощенное изображение.

40. ISO 8826-2: 1994 Технические чертежи - Подшипники качения - Часть 2: Детализированное упрощенное изображение.

41. ISO 9628: 1992 Подшипники качения - Вкладышные подшипники и эксцентрические стопорные кольца.

42. ISO 9758: 2000 Авиация и космос - Вилкообразные наконечники стальные, с резьбой, для подшипников качения, для тросов управления самолетами - Размеры и нагрузки.

43. ISO 9760: 2000 Авиация и космос - Вилкообразные наконечники из нержавеющей стали для подшипников качения, для тросов управления самолетами - Размеры и нагрузки.

44. ISO 10285: 1992 Подшипники качения - Подшипники линейного перемещения - Шариковые рециркулирующие подшипники втулочного типа - Метрическая серия.

45. ISO 10317: 1992 Подшипники качения - Конические роликовые подшипники - Система обозначений.

46. ISO/TR 10657: 1991 Пояснительная записка к ISO 76.

47. ISO 10792-1: 1995 Авиация и космос - Самолетные сферические подшипники скольжения из нержавеющей стали с самосмазывающейся прокладкой - Часть 1: Метрическая серия.

48. ISO 10792-3: 1995 Авиация и космос - Самолетные сферические подшипники скольжения из нержавеющей стали с самосмазывающейся прокладкой - Часть 3: Технические условия.

49. ISO 12043: 1995 Подшипники качения - Однорядные цилиндрические роликовые подшипники - Размеры фасок для колец со скошенным и направляющими бортами.

50. ISO 12044: 1995 Подшипники качения - Однорядные радиально-упорные шариковые подшипники -Размеры фасок со стороны ненагруженного торца наружного кольца.

51. ISO 12240-1: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 1: Радиальные сферические подшипники скольжения.

52. ISO 12240-2: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 2: Радиально-упорные сферические подшипники скольжения.

53. ISO 12240-3: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 3. Упорно-радиальные подшипники скольжения.

54. ISO 12240-4: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения.

55. ISO Cor. 1 12240-4: 1999 Сферические подшипники скольжения - Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения - Техническая поправка 1 .

56. ISO 13012: 1998 Подшипники качения - Подшипники качения линейного перемещения - Шариковые линейные рециркулирующие подшипники - Втулочный тип - Принадлежности.

57. ISO Cor. 1 13012: 1999 Подшипники качения - Подшипники качения линейного перемещения - Шариковые линейные рециркулирующие подшипники - Втулочный тип - Принадлежности -Техническая поправка 1 .

58. ISO 13411: 1997 Авиация и космос - Самолетные роликовые игольчатые подшипники и игольчатые опорные ролики - Технические условия.

59. ISO 13416: 1997 Авиация и космос - Самолетные роликовые игольчатые подшипники - Опорные ролики для скобы, однорядные, с уплотнениями - Метрическая серия.

60. ISO 13417: 1997 Авиация и космос - Самолетные роликовые игольчатые подшипники - Опорные ролики с хвостовиком, однорядные, с уплотнениями - Метрическая серия.

61. ISO 13790-1: 2004 Подшипники качения - Подшипники качения линейного перемещения - Часть 1: Номинальная расчетная динамическая грузоподъемность и расчетная долговечность.

62. ISO 14190: 1998 Авиация и космос - Самолетные подшипники качения: шариковые и сферические роликовые - Технические требования. 63. ISO 14191: 1998 Авиация и космос - Самолетные однорядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения, серии диаметров 3 и 4 -Метрическая серия.

64. ISO 14192: 1898 Авиация и космос - Самолетные однорядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения с защитной шайбой, для умеренного режима работы - Метрическая серия.

65. ISO 14195: 1998 Авиация и космос - Самолетные двухрядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения, с уплотнением, для трубовидных деталей с высоким сопротивлением кручению, для легкого режима работы -Метрическая серия.

66. ISO 14201: 1998 Авиация и космос - Самолетные двухрядные шариковые самоустанавливающиеся подшипники качения, серия диаметров 2 - Метрическая серия.

67. ISO 14202: 1998 Авиация и космос - Самолетные шариковые подшипники качения, жесткие, серии диаметров 0 и 2 - Метрическая серия.

68. ISO 14203: 1998 Авиация и космос - Самолетные однорядные шариковые подшипники качения, несамоустанавливающиеся, жесткие, серии диаметров 8 и 9 - Метрическая серия.

69. ISO 14204: 1998 Авиация и космос - Самолетные двухрядные шариковые подшипники качения, несамоустанавливающиеся, жесткие, серия диаметров 0 - Метрическая серия.

70. ISO 14728-1: 2004 Линейные подшипники - Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 1: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники.

71. ISO 14728-2: 2004 Линейные подшипники - Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 2: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники с профильными направляющими.

72. ISO 14728-2: 2004 Линейные подшипники - Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 2: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники с профильными направляющими.

73. ISO 15241 2001 Подшипники качения - Символы и величины.

74. ISO 15242-1 2004 Подшипники качения - Методы измерения вибрации - Часть 1: Основные положения.

75. ISO 15242-2 2004 Подшипники качения - Методы измерения вибрации - Часть 2: Радиальные шариковые подшипники с цилиндрическими отверстием и наружной поверхностью.

76. ISO 15243 2004 Подшипники качения - Повреждения и отказы - Термины, характеристики и причины.

77. ISO 15312 2003 Подшипники качения -Допустимая тепловая скорость - Расчет и коэффициенты.

78. ISO/TS 16799 1999 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Нарушение непрерывности в расчете базовой динамической грузоподъемности.

79. ISO 21107: 2004 Подшипники качения и сферические подшипники скольжения - Структура поиска для электронных баз данных - Характеристики и рабочие критерии, идентифицируемые по словарю признаков.

80. ИСО 1132-1:2000 Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.

90. ИСО 1132-2:2001 Подшипники качения. Допуски. Часть 2. Принципы и методы измерения и контроля.

91. ИСО 12240-1:1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 1. Радиальные сферические подшипники скольжения.

92. ИСО 12240-2: 1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 2. Радиально-упорные сферические подшипники скольжения.

93. ИСО 12240-3:1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 3. Упорно-радиальные сферические подшипники скольжения.

94. ИСО 12240-4:1998 (с поправкой) Сферические подшипники скольжения. Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения.

95. ИСО 199:1997 Подшипники качения. Упорные шариковые подшипники. Допуски.

96. ИСО 492:2002 Подшипники качения. Радиальные подшипники. Допуски.

97. ИСО 5753:1991 Подшипники качения. Радиальный внутренний зазор.

98. ИСО 76:1987 (с поправкой 1:1999) Подшипники качения. Статическая грузоподъемность.

99. ИСО 15242-4 Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Радиальные цилиндрические роликовые подшипники с цилиндрической внутренней и наружной поверхностью.

100. ИСО 15242-1:2004(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 1: Основные положения.

101. ИСО 15242-2:2004(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 2: Радиальные и радиально-упорные шариковые подшипники с цилиндрическим отверстием и цилиндрической наружной поверхностью.

102. ИСО 15242-3:2006(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 3: Радиальные сферические и конические роликовые подшипники с цилиндрической внутренней и наружной поверхностью.

Теория

Внутренний зазор в подшипниках

Внутренний зазор подшипника определяется, как общее расстояние, на которое может переместиться одно из колец подшипника относительно другого кольца в радиальном направлении (радиальный внутренний зазор) или в осевом направлении (осевой внутренний зазор). Необходимо различать внутренний зазор подшипника в демонтированном состоянии и внутренний зазор смонтированного подшипника, достигшего своей рабочей температуры (рабочего зазора). Радиальный зазор имеет большое значение для правильной работы подшипника. Например, шарикоподшипник, как правило, всегда устанавливается с зазором, фактически равным нулю, или устанавливается с небольшим преднатягом. С другой стороны - цилиндрические, сферические и тороидальные роликоподшипники в процессе работы всегда должны иметь некоторый минимальный зазор. Это относится и к коническим роликовым подшипникам, за исключением тех узлов, где требуется повышенная жесткость, например опоры конических шестерен, где подшипники устанавливаются с преднатягом.

Предварительный натяг подшипников

В зависимости от технических требований может возникнуть необходимость создания положительного или отрицательного рабочего зазора в подшипниковом узле. В большинстве случаев рабочий зазор должен быть положительным, то есть при работе подшипник должен иметь остаточный зазор, пусть даже очень небольшой. Однако, существует много примеров (подшипники шпиндельных узлов станков, опор шестерен мостов автомобилей, подшипниковые узлы малых электрических двигателей или подшипниковые узлы для колебательных движений), где отрицательный рабочий зазор, то есть предварительный натяг (далее - преднатяг) требуется для увеличения жесткости подшипникового узла или повышения точности его вращения. В зависимости от типа подшипника преднатяг может быть радиальным или осевым. Например, цилиндрические роликоподшипники, в силу своей конструкции, могут иметь только радиальный преднатяг, а упорные шарикоподшипники и цилиндрические упорные роликоподшипники - только осевой преднатяг. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники, которые обычно подвергаются осевому преднатягу, как правило, монтируются совместно со вторым однотипным подшипником по О-образной или Х-образной схеме. Радиальные шарикоподшипники также, как правило, монтируются с осевым преднатягом, для чего радиальный внутренний зазор этих подшипников должен превышать нормальный радиальный внутренний зазор (например, СЗ) для того, чтобы, как и в случае радиально-упорных шарикоподшипников, угол контакта был несколько больше нуля.

Основные причины применения преднатяга подшипников состоят в следующем:

• Увеличивается жесткость узла;
• Уменьшается уровень шума при работе;
• Увеличивается точность вращения вала;
• Компенсируются износ и смятия деталей в процессе эксплуатации;
• Увеличивается ресурс подшипника.

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ Несущая способность корпуса

Корпус из чугунного литья может выдержать силы, соответствующие статической несущей способности Co установленного подшипника. Несущая способность листовых корпусов не превышает Co/3. Рекомендации находятся в таблицах узлов с листовыми подшипниками.

Регулировка углов

FKL подшипниковые узлы предназначены в первую очередь для сельскохозяйственных машин, транспортеров, строительных машин, и др. Они очень пригодны в местах, где тяжело обеспечить соосность подшипниковых узлов (проблемы при изготовлении, длинные валы и др). В таких случаях регулируемые подшипники - подшипниковые узлы способствуют устранению этих проблем, поскольку они приспособлены к отклонению соосности на +/- 2° среднего положения.

Хотя подшипниковые узлы удобны для установки и эксплуатации, неправильный монтаж или повреждения подшипника или корпуса могут привести к уменьшению рабочих характеристик и к преждевременной поломке. Далее приводим основные инструкции по монтажу.

Установка подшипниковых узлов с закрепительными винтами.

Подшипник прикрепляется прямо к валу при помощи двух винтов. Выровненная или врезанная поверхность вала под винтом увеличивает контактную зону винта с валом, и таким образом обеспечивает повышение стяжной силы.

Нужно проверить прочность и ровность монтажного основания;

Проверить, не проникают ли концы зажимных винтов в отверстие внутреннего кольца;

Установить подшипниковый узел на вал и точно позиционировать его, обращая при этом внимание на то, чтобы не повредить защитный лист и корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между подшипниковым узлом, и проверяя аксиальный зазор подшипников до окончательного зажима винтов для крепления корпусов;

Попеременно и внимательно прикручивать винты при помощи внутреннего кольца к валу. Рекомендуемые моменты зажима приведены в таблице (аксиальная несущая способность связи вал - подшипник);

Установка подшипниковых узлов с эксцентриковым кольцом. Подшипниковые узлы. Сила зажима эксцентрикового кольца увеличивается по мере вращения вала, поскольку таким образом укрепляется и усиливается монтажная связь. Если применение подразумевает двухстороннее вращение, сила крепления может уменьшаться в противоположном направлении, причем даже небольшой удар может сдвинуть внутреннее кольцо в аксиальном направлении. Чтобы этого не произошло, внутреннее кольцо должно опираться на неподвижное плечо ступенчатого вала, либо должно быть укреплено при помощи специального, неподвижного кольца.

Монтаж осуществляется в следующем порядке:

В начале проверяется чистота и ровность монтажного основания;

Установить подшипниковый узел на вал и правильно его позиционировать, обращая при этом внимание на то, чтобы не повредить защитный лист или корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между подшипниковыми узлами, и проверить аксиальный зазор подшипника до окончательного закрепления винта для крепления корпуса;

Установить эксцентриковое эксцентричное нажимное кольцо при помощи эксцентричного выпуска внутреннего кольца, и одновременно сжимать вручную, либо при помощи слабых ударов молотка, в том же направлении, в котором вращается вал;

Внимательно закрутить винт при помощи эксцентрикового кольца на вале. Рекомендуемые моменты зажима указаны в таблице;

Провернуть вал рукой, чтобы проверить легкость вращения.

Установка подшипниковых узлов с закрепительными втулками. Подшипник, прикрепленный при помощи закрепительной втулки, остается плотно закрепленным, даже в случаях серьезных ударов и вибраций, поскольку внутреннее кольцо плотно прикреплено при помощи втулки и гайки. Кроме этого, нет необходимости в специальной обработке вала; достаточным является класс допусков h9.

Нужно иметь ввиду, что затягиванием аннулируется зазор подшипника в результате растягивания внутреннего кольца, ввиду чего во время работы может иметь место нагревание. Номинальные моменты затяжки приведены в следующей таблице.

Монтаж осуществляется в следующем порядке:

Проверить чистоту и ровность монтажного основания;

Одеть втулку обоймы на вал (расширить при помощи развертки) до места установки подшипника;

Установить подшипниковый узел на втулку, после чего, при помощи металлического кольца слабыми ударами молотка, одеть внутреннее кольцо на самый большой диаметр втулки;

Установить предохранитель и медленно, вручную прикрепить гайку;

Одеть подшипниковый узел на вал и правильно позиционировать его, обращая внимание на то, чтобы не повредить защитный лист и корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между узлами, и проверяя аксиальный зазор подшипника до окончательного крепления винтов, предназначенных для крепления корпусов;

Временно установить контрольное кольцо и измерить расстояние между кольцом и торцом подшипника при помощи измерителя или микрометра для отверстий;

Затянуть гайку обоймы при помощи зажима или молотка, поворачивая его на 70 - 100°, чтобы прикрепить подшипник к валу. Рекомендуемые моменты зажима указаны в таблице;

С целью предотвращения отвинчивания, нужно вогнуть перо предохранителя в желоб гайки;

В конце рукой провернуть вал, чтобы проверить легкость вращения вала.

Подшипниковые узлы. Обозначение

Обозначение узлов осуществляется следующим образом:

1. выбирается тип подшипника: UE, LE, UY, LY,...

2. выбирается выполнение корпуса: S, U, V, F, N,...

3. формируется обозначение узла

1. выбранный подшипник: LE 204

2. выбранный корпус: V 204

3. обозначение подшипникового узла: LE 204 + V 204 = LEV 204

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ

Примитивные прототипы современного подшипника упрощали жизнь человека уже многие тысячи лет назад. О существовании трения человек знал еще с древнейших времен.

Об этом свидетельствует тот факт, что первобытный человек добывал огонь быстро вращая палку, то есть уже тогда использовал метод трения, а позже начал высекать огонь с помощью ударов одного камня о другой (использовал переход кинетической энергии трения в тепловую). Это и сыграло главнейшую роль в истории возникновения подшипника и его дальнейшего совершенствования.

Самые первые примитивные подшипники скольжения впервые были найдены в раскопках, относящимся к эпохе неолита. В этот период люди начали осваивать действие трения, овладели умением сверлить отверстия в камне. Изготавливались так называемые "подшипники" из камня и использовались в различных прядильных веретенах и сверлильных приспособлениях. Позже начали использоваться в различных элементарных простейших конструкциях - мельничные камни, гончарный круг, колесница, арба. До изобретения колеса люди перемещали груз на санях, в которые запрягали людей или животных.

До того, как подшипник качения достиг формы похожей на современную, он прошел множество различных этапов совершенствования. До II века до н.э. для транспортировки грузов использовали обыкновенные бревна (т.н. ролики),которые, кстати, еще используют в наши дни, для транспортировки очень тяжелых предметов.

Подшипники качения — это два кольца, имеющие разнообразную форму и осуществляющие функцию качения тел. В конструкции подшипник качения имеет сепаратор, разделяющий между собой тела, при этом направляющий их движение и выполняющий контроль наличия одинакового между кольцами расстояния. Имеются на кольцах особые желоба, которые являются дорожками качения, по которым в процессе функционирования происходит перемещение тела качения.

Преимущества и назначение

Имеющиеся у подшипника качения особенности конструкции, дают возможность достигать хорошего трения качения, обеспечивая тем самым уменьшение потерь энергии, расходуемой на само трение, а так же способствует сокращению износа. Существует два типа подшипников качения:

1. Открытые.
2. Закрытые с крышкой защитной, не нуждающиеся в замене смазки.

Основное назначение таких деталей — это фиксация положения в плоскостях пространства, с созданием качения минимально возможного сопротивления, принимая и передавая на элементы конструкции нагрузки от подвижных узлов.

Существует несколько различных видов соединений с подшипниками данного типа. Достигается оно за счет того, что являются они опорой для элементов находящихся в движении, определяя расположение их в строении всего механизма и принимая значительные нагрузки. Как раз за счет этого гарантированно обеспечиваются преимущества данных деталей:

• уменьшение коэффициента трения;
• центрирование максимально точно вала;
• небольшие осевые габариты.

Область использования

Все упомянутые выше достоинства и особенности конструкции обуславливают обширнейшую сферу использования этих подшипников. Так, к примеру, использоваться они могут в узлах конструкций авиационных для:

• роторов двигателей;
• несущих и рулевых винтов вертолёта;
• воздушных винтов самолёта.

Подшипники качения справляются великолепно с радиальными и осевыми нагрузками, в том случае если не превышает скорость вращения средних показателей, что в свою очередь дает возможность использовать их для колёс шасси самолёта. Некоторые модели так же выполнять могут опорную функцию для валов со значительной длиной, при этом они непременно будут перекошены.

Подшипники, которые непригодны для работы со средними и повышенными скоростями вращения вала, использоваться могут в рычагах поршневых клапанов двигателя. Некоторые модели даже приспособлены для использования их со значительными нагрузками оси на малых скоростях. Это дает возможность применять такие подшипники в винтовых втулках, где при изменении шага винта с их помощью осуществляется поворот лопасти.

Подшипник, согласно ГОСТ 24955-81 - опора, определяющая положение движущихся частей механизма относительно других частей.

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

Рассмотрим подробнее устройство, разновидности, особенности подшипников качения.

Классификация подшипников качения

В зависимости от формы тел качения различают подшипники:

• Шариковые
• Роликовые
  • с цилиндрическими роликами
  • с коническими роликами
  • с бочкообразными роликами
  • с витыми роликами
  • с игольчатыми роликами

По числу рядов различают подшипники:

• однорядные
• двурядные
• четырехрядные

По возможности самоустановки:

• несамоустанавливающиеся
• сферические самоустанавливающиеся

По направлению воспринимаемой нагрузки:

• радиальные
• упорные
• радиально-упорные

Устройство подшипников качения

В общем случае подшипник качения состоит из наружного 1 и внутреннего 1 кольца, на которых могут быть выполнены беговые дорожки (канавки). Между кольцами расположены тела качения 3 (шарики, ролики). Для базирования тел качения внутри подшипника используется сепаратор. Внутренне кольцо устанавливается на валу, наружное - в корпусе (опоре).

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

Телом качения в подшипниках данного типа являются шарики, их контакт в идеальном случае - точечный. Шариковые подшипники более быстроходны, чем роликовые.

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

Роликовые подшипники данного типа способны воспринимать высокую нагрузку в радиальном направлении. Их несущая способность в 1,5 - 2 раза выше, чем у шариковых подшипников тех же размеров.

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

Самоустанавливающиеся подшипники, предназначенные для работы с большими радиальными и осевыми нагрузками. Профили тел качения - бочкообразные.

Обозначение подшипников качения

Рассмотрим обозначения стандартизированных подшипников.

Обозначение подшипников по ГОСТ

Правила обозначения стандартных подшипников качения указаны в ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений .

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.

• 0 радиальный шариковый однорядный
• 1 радиальный шариковый двурядный сферический
• 2 радиальный с короткими цилиндрическими роликами
• 3 радиальный роликовый двурядный сферический
• 4 роликовый с длинными или игольчатыми роликами
• 5 роликовый свитыми роликами
• 6 радиально-упорный шариковый
• 7 роликовый конический
• 8 упорный шариковый
• 9 упорный роликовый

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:

• узкие
• нормальные
• широкие
• особо широкие

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.

• Первые две цифры справа 30/5=06
• Третья цифра - серия диаметров - 9
• Четвертая цифра справа для шарикового радиального однорядного подшипника - 0
• Пятая и шестаяя цифра
• Седьмая цифра справа - серия ширин - 1

Получается, что обозначение данного подшипника - 1000906.

Расшифруем обозначение подшипника 2007108 , расшифровку будем проводить справа налево.

• 08 - цифра указывает на внутренний диаметр подшипника, поделенный на 5, значит диаметр кольца подшипника - 08*5=40мм
• 1 - серия диаметров 1
• 7 - роликовый конический
• 00 - без конструктивных особенностей
• 2 - серия ширин 2

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

Рассмотрим обозначение подшипника с диаметром меньше 10 - 1000088.

• 8 - диаметр подшипника меньше 10 мм, цифра обозначает внутренний диаметр подшипника 8 мм.
• 8 - серия диаметров 8
• 0 - третья цифра 0, при обозначении подшипников с внутренним диаметром меньше 10
• 00 - без конструктивных особенностей
• 1 - серия ширин 1

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

• 07 - внутренний диаметр 35
• 1 - серия диаметров 1
• 0 - шариковый радиальный однорядный
• 00 - без конструктивных особенностей
• 0 - серия ширин 0

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.

Вторая справа цифра указывает на серию ширин, третья - серия диаметров, четвертая - тип подшипника:

• 0 - шариковые радиально-упорные
• 1 - шариковые сферические
• 2 - роликовые сферические
• 3 - роликовые конические
• 4 - шариковые радиальные двурядные
• 5 - шариковые упорные
• 6 - шариковые радиальные однорядные
• 7 - шариковые радиально-упорные
• 8 - роликовые цилиндрические упорные
• C - роликовые тороидальные
• N - роликовые цилиндрические
• QJ - шариковые с четырехточечным контактом
• T - роликовые конические по ISO 35

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

• Z - наличие защитного кольца с одной стороны
• ZZ - Наличие защитного кольца с двух сторон

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

• H - высокоскоростной
• HS - сверхскоростной

Достоинства подшипников качения

• Низкое трение, и как следствие меньший нагрев, и более мягкие требования к смазке, по сравнению с подшипниками скольжения
• Малые габариты в осевом направлении
• Возможность работы в широком диапазоне температур
• Стандартизированы, взаимозаменяемы

Недостатки подшипников качения

• Требуются минимальные
• Большие габариты в радиальном направлении
• Шум при работе
• Долговечность резко снижается при увеличении нагрузки

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.

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.:

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.

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.

Шариковые подшипники наиболее распространенный тип подшипников. В них применяются шариковые тела качения, которые катятся в беговых дорожках, выполненных на поверхностях наружных колец (обойм), и заключены в штампованные или механически обработанные или синтетические (полимерные) сепараторы. Благодаря точечному контакту между шариками и беговой дорожкоймомент трения у такого типа подшипников не велик, поэтому они могут развивать большие скорости вращения.

Иллюстрация: SNR

Элементы шарикового подшипника

По воспринимаемой нагрузки шариковые подшипники классифицируются на:

а - открытый однорядный подшипник стандартной конструкции,

б - открытый однорядный подшипник со сферическим наружным кольцом ,

в - открытый однорядный подшипник с утолщенным наружным кольцом ,

г - открытый двухрядный подшипник стандартной конструкции

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции шариковых радиальных подшипников

а - однорядный радиально-упорный подшипникстандартной конструкции,

б - однорядный подшипник с четырёхточечным контактом ,

в - двухрядный радиально-упорный подшипник ,

г - двухрядный радиально-упорный подшипник типа HUB

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции шариковых радиально-упорных подшипников

П рименение :

радиальные шариковые подшипники - электродвигатели, электробытовая техника, небольшие высокоскоростные редукторы, деревообрабатывающие станки, медицинское оборудование....;

радиально-упорные шариковые подшипники - станочные шпиндели, электродвигатели, насосы...;

с четырёхточечным контактом - редукторы ...

Отличительной особенностью этого типа подшипников является применение в качестве тел качения цилиндрических роликов, заключенных в сепараторы, изготавливаемых из различных материалов. Предназначены для несения высоких радиальных нагрузок при отсутствии осевых. Повышенная несущая способность роликовых цилиндрических подшипников (в 1.5-2 раза большая, чем одинаковых по размерам шарикоподшипников) обусловлена линейным контактом между роликами и беговыми дорожками.

Иллюстрация: SNR

Элементы роликового цилиндрического подшипника

Роликовые цилиндрические подшипники могут содержать один или несколько рядов тел качения (при этом грузоподъемность увеличивается).

а - однорядный роликовый цилиндрический подшипник,

б - двухрядный роликовый цилиндрический подшипник

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции роликовых цилиндрических подшипников

П рименение :

Большие электродвигатели,

гильотины ,

Мощные редукторы,

Насосы;

Шпиндели металлорежущих станков...

Благодаря применению конических роликов расположенных под некоторым углом к оси вращения подшипника, данный тип подшипников воспринимает комбинированные нагрузки (совместное действие радиальных и осевых сил).

Иллюстрация: SNR

Элементы роликового конического подшипника

В зависимости от условий применения, конические подшипники выпускаются различной конструкции. К примеру, для несения больших нагрузок применяются двухрядные конические роликоподшипники, а для установки в ступицы автомобилей – специальные узлы типа HUB , полностью отрегулированные и смазанные.

а - однорядный роликовый конический подшипник,

б - двухрядный роликовый конический подшипник,

в - двухрядный роликовый конический подшипниктипа HUB

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции роликовых конических подшипников

П рименение :

Косозубые механические передачи,

Осевые буксы железнодорожного транспорта,

ступицы легкового и коммерческого автотранспорта...

У этих подшипников внутренняя поверхность наружного кольца выполнена по сфере, придавая способность самоустанавливаться, что позволяет им работать при значительном перекосе внутреннего кольца относительно наружного, вызванном несоосностью посадочных мест или прогибом вала от действия нагрузок. Двойной ряд тел качения обеспечивает повышенную грузоподъемность и компенсирует отрицательные конструктивные особенности.

Иллюстрация: SNR

Двухрядный самоустанавливающийся подшипник

Данные подшипники, как правило, поставляются с сепараторами из:

стали – для использования в подшипниках общего применения или при работе в условиях высоких температур;

полимеров – для использования в подшипниках общего применения;

латуни – для работы в условиях вибрации.

Элементы двухрядного самоустанавливающегося подшипника

Выпускаются в двух вариантах:

Двухрядные шариковые – воспринимают радиальные нагрузки и работают при повышенных скоростях вращения;

Двухрядные роликовые – воспринимают большие радиальные и осевые нагрузки.

а - д вухрядный самоустанавливающийся роликовый подшипник,

б - д вухрядный самоустанавливающийся шариковый подшипник

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции двухрядных самоустанавливающихся подшипников

П рименение :

Бумагоделательные машины,

Металлургические прокатные станы,

Большие вентиляторы;

Опоры ветряных электрогенераторов;

карьерные машины ...

Использование тонких цилиндрических тел качения (иголок) в игольчатых подшипниках, позволяет снизить радиальные размеры по сравнению с обычными роликовыми цилиндрическими подшипниками и уменьшить себестоимость, при сохранении примерно такой же (или даже большей) несущей способности, однако имеют ограничения по скорости вращения.

Иллюстрация: SNR

Элементы игольчатого подшипника

В настоящее время игольчатые подшипники, являясь одним из самых востребованных типов подшипников (уступая по распространенности только шариковым подшипникам), производятся в различных конструктивных исполнениях. К примеру, когда на узел действуют сразу несколько нагрузок, применяются комбинированные подшипники, в которых игольчатый подшипник комбинируется с другим типом подшипников (либо с радиальным шариковым, либо с радиально-упорным шариковым, либо с упорным цилиндрическим).

Иллюстрации: SNR

а - однорядный игольчатый подшипник,

б - комбинированный игольчатый подшипник

Некоторые конструкции игольчатых подшипников

П рименение :

Редукторы,

двигатели внутреннего сгорания ,

системы рулевого колеса,

тормозные системы,

опоры осей,

двигатели для моторных лодок,

электроинструмент,

копировальная техника,

факсовые аппараты,

агрегаты для продвижения бумажного листа,