Подшипник качения с неподвижным внешним кольцом
Подшипник — это техническое устройство, являющееся частью опоры, которое поддерживает вал, ось или иную конструкцию, фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качание или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку на другие части конструкции.
Опора с упорным подшипником называется подпятником.
Основные типы подшипников[]
- подшипники качения
- подшипники скольжения
- газостатические подшипники
- газодинамические подшипники
- гидростатические подшипники
- гидродинамические подшипники
- магнитные подшипники
Основные типы, которые применяются в машиностроении — это подшипники качения и подшипники скольжения.
Подшипники качения[]
Общие сведения[]
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 (допускают 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
Подробнее о типах подшипников [1]
Примеры[]
Условные обозначения подшипников в мире[]
Необходимо учитывать, что различные производители по своему маркируют префиксы и суффиксы подшипников.
SKF[2]
FKL[[5]]
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.
| X | XX | X | 0 | X | X |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
- диаметр отверстия, один знак;
- серия диаметров, один знак;
- знак ноль;
- тип подшипника, один знак;
- конструктивное исполнение, два знака;
- размерная серия (серия ширин или высот), 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.
| X | XX | X | X | XX |
|---|---|---|---|---|
| 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
- диаметр отверстия, два знака;
- серия диаметров, один знак;
- тип подшипника, один знак;
- конструктивное исполнение, два знака;
- размерная серия (серия ширин или высот), один знак.
Знаки условного обозначения:
Слева:
- категория подшипника;
- момент трения;
- группа радиального зазора по ГОСТ 21810;
- класс точности.
Справа:
- 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 таблице 1.
| Тип подшипника | Обозначение |
|---|---|
| Шариковый радиальный | 0 |
| Шариковый радиальный сферический | 1 |
| Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами | 2 |
| Роликовый радиальный сферический | 3 |
| Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами | 4 |
| Радиальный роликовый с витыми роликами | 5 |
| Радиально-упорный шариковый | 6 |
| Роликовый конический | 7 |
| Упорный или упорно-радиальный шариковый | 8 |
| Упорный или упорно-радиальный роликовый | 9 |
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[]
Коренной подшипник скольжения, коленвала двигателя с заливкой баббитом.
Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный 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 и 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.
Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).
В зависимости от формы подшипникового отверстия подшипники скольжения разделяют на:
- одно- или многоповерхностные;
- 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 направлению восприятия нагрузки различают радиальные и осевые (упорные).
Мехатронные подшипники[]
Мехатронные подшипники — разновидность подшипников со встроенной электронной частью (специальные датчики и энкодер)[6]. Применяется с начала 90-х гг. 20-го века.
В зависимости от комбинаций различных датчиков различают три поколения мехатронных подшипников:
- содержащие датчик скорости вращения;
- содержащие датчик позиционирования, позволяющий измерить: угловое положение, скорость, направление вращения, количество оборотов;
- содержащие датчик моментов[7].
Такие подшипники находят свое применение в автомобилестроении и промышленности.
Первой мехатронной разработкой, получившей широкое распространение, стали подшипник ASB® (Active Sensor Bearing) фирмы SNR, который представляет собой автомобильный ступичный подшипник с интегрированным датчиком скорости.
Основными преимуществами подшипника ASB® являются:
- возможность измерения скорости вращения колеса при скоростях близких или равных нулю;
- уменьшение габаритов и веса ступичного узла;
- упрощение монтажа и установки подшипника;
- унификация компонентов.
См. также[]
- Стандарты подшипников
Ссылки[]
Шарик и подшипник
On-line расчёт подшипников качения по ГОСТ 18854-94 и ГОСТ 18855-94 с оформлением отчета
Литература[]
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.. — М.: Машиностроение., 2001. — ISBN 5-217-02962-5
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Подшипник. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .