Виды подшипников: назначение, конструкция и таблица размеров

12 02 2017     
admin      
Пока нет комментариев

Что такое подшипник

Подшипник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.

То есть подшипник — это опора, которая воспринимает нагрузки и допускает относительное перемещение частей механизма в требуемом направлении.

По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

Виды подшипников

В чем разница между подшипниками качения и подшипниками скольжения

В подшипниках качения главенствующую роль играет трение качения, т.к. трение скольжения между сепаратором и телами качения, как правило, невелико. Поэтому в подшипниках качения, по сравнению с подшипниками скольжения, наблюдаются значительно меньшие потери энергии, а также меньший механический износ.

Широкое применение подшипников качения обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с подшипниками скольжения меньшим моментом сопротивления вращению, особенно в начале движения, а также при малых и средних частотах вращения; большей несущей способностью на единицу ширины подшипника; полной взаимозаменяемостью; простотой эксплуатации; меньшим расходом смазочных материалов и цветных металлов; более низкими требованиями к материалам и термообработке валов.

Подшипники качения

Преимущества подшипников качения

  1. сравнительно малая стоимость вследствие массового производства
  2. малые потери на трение и незначительный нагрев при работе
  3. высокая взаимозаменяемость, что облегчает монтаж и ремонт машин при эксплуатации
  4. малый расход цветных металлов при изготовлении и смазочного материала при эксплуатации
  5. малые осевые размеры

Недостатки подшипников качения

  1. большие радиальные размеры
  2. чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам
  3. большая сопротивляемость вращению, шум и низкая долговечность на высоких скоростях вращения.

Подшипники качения состоят из:

  • наружного и внутреннего колец с дорожками качения,
  • тел качения (шариков или роликов),
  • сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.


Сепаратор отделяет тела качения друг от друга и удерживает их на равном расстоянии. Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Сепараторы разделяют и направляют тела качения. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом кроме трения качения возникает трение скольжения, увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты.

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 качестве тел качения используют шарики или ролики. Ролики могут быть тонкими и длинными, так называемые игольчатые ролики.

На что влияет разный тип тел качения?

Роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие радиальные нагрузки, чем шариковые.

В то же время быстроходность роликовых подшипников ниже, чем шариковых, однако разница незначительная. Подшипники роликового типа обязательно требуют координации осей мест, на которые осуществляется посадка. Когда данный фактор обеспечить невозможно, появляется кромочное давление на дорожки, осуществляющие качение, что оказывает негативное влияние на качество данных подшипников.

Применение игольчатых подшипников  позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках.

Виды подшипников

качения

По виду тел качения

  •  Шариковые
  • Роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные)

По типу воспринимаемой нагрузки

  • Радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается).
  • Радиально-упорные, упорно-радиальные. Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала. Часто нагрузка вдоль оси только одного направления.
  • Упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается).
  • Линейные. Обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно. Встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники.
  • Шариковые винтовые передачи. Обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения.

По числу рядов тел качения

  • Однорядные
  • Двухрядные
  • Многорядные

По чувствительности к перекосам (по способности компенсировать несотносность вала и втулки):

  • несамоустанавливающиеся, допускающие взаимный перекос колец до 8′.
  •   самоустанавливающиеся, допускающие взаимный перекос колец до .

По материалу тел качений:

  • Полностью стальные
  • Гибридные (стальные кольца, тела качения неметаллические. Как правило, керамические)

При покупке подшипника также следует учитывать нагрузочную способность (или габариты) и точность подшипника.

Класс точности регламентирует величины предельных отклонений размеров, формы и расположения деталей подшипника. В зависимости от наличия требований к уровню вибраций, величине момента трения и других дополнительных технических требований подшипники разделяют на три категории — А, В и С. Обычно к подшипникам категории С не предъявляется никаких специальных требований. Следует отметить, что с повышением точности подшипника возрастает его стоимость.

 

Жидкие смазочные материалы (масла) Пластичные смазочные материалы

способы подведения

погружение в масляную ванну- разбрызгиванием

— под действием центробежных сил

— капельное

— масляным туманом

— заполнение смазочным материалом пространства внутри подшипника- герметизированный подшипник с двухсторонним контактным уплотнением с запасом смазки на весь период службы

 Подшипники скольжения

Достоинства подшипников скольжения

  1. надежно работают в высокоскоростных приводах
  2. хорошо воспринимают ударные и вибрационные нагрузки (большая площадь поверхности и демпфирование масляного слоя)
  3. имеют небольшие радиальные размеры
  4. допускают установку на шейки коленчатых валов
  5. имеют относительно простую конструкцию

Недостатки подшипников скольжения

  1. сравнительно большие осевые размеры
  2. требуют постоянного контроля за наличием и качеством смазки
  3. имеют значительные потери на трение в период пуска и при плохой смазке.

Чаще всего, подшипник скольжения состоит из корпуса с цилиндрическим отверстием, куда вставляется втулка из материала с антифрикционными свойствами. В такой конструкции. обычно, предусмотрена также система смазки, которая обеспечивает поступление смазочного материала в зазор между валом и втулкой подшипника.

Рабочие зазоры в подшипниках, работающих со смазкой, рассчитываются на основе гидродинамической теории. При этом, находится минимальная толщина слоя смазки в микрометрах, температура и давление в этом слое, а также расход смазочного материала. Подшипники различной конструкции, с различными значениями скорости вращения цапфы и в разных условиях эксплуатации могут характеризоваться различными типами трения, которое может быть сухим, граничным, гидродинамическим или газодинамическим. Следует заметить, что даже подшипники с гидродинамическим трением при пуске механизма некоторое время работают в режиме граничного трения.

Смазка относится к числу основных факторов, определяющих надежность и срок службы подшипника. Функцией смазки является: обеспечение минимального трения между подвижными частями, отвод избыточного тепла, защита от неблагоприятных внешних факторов. При этом, смазка может быть: жидкой (синтетические и минеральные масла или вода для подшипников из неметаллических материалов); пластичной (смазки с использованием литиевого мыла или сульфоната кальция); твердой (дисульфид молибдена, графит и пр.); газовой (азот или инертные газы). Самыми высокими эксплуатационными параметрами обладают самосмазывающиеся пористые подшипники, которые изготовлены по технологии порошковой металлургии. Такой пористый подшипник, будучи пропитанным маслом, в процессе работы нагревается и смазка выдавливается из пор в рабочий зазор на трущиеся поверхности. В нерабочем состоянии такой подшипник остывает и смазка снова уходит в его поры.

В зависимости от допустимого направления рабочих нагрузок, подшипники разделяют на осевые (упорные) и радиальные.

Источники ru.wikipedia.org

http://megaobuchalka.ru/5/20226.html

http://www.studmed.ru/docs/document27178?view=9

© 2019 Робототехника для начинающих · Копирование материалов сайта без разрешения запрещено
Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru

Шариковый подшипник

Наиболее распространенные радиальные подшипники используется в механизмах с прямозубыми шестернями, в которых нет осевых нагрузок.  Шариковые подшипники при одинаковых размерах и большей частоте вращения имеют наименьшие трение. Пример: 305 подшипник шариковый радиальный выпускаются по ГОСТ 3478-79.

Радиально-упорный шариковый подшипник

В передачах, где вместе с радиальной нагрузкой присутствует осевая нагрузка, устанавливаются радиально упорные подшипники. Пример: 36206 подшипник шариковый радиально упорный ГОСТ 3478-79

Роликовый подшипник

Роликовые подшипники способны выдерживать большую нагрузку по сравнению с шариковыми. Поэтому при выборе подшипника учитываются нагрузки воспринимаемые подшипниками. Пример: 2019 подшипник роликовый радиальный однорядный без бортов на наружном кольце ГОСТ 3478-79.

Двухрядный роликовый подшипник

Для тяжело нагруженных передач применяют подшипник двухрядный, который работает с большими нагрузками. Увеличенный коэффициент трения двух рядных подшипников не позволяет работать при больших оборотах. Пример: 3182108 роликовый двухрядный подшипник без внешнего кольца ГОСТ 7634-75.

Игольчатый подшипник

Узлы, где из-за больших габаритов установка роликовых подшипников невозможна, устанавливают игольчатые подшипники. Конструктивно подшипники выпускаются со штампованной наружной обоймой, шейка вала играет роль внутренней обоймы, в отдельных случаях подшипник состоит из набора роликов, которые устанавливаются в корпусе. Пример: подшипник НК 121610 с одним наружным штампованным кольцом ГОСТ 4060-78.

Конические подшипники

В косозубых передачах устанавливаются шариковые, а в передачах с коническими шестернями конусные подшипники. Устанавливаются подшипники в паре зеркально. Способ установки зависит от направления нагрузки и крепления в корпусе подшипника и на валу. Угол конуса в конических подшипниках определяется от расчетной нагрузки. Пример: 2019 подшипник роликовый с коническими роликами одинарный ГОСТ 3478-79.

Модификация таких подшипников — ступичные подшипники автомобилей, работающие при ударных нагрузках и больших оборотах. Долголетний опыт эксплуатации автомобилей без замены подшипников говорит о прочности и долговечности ступенчатых подшипников. Пример: подшипник ступицы роликовый конический номер в каталоге производителя 4Т-32309 производитель NTN-SNR устанавливаются на ступицы автомобилей MAN, Iveco, DAF, MMC Truck.

Упорные подшипники

Упорные подшипники

Упорные подшипники устанавливаются при больших нагрузках на ось и небольших оборотах. Выпускаются такие подшипники одно и двух рядные, шариковые или роликовые. Применяются только совместно с другими подшипниками. Пример: 2019 подшипник упорный шариковый ГОСТ 3478-79.

Сферические подшипники

Сферические подшипники устанавливают в механизмах, где невозможно обеспечить точность установки подшипников в подшипниковых опорах. Конструкция подшипников допускает смещение относительно друг друга внутренней и наружной обоймы. Наружная обойма подшипников с внутренней стороны не имеет канавок, а выполнена в форме сферы, которая не препятствует повороту наружной обоймы на небольшой угол. Другое название этих подшипников самоустанавливающиеся подшипники или самоцентрирующиеся подшипники. Пример: 2019 подшипник шариковый сферический двухрядный с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца ГОСТ 28428-90.

Термостойкие подшипники

Для отдельных узлов, работающих при постоянной температуре +1000С и выше, выпускают специальные высокотемпературные подшипники, которые имеют зазоры с учетом температурных расширений. Материал для изготовления подшипников работающих в агрессивных средах и высоких температурах выбирается из жаростойких сталей или изготавливают подшипники из нержавеющей стали. При переменной температуре с большим перепадом значений применяются керамические подшипники, у которых нет температурных расширений. Пример: подшипник 32008 X1WC керамический конический роликовый.

Плавающий подшипник

Валы, в насосных установках для перекачки жидкостей с температурой близкой к температуре кипения, увеличиваются в длину за счет температурных расширений. В таких механизмах устанавливают плавающие подшипники. Для этого один подшипник фиксируют в корпусе, а другой подшипник крепят на валу. При увеличении или уменьшении длинны вала подшипник сдвигается на величину температурного расширения вала.

Скоростные подшипники

Скорость вращения это одна из основных характеристик работы подшипника. Существует зависимость, чем подшипник больше, тем меньше допустимые обороты.

Поэтому высокоскоростные подшипники имеют небольшие габариты и устанавливаются в медицинской технике, электротехнике. Миниатюрные подшипники с размерами до 30мм выпускают для приборостроения, робототехники, стоматологического оборудования.  Самый маленький подшипник имеет размеры внутренней диаметр обоймы 1 мм и шириной 1,6 мм, номер 1006094 подшипник шариковый радиально упорный однорядный ГОСТ 831-75.

Шпиндельный подшипник

Шпиндельный подшипник

На шпиндели станков для получения точности и чистоты обработки деталей устанавливаются спереди шпиндельные подшипники, которые регулируются за счет конического отверстия внутренней обоймы. Пример: 3182116 подшипник роликовый радиальный с коническим отверстием с бортами на внутреннем кольце ГОСТ 7634-75.

Высокоточные подшипники

Для изготовления инструментов, в точном машиностроении и других областях применяются прецизионные подшипники. К этим подшипникам повышенные требования к допустимой скорости вращения, точности, вибрации, шуму. Они относятся к высокооборотистым подшипникам.

Закрытые подшипники

Где невозможно обеспечить защиту подшипника от грязи и инородных тел применяются подшипники с закрытого типа. Закрытые подшипники выпускают с защитой с одной стороны. Пример 60305 подшипник шариковый радиальный однорядный с защитной шайбой с одной стороны ГОСТ 7242-81.

С двух сторон 80206 подшипник шариковый однорядный радиальный с защитой с двух сторон ГОСТ 7242-81. С сальниковым уплотнением 180207 подшипник шариковый однорядный радиальный с уплотнениями ГОСТ 8882-75. Подшипники, закрытого типа поставляются с заводской смазкой, обеспечивающей долговечность работы подшипника.

Фланцевые подшипники

Фланцевые подшипники (подшипниковые узлы)

Фланцевые подшипники (корпусные) встроены в узел механизма. Достоинство такого подшипника в сокращении срока замены, уменьшении простоя, но при этом цена такого подшипника выше. Подшипники с фланцем изготавливаются по типоразмерам и применяются в автомобилестроении. Пример: 480205 подшипник шариковый радиальный однорядный с двумя уплотнениями с широким внутренним кольцом и сферической наружной поверхностью наружного кольца ГОСТ 24850-81 применяется ведущий вал снегохода Тайга.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения применяются в машиностроении, автомобилестроении, при изготовлении узлов гребных винтов на кораблях. Способны выдерживать большие нагрузки при больших оборотах, плавность и точность хода. Обязательное условие эксплуатации наличие смазки. К разновидностям этих подшипников относятся шарнирные подшипники или шаровые подшипники применяются в рулевых тягах автомобилей. Пример: подшипник ШСШ25К подшипник шарнирный подвижный с канавкой для смазки.

Опорные подшипники

В узлах механизмов, с большими статическими и динамическими нагрузками при маленьких оборотах применяются опорные подшипники. Пример опорного подшипника саленблок автомобиля.

Подшипник линейного перемещения

Для линейных перемещений узлов в механизмах, где не возможно применение подшипников качения, к примеру, каретки токарных станков, используются линейные подшипники.