Основные типы подшипников и сферы их применения. Как работает подшипник


Устройство подшипника - как он устроен?

Идея создания колёсного подшипника настолько же древняя, насколько, наверное, и само колесо. А всё благодаря тому, что подшипник обеспечивает способность свободного качения без каких-либо разрушительных последствий износа и трения во время движения. В данной статье будут определены и обсуждены отдельные элементы подшипника. Также мы рассмотрим и виды подшипников. Независимо от того какой формы и какого типа тот или иной подшипник, все они служат одной основной цели, а главным компонентом в них являются ролики, шарики и цилиндрики.

Что такое подшипник?

Подшипник – это изделие, которое поддерживает вал, ось, а также любую другую подвижную конструкцию, которое обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение с минимальным сопротивлением, что передаёт нагрузку от движущегося узла на другие элементы конструкции. Но не всем известно о том, что подшипники вокруг нас повсюду, как в быту, так и во всех промышленных отраслях. И тем более далеко не всем известно насколько важно диагностировать состояние подшипников, правильно их выбирать, монтировать и обслуживать.

Зачастую, именно неправильная установка подшипника способствует его неожиданному выходу из строя и как следствие – авария, если подшипник колёсный или ступичный. Так же и на промышленном производстве могут возникнуть опасные аварийные ситуации, из-за нефункционирования такой, казалось бы, маленькой и незначительной детали, как подшипник. Например ситуация, возникшая в связи перебоями в вентиляции на опасных производствах.

Виды и типы подшипников

Шарикоподшипники

Главной отличительной особенностью устройства шариковых подшипников являются сами шарики, естественно. Это самый распространённый вид подшипников. Они часто используются в автомобилях, электродвигателях, инвентаре для спорта и бытовой технике. Основатель немецкой компании «FAG», производящей шариковые и роликовые подшипники, изобрёл технологию массовой обработки шаров. Так как их сферическая форма позволяет шарикам вращаться свободно во всех возможных направлениях, они имеют возможность обработки как радиальных так и осевых нагрузок.

Но, в силу своей идеально круглой формы у таких шарикоподшипников очень маленькая площадь контакта. В силу такой особенности их применяют в тех местах автомобиля, где нагрузка самая маленькая, а также они не подлежат сильному давлению и ударам с толчками от воздействий, обусловленных дорожным покрытием. Если возникает необходимость применения шариковых подшипников для больших нагрузок, тогда подразумевается увеличение диаметра шарика, в следствии чего подшипник конструктивно в разы увеличивается в размерах пропорционально диаметрально.

Роликовые подшипники

Такие механизмы сконструированы из деталей цилиндрической формы, имеющих идентичный диаметр по всему их периметру. Любая нагрузка, что оказывается на них радиально, распространяется по наиболее широкой точке контакта, чем у шариковых подшипников, поэтому они прекрасно подходят для многих тяжёлых эксплуатационных условий. Недостатки прямых роликовых подшипников выражены их формой. Она не позволяет им принимать на себя серьёзные осевые нагрузки. В узлах подшипников с небольшим диаметром вала используются прямые роликоподшипники, которые зачастую используются в труднодоступных местах, например, как коробка передач.

Конические подшипники

Данные механизмы состоят из роликов, но в отличие от предыдущих цилиндрических, ролики имеют конусообразную форму. Конические ролики в подшипниках необходимы для принятия на себя высокой радиальной или осевой нагрузки. Также они способны выдерживать мощные удары. Такие подшипники зачастую применяются внутри колёсных ступиц. Некоторые автомобильные производители используют зеркальное расположение двух подшипников в одном, то есть конические ролики обращены в противоположные стороны.

Устройство, состав, детали и элементы подшипника

Обойма является металлическим кольцом с гладкой внешней и внутренней, по которой происходит вращение, поверхностью. Наружная обойма подшипника в автомобилях современности всё чаще играет роль ступицы, что означает замену всего узла подшипника, а не того подшипника, который, как всем нам уже привычно, должен быть запечатан внутри неё. Если Вы столкнулись с составным подшипником, в состав которого входит внутренняя обойма и сепаратор с шариками, отдельная наружная обойма и сальник, то есть такие люди, которые могут упростить замену, не демонтируя наружной обоймы, запрессованной в ступицу.

Повторное использование старой обоймы категорически запрещено, даже в том случае, если она находится в прекрасном состоянии, на первый взгляд. Вы корректно это не определите на глаз, а с ресурса нового подшипника просто снимите половину таким поступком. Вышедший из строя старый подшипник означает тот факт, что все его элементы износились вышли из строя.

Сепаратор подшипника – это специальная обойма своеобразной формы. Она имеет перфорацию по всей площади составляющих элементов подшипника – роликов и шариков. Это своеобразная клетка, которая представляет собой внутреннюю поверхность с вращающимися подшипниками. Подшипниковые сепараторы, как правило, отдельно приобрести нельзя, ведь они являются основой подшипника. Сальник подшипника – это прокладка из закалённой резины кольцеобразной формы.

Сальник ещё имеет своё второе неправильное название – пыльник. Он предназначается для того, чтобы закрывать ту часть подшипника, из которой может вытечь смазка или попасть вода. А ведь пыльник подразумевает только защиту от пыли. Эти уплотнительные элементы также подвергаются износу со всеми остальными частями подшипника, поэтому они также должны заменяться вместе со всем. Если в Вашем автомобиле подшипник или целый подшипниковый узел с отсутствием резинового уплотнителя или он не поставляется в комплекте, советуем приобрести его отдельно и заменить.

Ступица колеса представляет собой литой или выкованный металлический элемент, к которому крепится автомобильное колесо. Колёсные подшипники находятся, как правило, в самой ступице колеса, это обеспечивает ему свободное вращение вокруг своей оси. Такие подшипники зачастую называют ступица-подшипник. Такие подшипники продаются только в коллаборации со ступицей, то есть целым узлом, что облегчает замену и исключает неправильную установку.

Смазка подшипников – это высокотехнологичный продукт на нефтяной или синтетической основе, который предназначается для смазывания подшипниковых поверхностей в местах постоянного сильного трения. В отличие от моторного и трансмиссионного масел, эта смазка не теряет своей густоты и вязкости даже при экстремальных температурах. В силу своей сильной вязкости не предназначается для работы на поверхностях с минимальными зазорами. Во время выполнения работ по ремонту должна использоваться исключительно чистая смазка. Если она была оставлена на хранение на открытом воздухе в открытой банке, то пыль и грязь осядут на ней, как на магните. А слой из таких инородных микротел – очень большая угроза для нового подшипника.

В чём разница между колёсным и ступичным подшипниками?

Немного сложно воспринимать на слух всю терминологию подшипников. Да, мы согласны, но зато видны различия между полноприводнысм, заднеприводными и переднеприводными автомобилями. Всё зависит от того, какие колёса являются ведущими.

Так, например, подшипники для ведущих колёс называются ступичными, независимо от того, какой привод в автомобиле. Эти подшипники вмонтированы на ступицу вала, который вращает внутреннюю ось подшипника. Подшипники на ведомых же осях, будь то задняя или передняя, называются колёсными. Они установлены между колёсной ступицей и обычным валом большого рычага. Автомобили с полным приводом оснащаются четырьмя ступичными подшипниками. Но вот интересно то, что независимо от того какой подшипник необходим колёсный или ступичный, подразумевается одна и та же деталь.

Замена подшипника

Произвести замену ступичного подшипника можно как своими руками, так и на специализированных станциях технического обслуживания. Но скажем сразу, что особой сложности в данной процедуре нет и собственноручная замена будет финансово оправданной и не сильно затратной по времени. Итак рассмотрим замену подшипника на примере передней ступицы автомобиля. Полезно знать! Замену подшипника можно произвести даже без съёмника ступицы. А ведь это прекрасно облегчает задачу, ведь в конце замены не нужно будет делать сход развал, потому что он попросту не собьётся.

1. Сначала прибегаем к помощи домкрата и поднимаем переднее колесо. Затем обычным накидным ключом откручиваем гайку с гранаты и болты с самого колеса. Если гайка слишком затянута или поедена коррозией, при её откручивании Вы можете столкнуться с некоторыми проблемами. Для того, чтобы она поддалась, нужно её слегка просверлить сбоку до резьбы. Затем зубилом, желательно тупым, раскройте. Вот гайка и с лёгкостью открутилась.

2. Итак, болты и гайки сняты, принимаемся за демонтаж колеса. Важно! Чтобы автомобиль не соскочил с домкрата, подложите под его днище крепкие пеньки. Колесо сняли, приступаем к отделению шаровой от передней стойки.

3. Открутите два болта на 17 и аналогичные болты с тормозного суппорта. Болты открутили, детали расслабили, хорошо. Далее следует потянуть стойку и с лёгкостью вытащить гранату со ступицы.

4. После этого снимите тормозной диск, аккуратно сбивая молотком, ударяя по его краям, одновременно прокручивая. Затем сбейте зубилом обойму подшипника.

5. После проверьте состояние ступицы, чтобы убедиться в том, не стоит ли проводить её замену. Ведь подшипник на испорченной ступице будет совсем слабо держаться или не держаться совсем и колесо будет разболтано.

6. Седло подшипника тщательно протрите до блеска и вставьте стопорное кольцо. Теперь можно и новый подшипник вставить. Вставляйте и ровняйте подшипник в ступичное седло, совершив несколько несильных ударов молотком по кругу. Затем возьмите крепкий металлический штырь и наставьте его на внутреннюю обойму подшипника. Сильными ударами вбейте её в ступицу и вставьте штопор. Осталось лишь вставить гранату в ступицу.

7. Затяните гайку на гранате, только без шайбы, тем самым образом затягивая ступицу в подшипник. Открутите гайку и подложите теперь шайбу. Теперь гайки можно затягивать достаточно туго и крепко.

8. Сборка происходит в противоположной разбору последовательности.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

Подшипники: виды, размеры, стандарты, маркировка

Подшипники — одно из ключевых изобретений, которое определило путь развития промышленности. Самый простой подшипник состоит из двух колец, вставленных одно в другое и предназначенное для поддержания и направления вращающегося вала.

Основные типы

Все подшипники могут быть разделены на две основные группы – подшипники качения и скольжения. Конструкция первых состоит из

  • двух колец – внешнего и внутреннего;
  • шариков;
  • сепаратора, в котором установлены шарики.
  • Подшипники скольжения имеют следующую конструкцию:
  • внешняя обойма;
  • внутренняя обойма, выполненная из материала с низким коэффициентом трения, например, тефлон (фторопласт).

Задача, которую призваны решать подшипники любого типа – это снижение трения между вращающимся и стационарными узлами агрегата. Это необходимо для снижения потерь энергии, нагрева и износа деталей, вызываемыми силой трения.

Подшипники скольжения

Сферические подшипники скольжения

Этот узел обычно выполняют в виде массивной опоры, изготовленной из металла. В ней проделывают отверстие, куда вставляют втулку или вкладыш, выполненный из материала с низким коэффициентом трения.Для повышения эффективности работы этого узла и снижения трения в него вводят жидкую или плотную смазку. Это приводит к тому, что вал отделяется от втулки пленкой маслянистой жидкости. Эксплуатационные параметры подшипника скольжения зависят от следующих параметров:

  1. Размера элементов, входящих в этот узел.
  2. Скоростью вращения вала и размера нагрузок, приходящихся на него.
  3. Густотой смазки.

Для обеспечения смазывания подшипника можно использовать любую вязкую жидкость – масло, керосин, эмульсии. В некоторых моделях подшипников скольжения для смазки применяют газы. Кроме, перечисленных материалов применяют и твердые, иногда их называют консистентные, смазки.

В некоторых конструкциях подшипников предусмотрена принудительная система смазки.

Подшипники качения

Внешний вид подшипника качения

В подшипниках этого типа трение скольжение подменяется трением качения. Благодаря такому решению происходит существенное снижение трения и износа.Подшипники качения имеют разнообразные конструкции и размеры. В качестве тел вращения могут быть использованы шарики, ролики, иголки.

Шарикоподшипники

Шарикоподшипники являются самым распространенным типом подшипников. Он состоит из двух колец, между которыми устанавливают сепаратор с предустановленными шариками определенного размера. Шарики перемещаются по канавкам, которые, при изготовлении тщательно шлифуют. Ведь для полноценной работы подшипника необходимо, чтобы шарики не проскальзывали, и при этом у них была существенная площадь опоры.Сепаратор, в который устанавливают шарики, обеспечивает их точное положение и исключает какой-либо контакт между ними. Производители выпускают изделия, которые укомплектованы двухрядными сепараторами.

Подшипники этого класса применяют при довольно небольших радиальных нагрузках и большом количестве оборотов рабочего вала.

Роликоподшипники

В подшипниках этого класса в качестве тел вращения применяют ролики различной формы. Они могут иметь форму цилиндров, усеченных конусов и пр. Производители освоили выпуск широкой номенклатуры роликовых подшипников с разными размерами колец и тел вращения.Конический роликоподшипник используют для работы при наличии разнонаправленных нагрузках (осевой и радиальной) и больших оборотах на валу. Конструктивно роликовый подшипник похож на шариковый. Он также состоит из двух колец, сепаратора и роликов. Размеры роликовых подшипников определены в ряде стандартов, которые имеют силу в нашей стране. Например, ГОСТ 8328-75 определяет конструкцию, маркировку и размеры подшипников с короткими роликами. А ГОСТ 4657-82 регламентирует размеры и конструкцию игольчатых подшипников. То есть на каждый вид подшипников существует свой ГОСТ.

Роликовые подшипники: внутреннее устройство Шариковые подшипники: внутреннее устройство

В этих нормативных документах приведены таблицы размеров подшипников, которыми должны руководствоваться конструкторы, при проектировании таких узлов.

Кстати, для облегчения жизни проектировщиков разработаны и успешно применяются справочники подшипников, в которых изложены принципы расчетов подшипниковых узлов, указаны размеры самих изделий и сопровождающих деталей, например, размеры заглушек.

Смазка

Эксплуатационный срок работы подшипников определяется износом тел качения и дорожек, расположенных в кольцах. Для продления срока службы подшипников применяют смазку, она может быть жидкой, например, в коробках передач станочного оборудования, или консистентной (твердой).

Нанесение смазки на подшипник Смазка, нанесенная на подшипник

Кроме износа деталей подшипника, не последнюю роль играет и рабочая температура в узле. Вследствие нее может происходить неравномерная тепловая деформация. Это может привести к повышению частоты проскальзывания, и снижается твердость материала, из которого они изготовлены.

Производители выпускают подшипники с закрытыми сепараторами. В такие изделия еще на стадии производства закладывают твердую смазку, которая гарантировано проработает весь ресурс.

Разновидности подшипников скольжения

Всего размеры и основные характеристики подшипников скольжения, изложены в соответствующих ГОСТ. Всего их насчитывается порядка шести десятков. Например, ГОСТ 11607-82 нормирует требования к разъемным корпусам подшипников скольжения, а ГОСТ 25105-82, предъявляет требования к вкладышам, которые устанавливают в корпуса подшипников скольжения.

Классификация подшипников скольжения

Изделия этого типа можно разделить на следующие основные типы:

  1. Одно- и многоповерхностные.
  2. Со смещением поверхностей.
  3. Радиальные.
  4. Осевые.
  5. Радиально-упорные.

Кроме того, подшипники можно различать по конструкции:

  1. Неразъемные, их называют втулочными.
  2. Разъемные, они состоят из двух деталей основного корпуса и крышки к нему.
  3. Встроенные, по своей конструкции, они составляют единое целое с корпусом механизма.

Нельзя забывать и о количестве точек подачи масла. Существуют подшипники с одним и несколькими клапанами. Кроме, приведенных классов можно назвать еще один – по возможности регулирований подшипника.

Конструкция подшипников скольжения не отличается сложностью. В состав конструкции могут входить два кольца. Одно из них (внутреннее) вращается в процессе работы. Вместо, тел вращения в устройствах этого типа применяют втулки, изготовленные из антифрикционных материалов. Для повышения эффективной работы в подшипники закачивают смазочные материалы.

Существуют два типа подшипников скольжения — гидростатические и гидродинамические. В изделиях первого типа смазка подается от масляного насоса. Вторые в этом плане удобнее, они сами могут выступать в роли насоса. Смазка будет поступать в них за счет разности давления между его компонентами.

Подшипники скольжения могут иметь, сферическое, упорное и линейное исполнения. Первые подшипники применяют в тех узлах, где преобладают низкие скорости вращения вала. Главное достоинство такого исполнения подшипников – это возможность передавать вращение даже при значительных перекосах валов.

Подшипники упорного исполнения применяют для работы там, где преобладают поперечные усилия. Довольно часто их монтируют в турбинах и паровых машинах.

Схема подшипника упорного исполнения Подшипники упорного исполнения

Подшипники линейного исполнения исполняют роль направляющих. Кстати, их особенностью можно назвать их бесперебойную работу даже при постояннодействующих радиальных усилиях.

Подшипник линейного исполнения

Многолетняя, если не многовековая практика использования подшипников скольжения позволяет сделать выводы о достоинствах и недостатках этих конструкций.

  • изделия этого класса обеспечивают надежную работу в условиях высоких скоростей вращения вала;
  • обеспечение серьезных ударных и вибрационных усилий;
  • довольно небольшие размеры;
  • подшипники этого типа допустимо устанавливать в устройствах работающие в воде;
  • некоторые модели позволяют выполнять настройку зазора и, таким образом, гарантируют точность установки оси вала.

Между тем, подшипникам скольжения присущи и определенные недостатки.

  • в процессе эксплуатации необходимо постоянно контролировать уровень смазки;
  • при недостаточной смазке и запуске возникает дополнительная сила трения;
  • более низкий в сравнении с другими классами подшипников КПД;
  • при производстве таких изделий применяют довольно дорогие материалы;
  • при работе, подшипники этого класса могут генерировать излишний шум.

Стандарты подшипников скольжения

Одно из отличий подшипников от других типов деталей, применяемых в промышленности – это то, что они все стандартизированы. Выше было отмечено что на продукцию этого класса действует 60 ГОСТ, и это не считая ТУ и другой нормативной документации.ГОСТ не только нормирует конструкцию и размеры подшипников, но и порядок их обозначения на чертежах, в спецификациях и другой рабочей документации.

Кроме того, ГОСТ на технические условия подшипников регламентирует параметры допусков и посадок, которые обязаны соблюдать производители.

Маркировка

Маркировка подшипников – это параметры, которые показывают рабочие диаметры изделия (внутренний и внешний), конструктивные особенности. Все эти данные закодированы в наборе цифр и буквенных символов. Порядок кодировки, детальная расшифровка регламентирована в ГОСТах на подшипниковую продукцию. Так, кодировка шариковых и роликовых подшипников однорядных приведена в ГОСТ 3189-89.

В закодированном наименовании подшипника содержатся следующие данные:

  • серия ширины;
  • исполнение;
  • тип изделия;
  • группа диаметров;
  • посадочный диаметр.

Кстати, важно понимать, что на территории нашей страны применяют две системы обозначения подшипников – ГОСТ и ISO.

Пример расшифровки маркировки на подшипниках

Маркировка может быть нанесена на одно из колец. Если подшипник закрытого типа то маркировку наносят на уплотнение или защитном кольце.

Классы точности подшипников

Класс точности подшипника – это показатель, который характеризует максимальные отклонения значения размеров подшипника от номинала.

В некоторых устройствах при выборе подшипника потребитель руководствуется ценой на него, а остальные параметры для него не так критичны. В некоторых других случаях потребитель выбирает подшипник исходя из предельной скорости вращения, при которой не будут, проявляются такие явления, как вибрация и пр. Такие довольно жесткие условия предъявляются к изделиям, работающим на транспорте, станочным узлам, робототехнических комплексов.

В машиностроении существует зависимость между точностью обработки и ее стоимостью. То есть, чем точнее деталь, тем больше ее конечная цена.

Разделение подшипников по точности позволяет подобрать такое изделие, которое будет отвечать требованиям, которые предъявляет проектировщик и в то же время с приемлемой для потребителя ценой.

Класс точности описывает точность производства изделий. Для регулировки этого параметры существуют нормативы, определенные в ГОСТ и ISO. В них определены допуски на все размеры – диаметры, ширину, фаски и пр.

Назначение подшипников качения 

Подшипники качения предназначены для поддержки вращающихся валов. Они нашли свое применение в машинах, разного типа, например, в подъемно-транспортных устройствах, технике, применяемой в сельском хозяйстве, судовых двигателях.

Магнитные подшипники

Магнитные подшипники, которые все чаще применяют в различных машинах и механизмах работает на основании принципа магнитной левитации. В результате реализации этого принципа в подшипниковой опоре отсутствует контакт между валом и корпусом подшипника. Существуют активное исполнение и пассивное.

Активные изделия уже в массовом производстве. Пассивные, пока еще находятся на стадии разработки. В них, для получения постоянного магнитного поля применяют постоянные магниты типа NdFeB.

Использование магнитных подшипников предоставляет потребителю следующие преимущества:

  • высокая износостойкость подшипникового узла;
  • применение таких изделий, возможно, в агрессивных средах в большом диапазоне внешней температуры.

Бесконтактный магнитный подшипник

В то же время использование таких узлов влечет за собой некоторые сложности, в частности:

В случае пропадания магнитного поля, механизм неизбежно понесет повреждения. Поэтому для бесперебойной и безаварийной работы проектировщики применяют так называемые страховые подшипники. Как правило, в качестве страховочных применяют подшипники качения. Но они в состоянии выдержать несколько отказов системы, после этого требуется их замена, так будут изменены их размеры.

Создание постояннодействующего, а главное, устойчивого, магнитного поля сопряжено с созданием больших и сложных систем управления. Такие комплексы вызывают сложности с ремонтом и обслуживанием подшипниковых узлов.

Излишнее тепловыделение. Оно обусловлено тем, что обмотка нагревается в результате прохождения через нее электрического тока, в некоторых случаях, такой нагрев недопустим и поэтому приходится устанавливать системы охлаждения, что, разумеется, приводит к усложнению и удорожанию конструкции.

Где используются устройства скольжения

На самом деле сложно найти механизм, в котором не установлены подшипники скольжения. Даже на атомных подводных лодках, на подшипниках этого типа устанавливают гребные валы. Подшипники скольжения нашли широкое применение в станкостроении. В частности, в них устанавливают валы, по которым перемещается суппорт, резцедержатель и другие составные части станка.

Классификация подшипников качения

К подшипникам качения относят:

  • шариковые;
  • роликовые,
  • упорные и многие другие.

Все они характеризуются высокими параметрами износостойкости и возможностью работы в условиях разнонаправленных нагрузок – осевых и радиальных.

Характеристики подшипников качения

К основным характеристикам подшипников качения можно отнести следующие:

Угловая скорость, подшипники качения могут показывать высокие значении этой скорости, особенно если сепараторы выполнены из цветного металла или полимеров.

Перекос вала. Допустимо то, что перекос может достигать от 15’ до 30’. Кроме того, подшипники качения способны воспринимать небольшие осевые усилия. Она не должна превышать 70% от неиспользуемой радиальной грузоподъемности.

Подшипники качения показывают минимальные потери на трение.

Каталог импортных подшипников FAG, INA, SKF, NSK, TIMKEN и др.

В мировой экономике подшипниковая отрасль занимает отдельное место, во много это обусловлено значимостью продукции ей выпускаемой.

В нашей стране такую продукцию выпускают на специализированных подшипниковых заводах. Но, в последнее время существенно увеличен импорт подшипников из рубежа. Их поставляют из разных стран мира – США, КНР, Германии и пр.

Для ознакомления с номенклатурой поставляемой продукции достаточно ознакомиться с каталогами подшипников, которые предлагают потребителям зарубежные производители — FAG, INA, SKF, NSK, TIMKEN и многие другие. Достаточно одного взгляда и можно понять всю величину номенклатуры предлагаемых подшипников.

Но при заказе импортной продукции необходимо понимать, что подшипники, поступающие из-за границы, должны соответствовать требованиям наших нормативов и иметь документы, подтверждающие их качество и безопасность в эксплуатации. Подшипники очень часто поделывают. Рекомендуем покупать подшипники только у авторизированных поставщиков.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

stankiexpert.ru

Как работает подшипник качения

Сложившееся в производстве деление подшипников на модели качения и скольжении позволяет охватить основные типы деталей.

При этом, классификация проведена по типу трения, возникающему в процессе эксплуатации подшипника. Подшипники качения в процессе работы сталкиваются именно с эффектом трения качения. Отсюда и название.

Элементы конструкции подшипника просты. Он состоит из двух колец разных диаметров и тел качения (как правило, шарики или валы). В качестве дополнительных частей применяют специальные сепараторы. Их назначение — обеспечить соблюдение взаимного положения шариков и задать им точное направление. При работе системы, наличие сепаратора позволяет избежать неожиданной блокировки подшипника. Также у такого типа подшипников выше уровень рабочих нагрузок за счёт наличия большего числа тел качения. Хотя работа на высоких частота для таких изделий закрыта — может возникнуть упомянутая блокировка и выход их строя всего механизма.

Подшипники качения гарантируют меньшую потерю полезной энергии при большем сроке пользования. Хот при работе они издают большой шумовой эффект, их использование в целом ряде механизмом незаменимо.

По характеристике механизма подшипники качения относятся к типичным планетарным системам. В таком типе механизмом происходит процесс передачи энергии от одного источника другому телу с помощью налаженной системы точных связей. Внутреннее кольцо подшипника имеет специальный желоб на внешней своей поверхности. Аналогичную форму имеет внутренняя поверхность внешнего кольца, имеющего больший диаметр. Именно по этому желобу перемещаются тела качения (шарики, ролики). При достаточном обеспечении смазочными материалами перенос энергии посредством подшипника происходит с минимальными потерями.

В производстве используют два типа подшипников качения, исходя из открытости системы. Закрытые подшипники имеют больший срок эксплуатации при правильном уходе. Они более простые в обслуживании и не требуют предельного внимания к смазке и механическому воздействию. Открытые варианты гораздо прихотливее к попаданию внешних загрязнителей и могут выйти из строя.

На практике имеют особую ценность подшипники, которые способны скомпенсировать отсутствие соосности валов механизма. Такие подшипники называют самоустанавливающимися. Они более просты в монтаже и наладке и просты в обслуживании.

Принцип работы подшипников качения основан на передачи рабочей нагрузки от одной сопряжённой части конструкции другой с помощью небольших тел качения, заключённых в пространство между контактирующими поверхностями. Это решение оказалось чрезвычайно полезным для многих сфер человеческой деятельности. В ходе развития технология претерпела минимальные доработки, которые в основном были направлены на развитие материалов для смазки и обслуживания механизма.

realpodshipnik.ru

Виды и принцип работы подшипника

 

Подшипниками называются технические устройства, которые являются комплектующими опор вращающихся валов и осей. Они принимают на себя нагрузки, которые испытывают вал или ось, и передают эти нагрузки на корпус, раму и другие несущие части конструкции. При этом принцип работы подшипника заключается также в том, чтобы удержать в пространстве вал, обеспечить качание, вращение или же перемещение по прямой в определенном направлении с минимальной энергопотерей.

Качество подшипников в большой мере влияет на работоспособность, КПД и, соответственно, долговечность автомобиля.

На сегодняшний день наиболее широкое применение нашли такие подшипники:

— контактные, то есть те, которые имеют трущиеся поверхности, их называют подшипники скольжения и качения;

— бесконтактные, у которых нет трущихся поверхностей, — так называемые магнитные подшипники.

Соответственно, контактные подшипники различаются в зависимости от вида трения:

— подшипники скольжения — опорная поверхность вала или оси скользит по поверхности подшипника;

— подшипники качения — используется трение качения шариков, установленных между кольцами, одно из которых подвижное, а другое — статичное.

Подшипник скольжения: принцип работы

Подшипник скольжения состоит из корпуса с цилиндрическим отверстием, в котором вставлен вкладыш или втулка, изготовленная из антифрикционного материала (для этой цели нередко используются цветные металлы), а также смазывающее устройство. Между отверстием втулки и валом имеется зазор, благодаря которому вал может свободно вращаться.

Известно множество конструкций подшипников скольжения — сегментные, самоустанавливающиеся, самосмазывающиеся. Размеры шарнирных подшипников скольжения стандартизированы, и их выпускают сериями на производстве.

В соответствии с конструктивными особенностями и выполняемыми функциями различают три вида подшипников скольжения:

— сферические;

— упорные;

— линейные.

Сферические подшипники применяются при работе механизмов на малой скорости. Они могут работать даже при больших осевых перекосах и умеренных колебательных движениях. Корпус сферического подшипника скольжения может выдержать значительную осевую нагрузку.

Упорные подшипники разрабатывались для радиальных (поперечных) и малых осевых нагрузок. Их с успехом применяют в паровых и турбинных установках.

Линейные подшипники являются своего рода направляющими при линейном перемещении. Они используются при высокой скорости вращения, дают возможность работать в воде, при высокой вибрационной и ударной нагрузке, могут применяться на коленчатых валах, где требуются разъемные подшипники.

Ступичный подшипник

Ступичный подшипник является составляющей подвески. Он обеспечивает минимальное трение при вращении колес, комфортное, бесшумное и легкое движение автомобиля, надежен, имеет большой ресурс.

Ступичные подшипники работают в экстремальных условиях, которые характеризуются большими перепадами температуры, повышенной влажностью, воздействием антигололедных реагентов, высокими динамическими нагрузками — это связано прежде всего с ударами на неровной дороге рулевого управления, привода, тормозов. С этими особенностями эксплуатации связан принцип работы подшипника ступицы.

Специалисты рекомендуют регулярно, при каждом проведении диагностики автомобиля проводить тщательную проверку состояния ступичных подшипников — независимо от интервала, который рекомендует производитель.

Во время осмотра подшипников необходимо уделить внимание качеству вращения колес, которое у радиально-упорных шариковых подшипников не должно сопровождаться люфтами, а коническим роликовым подшипникам, наоборот, все же необходим небольшой люфт.

Кроме того, необходимо следить за уровнем шума, который не должен превышать допустимый. Трение при этом должно быть минимальным.

Поскольку конструкция такова, что часть ступичных подшипников снабжается многополюсным магнитным кольцом, нужно следить, чтобы при хранении или монтаже на подшипники не оказывалось воздействие никаких магнитных полей, поскольку вследствие такого влияния подшипники могут прийти в непригодность.

При монтаже подшипников необходимо учитывать, что полюсное кольцо всегда должно быть направлено по направлению к сенсору датчика оборотов.

gosindex.ru

Принцип работы подшипника | Справочник конструктора-машиностроителя

Подшипники - это технические устройства, представляющие частью опор вращающихся осей и валов.Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на рамку, корпус или иные части конструкции.При этом они необходимы также удерживать вал в пространстве, обеспечивать вращение, шатание или линейное перемещение с наименьшими энергопотерями.От качества подшипников в важной степени зависит коэффициент полезного влияния, работоспособность и долговечность машины.

Robowood_8030.jpg

Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных HDD ( Hard Disk Drive ) дает возможность регулировать скорость вращения шпинделейв широком диапазоне ( до 20 000 об/мин ), уменьшить шум и влияние вибраций на работу устройств, тем самым позволив увеличить скорость передачи данных, обеспечить сохранность записанной информации и срок службы устройства в целом ( до 10 лет ), а также - создать компактнее HDD ( 0, 8 - дюймовые )

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих симптомов : По облику тел качения Шариковые, Роликовые ( игольчатые, если ролики тонкие и высокие ) ;По образу воспринимаемой нагрузки Радиальные ( нагрузка вдоль оси вала не допускается ).Радиально - настойчивые, настойчиво - лучевые.Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала.Часто нагрузка вдоль оси только одного течения.Настойчивые ( нагрузка поперек оси вала не допускается ).Линейные.Обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или нельзя.Встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники.Шариковые винтовые передачи.Обеспечивают сопряжение винт - гайка через тела качения.По количеству линий тел качения Однорядные, Двухрядные, Многорядные ;По способности компенсировать несоосность вала и втулки Самоустанавливающиеся.Несамоустанавливающиеся.

Достоинства подшипников с газовой смазкой.Высоченная скорость вращения — теоретически абсолютная, почти до 150 000 об/мин ( гироскопы — 60 000, электродвигатели — 10 000 — 30 000, центрифуги — 20 000 — 150 000 ).Скорость ограничивается качеством используемых материалов и точностью обработки трущихся поверхностей.Небольшие утраты на трение.Момент трения в основании движения не растет.Износ трущихся поверхностей почти отсутствует.Подшипники могут делать в широком диапазоне температур.Широкие возможности выбора тканей для трущихся поверхностей.Простота конструктивного оформления опор.Бесшумность.Устранена возможность загрязнения подшипников и окружающей сферы.

Схема магнитных опор в электросчетчике показана на кукишей.Узел диска 1 поддерживается в осевом направлении за счет множеств взаимодействия двух кольцевых постоянных магнитов 2 и 3, сделанных из бариевого феррита.Зазор между магнитами 0, 5 мм.На полуосях 4 вращаются графитовые втулки 5, запрессованные в ось подвижной системы.Схема устройства разгрузки подшипников баланса времен с помощью магнитных опор показана на кукишей.Баланс 1 имеет трубчатую ось 2 с двумя каменными втулками 3, через которую изучает высокая стальная проволочка 4.Вес баланса уравновешивается силой взаимодействия двух магнитов 5 и 6.

spravconstr.ru

Основные типы подшипников и сферы их применения

Шариковые подшипники

Шариковый подшипник

Подшипники, где основной деталью являются стальные шарики, считаются самой распространенной деталью в машиностроении. Шарикоподшипник состоит из стальных колец, между которых находится специальная беговая дорожка, где катаются стальные шарики. Так как контакт между шариками и стальными кольцами является точечным, трение между ними практически отсутствует, что дает возможность развивать шарикам довольно большую скорость качения.

Использование шарикоподшипников:

  1. Шарикоподшипники радиальные. Используются в электродвигателях, скоростных редукторах, различных станках, бытовой технике и другом оборудовании.
  2. Подшипники радиально-упорные с шариковой обоймой. Применяются в станкостроительной и машиностроительной отраслях. А также в электродвигателях, насосах и во многих других технических механизмах и узлах.

Роликовые подшипники

Роликовый подшипник

Особенность этих подшипников заключается в применении, для качения, стальных роликов цилиндрической формы, двигающихся в специальной обойме, которая может изготавливаться не только из стали, но и других материалов. Этот вид подшипников работает при высоких радиальных нагрузках без применения на них осевых воздействий.

Благодаря линейному контакту цилиндрических роликов и беговой дорожки, эти подшипники выдерживают нагрузки, которые практически в несколько раза больше, чем способны перенести подшипники, снабженные стальными шариками.

Применяются:

  1. В больших электрических двигателях.
  2. В гильотинах.
  3. В насосах.
  4. В осных парах ж/д. вагонов и остального движущегося состава.
  5. Устанавливаются на шпинделях металлообрабатывающих станков.

Конические подшипники

Конический подшипник

В этом виде подшипников, катающиеся ролики имеют коническую форму и расположены под небольшим углом по отношению к оси, по которой происходит их качение. Это дает возможность подшипнику воспринимать, кроме радиальных нагрузок, еще и осевые.

В зависимости от возможных нагрузок, конические подшипники могут изготавливаться определенной конструкции. Например, для автомобильных ступиц, изготавливаются специальные отрегулированные модули типа HUB, которые собраны из радиально-упорных шарикоподшипников, либо роликовых, конической формы. А для узлов, которые испытывают при эксплуатации большие нагрузки, используются двухрядные роликовые подшипники конической формы.

Используются:

  1. В механических косозубых передачах.
  2. В буксах ж/д вагонов.
  3. В ступицах автомобильного транспорта.

Самоустанавливающиеся двухрядные подшипники

Самоустанавливающийся подшипник

У этого типа подшипников, верхнее наружное кольцо сферической формы, и благодаря этому, они способны самостоятельно поддерживать требуемое положение. Это особенно важно при перекосе крутящегося вала по отношению к корпусу подшипника. Благодаря такой удачной конструктивной особенности, этот вид подшипников довольно успешно используется практически во всех механизмах, узлы которых испытывают огромные радиальные и осевые двухсторонние нагрузки.

Подшипник игольчатый

Игольчатый подшипник

У этих подшипников, качение обеспечивается при помощи тонких цилиндрических роликов (иголок). Это позволяет намного понизить радиальное значение подшипника, но при этом ограничить скорость его вращения, и уменьшить, в некоторой степени, его стоимость. Из-за ограничения скорости качения, игольчатый подшипник не рекомендуется устанавливать на механизмы, работающие на высоких скоростях.

Но на сегодняшний день, игольчатые подшипники по востребованию потребителей, уступают только шарикоподшипникам. При этом производители начинают выпускать комбинированные подшипники, которые создаются на основании конструкции игольчатых подшипников.

Используются в самых различных сферах.

Упорные шарикоподшипники

Упорный подшипник

Это разновидность широко известных шариковых подшипников. Этот тип предназначается для узлов, воспринимающих только осевую нагрузку.

Используются в домкратах, в различных валах, установленных вертикально, металлорежущих станках.

mechanicuz.ru

Подшипник качения | Основные особенности, классификация, устройство, диагностика и ремонт подшипников качения

Основные особенности и устройство

Подшипник качения (жирный) используется в качестве опоры вращающихся частей механизмов или машин.

Конструкция этого типа подшипника включает в себя два кольца – внутреннее, которое надевается на цапфу вала, и наружное,  тела качения и сепаратор, который разделяет между собой тела качения и направляет их движение.

По форме тел качения, которые  применяются, подшипник качения (жирный) может быть шариковым или роликовым.

Подшипники качения и скольжения имеют между собой принципиальное различие: в подшипнике качения (жирный) (см. рис. 1) работа происходит  в условиях трения качения, а  в подшипнике скольжения преобладающим видом трения является трение скольжения.

 

Рис. 1. Подшипник качения (жирный)

 

На наружной стороне внутреннего кольца и на внутренней стороне наружного кольца выполнены дорожки качения, при этом их геометрическая форма зависит от типа тел качения, применяемых в данном подшипнике. В некоторых случаях подшипник изготавливается с использованием одного кольца, тогда дорожка качения находится прямо на валу или на поверхности детали.  Иногда конструкция подшипников качения не предусматривает наличия сепаратора.  Применение подшипников качения без сепаратора  (см. рис. 2) предпочтительно в тех случая, когда необходимы малые радиальные габариты.

 

 

Рис 2. Подшипник качения (жирный) без сепаратора.

Такие подшипники имеют большее количество тел качения, за счёт этого сила трения увеличивается, таким образом, происходит снижение предельной частоты  вращения  и обеспечивается большая грузоподъёмность подшипника качения.

Назначение по типу нагрузки

В зависимости от назначения подшипники качения подразделяются на четыре группы. Подбор подшипников качения должен происходить  с учётом типа нагрузки. Радиальные однорядные подшипники используются для восприятия радиальных осевых нагрузок. Радиально-упорные используются в случае комбинированных нагрузок, т. е. радиальных и осевых. Упорно-радиальные используются в тех случаях, когда преобладают в основном осевые нагрузки и присутствуют незначительные радиальные.

Этот вид подшипника качения используется сравнительно редко.  Упорный подшипник качения (жирный) применяется только для осевых нагрузок.

Выбор подшипников качения должен проводиться с учётом множества параметров, в числе которых – точность подшипника качения, величина fnp, долговечность и статическая грузоподъёмность.

Наряду со многими другими характеристиками, грузоподъёмность подшипника качения, пожалуй, один из наиболее важных параметров.  При выборе подшипников инженерные работники руководствуются обычно специальными изданиями, например, очень полная номенклатура с указанием особенностей применения, множеством характеристик приведена в издании «Подшипники качения. Справочник», издательство «Металлург», год 1984.

Есть ещё один очень хороший каталог подшипников качения  авторов Черменского и Федотова. Здесь рассмотрено все характеристики подшипников качения,  маркировка подшипников качения, рассмотрены тела качения, особенности проектирования подшипникового узла, рекомендации по выбору подшипника качения,  приведены таблицы условных обозначений подшипников качения, рассмотрены новые перспективные направления в разработке, вопросы выбора посадки подшипников качения, в том числе подшипники  качения бейзельман.  В общем, книга является неоценимым пособием, как для инженеров, так и для тех, перед кем встала необходимость подобрать подшипники качения.

Смазочные материалы

Очень важно учитывать такой момент, как смазка подшипников качения. Недостаточная смазка, или смазка некачественным смазочным материалом может стать причиной того, что любой подшипник качения выйдет из строя очень скоро.

В настоящее время существует очень большой ассортимент смазок для самых разных типов подшипников качения. Применяются как жидкие, так и твёрдые и пластичные смазочные материалы, но наиболее широко применяются пластичные, так как они обеспечивают наиболее благоприятные возможности для работы механизма.

Существуют разные смазки для различных условий работы подшипников:

  • Смазки универсальные пластичные;
  • Смазки для высоких и экстремально высоких температур;
  • Смазки пластичные для низких температур;
  • Смазки пластичные для высокооборотных подшипников;
  • Смазки, предназначенные для подшипников, работающих в условиях высоких и экстремально высоких нагрузок;
  • Смазки для пищевой промышленности;
  • Смазки специально для химически агрессивной среды;
  • Смазки пластичные противошумные;

Использование правильно подобранных масел обеспечивает хорошее отведение тепла, стабильность работы, способствует очищению подшипника качения (жирный) от продуктов, образующихся в процессе износа.

Классификация

Классификация подшипников качения по точности регламентируется классами. Во всех  странах мира для обозначения  класса точности подшипников качения используется единый стандарт, при этом класс указывают слева через тире.

Разработанный в нашей стране на подшипники качения ГОСТ 3395 обозначает типы подшипников качения и их конструктивные особенности.

По техническим требованиям роликовые и шариковые подшипники качения должны соответствовать ГОСТу 520.

Допуски и посадки подшипников качения  должны соответствовать ГОСТ 3325-85

Таблица 1.

Поля допуска на диаметры отверстий корпусов подшипников качения и посадочных валов

Квалитеты Поля допусков для отклонений
e f g H J s j K m n p r
Для вала
3 H 3 J s 3
4 g4 H 4 J s4 k4 m4 n4
5 G*5 H*5 J s5 (j*5) K*5 M*5 N*5 p5
6 f6 G 6 H 6 J s6 (j*6) K6 M6 N6 P*6 R*6
7 f7 H*7 r7
8 e8 f8 h8
9 (e9) f9 h9
10 (h20)

 

 

Квалитеты Поля допусков для отклонений
e f g H J s j K m n p
Для отверстия корпуса
3    
4 g4 H 4 J s4 K*4 M*4  
5 G*5 H *5 Js5 K*5 M*5 n5
6 F*6 G 6 H 6 Js 6 (j6) k6 m6 N6 P*6
7 F7 G7 h7 Js 7 (j*7) K7 M7 N7 P*7
8 E* 8 H*8
9 (e 9) H*9
10

Диагностика и ремонт

В роторных механизмах подшипники качения (жирный) являются одним из самых уязвимых механизмов (см. рис. 3). Подшипник осуществляет пространственную фиксацию ротора,  соответственно, большая часть нагрузок, возникающих  в механизме, как статических, так и динамических, воспринимается именно подшипником, поэтому диагностика подшипников качения должна проводиться своевременно, чтобы не допускать снижения работоспособности механизма.

Рис 3. Дефекты подшипника качения.

Оценка технического состояния проводится с помощью нескольких методов:

  •  Метод ПИК-фактора; данный метод заключается в измерении уровня вибрации с помощью виброметра, затем вычисляются значения  пиковой амплитуды вибрации и среднеквадратичное значение (СКВ). После вычисляется отношение этих двух значений. Достоинство данного метода заключается в его простоте, недостаток – в необходимости частых измерений в процессе эксплуатации.
  • Контроль подшипников качения методом анализа спектра вибросигнала. Данный метод обладает высокой помехозащищённостью, так как маловероятно, что  в механизме могут присутствовать источники, создающие вибрации той же частоты, что и дефекты подшипника качения. С помощью спектрального анализа можно диагностировать детали подшипника качения, а не только весь его целиком, так как кольца, тела вращения и сепаратор имеют свои частоты;
  • Метод анализа спектра огибающей. Сложный и дорогостоящий метод, основанный на анализе модулирующих низких частот и высокочастотной составляющей. В случае, когда имеется дефект, даже зарождающийся, высокочастотная составляющая будет модулироваться низкочастотным сигналом. Таким образом, осуществляется более своевременный контроль, чем при использовании других методов, и можно вовремя выявить необходимость  ремонта подшипника качения.
  • Метод измерения ударных импульсов, для которого применяется пьезоэлектрический датчик, основан на измерении и анализе затухающего колебания. Достоинство  метода в том, что он не зависит от внешних помех. Подшипниковые узлы после соударения дефектов испускают излучение определённой частоты, которое быстро затухает, на осциллографе колебания выглядят как импульсы, что и дало название методу. Существует один недостаток метода, связанный с особенностями конструкции подшипника качения: необходимо, чтобы между  датчиком и наружным кольцом подшипника качения (жирный) присутствовал массив металла.
  • Контроль подшипников качения  проводится также методом прослушивания. Подшипник, находящийся в идеальном состоянии, обычно издаёт еле слышное жужжание. При наличии инородных частиц в дорожке наружного кольца может возникнуть неравномерный вибрирующий звук. Недостаточный зазор подшипника качения также может вызвать звенящий металлический шум. Причиной шума могут стать и усталостные раковины, и повреждения, возникшие во время монтажа, и недостаточная смазка подшипника качения. В каждом случае звук имеет особый характер, от стучащего или вибрирующего до громкого гула. Метод доступный и простой, но недостаток его  в том, что повреждение выявляется слишком поздно, обычно уже тогда, когда требуется не ремонт подшипника качения, а его замена.

myfta.ru