Подшипники качения, их характеристика. Область применения

В подшипниках качения трение скольжения заменено трением качением. Подшипники качения классифицируются по следующим знакам: по форме тел качения; по направлению нагрузки, для восприятия которой предназначен подшипник; по числу рядов качения в одном подшипнике; по конструктивным особенностям подшипника.

По форме тел качения подшипники разделяют на шариковые и роликовые. Ролики имеют различную форму: конические цилиндрические, длинные цилиндрические, иглы (тонкие ролики); витые; конические; сферические (симметричные, асимметричные).

По направлению нагрузки, которую воспринимать подшипники качения, они подразделяются на радиальные, радиально-упорные, упорные. Иногда в отдельную группу выделяют упорно-радиальные подшипники, которые предназначены для восприятия осевых и одновременно небольших радиан нагрузок.

По числу рядов тел качения различают подшипники однорядные, двухрядные, трехрядные, четырехрядные и многорядные.

По способности компенсировать перерекосы валов подшипники подразделяются на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся.

Основные типы подшипников качения стандартизованы, т. е. унифицированы их типоразмеры. Их производство сосредоточено на специализированных заводах, а мировой выпуск измеряется миллиардами штук в год. Кроме того, благодаря унификации методов расчета чрезвычайно упрощен их выбор.

Подшипники качения обладают следующими достоинствами: меньшие моменты трения, пусковые моменты и тепловыделение; простота обслуживания; меньший расход дефицитных и смазочных материалов; большая их несущая способность на единицу ширины подшипника; совершенная стандартизация и унификация. Их недостатки: меньшая скорость вращения; шумность в работе при больших скоростях; большие габариты по диаметру; небольшая долговечность при больших скоростях; жесткость.

Основные материалы для колец и тел качения - шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ (число указывает среднее содержание хрома в десятых долях процента при этом углерода содержится в среднем 1,0...1,1%). В стали Х15СГ содержится также кремний и марганец. Применяют и патентуемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А. Твердость колец и роликов 60...65 HRCэ, шариков - 62...66 НRСЭ.

Сепараторы изготавливают в основном из мягкой углеродистой или (штамповкой), для высокоскоростных подшипников - из антифрикционных бронз, текстолита, металлокерамики, полиамид B, дюралюминия и др.

Для смягчения ударов и уменьшения шума применяют тела нения из пластмасс, при этом кольца можно делать из мягких сплавов.

Выпускают подшипники качения 5 классов точности: 0, 6, 5, 4, 2 в порядке повышения точности). Для большинства узлов применяют подшипники класса точности 0 (нормального). Подшипники более высоких классов точности используют в узлах с большими скоростями, а также требующих высокой точности вращения. Повышение класса

Основные типы подшипников качения и их характеристика. Система обозначений

Шариковый радиальный однорядный подшипник предназначен в основном для радиальных нагрузок, но может воспринимать и небольшие осевые. Наиболее распространенный тип подшипника. Может допускать перекос колец до 0,25°. Сепаратор обычно змейкового типа, штампованный из двух половин, соединяемых заклепками. Заполнение шариками при сборке осуществляется либо за счет радиального смещения колец, либо за счет канавок в одном из них для ввода шариков (осевую нагрузку так подшипник не воспринимает, зато его грузоподъемность на 40 выше за счет большего числа шариков).

Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник предназначен для радиальных нагрузок и может воспринимать незначительные осевые. Допускает перекосы колец 2...3". Сепаратор штампованный, лепесткового типа. Иногда при скорости более 10м/с массивный, из легких сплавов или пластмасс.

Шариковый однорядный радиально-упорный подшипник предназначен для радиальных и односторонних осевых нагрузок, (может воспринимать и чисто осевую нагрузку). Скос одного из бортов колец позволяет закладывать в подшипник почти в 1,5 раза больше шариков, чем обычно, поэтому их грузоподъемность выше чем радиальных, на 40%. Углы контакта 12, 26 и 36°

Шариковый радиально-упорный двухрядный подшипник предназначен для работы при радиальных и двусторонних осев; нагрузках. Благодаря большему, чем обычно, числу шариков радиальная грузоподъемность выше, чем у радиально-упорных однорядных шарикоподшипников. Изготовляется с предварительным натягом.

Шариковый упорный подшипник (рис. 17.1, д) воспринимает односторонние осевые нагрузки. Работает при скоростях до 5...10 м при больших скоростях его долговечность ограничена из-за влияния центробежных сил и гироскопических моментов.

При двусторонних нагрузках применяют подшипники упорные двойные (рис. 17.1, е), в которых закрепляется на валу среднее кольцо.

Роликовый радиальный подшипник с короткими роликами (рис. 17.1, ж) имеет грузоподъемность на 70% выше, чем однорядный шариковый (из-за большей площади контакта). Допускает осевое смещение колец, что удобно при компенсации температурных расширений валов и эксплуатационных осциллирующих перемещениях (например, в шевронных колесах). Подшипник с буртом на наружном кольце (рис. 17.1, з) может воспринимать помимо радиальных небольшие осевые нагрузки.

Роликовый радиальный подшипник с длинными цилиндрическими роликами (рис. 17.1, и) имеет меньшие габариты по диаметру. Может выполняться в виде комплекта роликов с сепаратором (наружным кольцом служит корпус или вращающаяся деталь, внутренним - вал).

Роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник (рис. 17.1, к) предназначен для восприятия больших радиальных нагрузок с возможностью компенсации перекосов колец (до 2...30). Ролики имеют форму симметричной или несимметричной бочки. Обладают большой долговечностью, однако требуют высокой точности в изготовлении и потому дороже шариковых сферических.

Роликовый радиально-упорный конический подшипник (рис. 17.1, л) предназначен для больших совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок. Удобен в сборке и разборке, однако требует регулировки зазоров. Угол контакта 10...16° (иногда при больших осевых нагрузках 25...30°). Широко применяется в промышленности.

Существует также конструкция сфероконических подшипников с коническими бочкообразными роликами. Они способны воспринимать большие нагрузки и обеспечивают самоустанавливаемость (рис. 17.1, м).

Игольчатый роликоподшипник (рис. 17.1, н) применяется при качательных движениях, а также при скоростях вращения до 5 м/с. Имеет высокую радиальную грузоподъемность и малые габариты но диаметру. Осевых нагрузок не воспринимает.

Характеризуется повышенным коэффициентом трения из-за наличия трения скольжения и перекосов игл. Долговечность ограничена в связи с огранкой игл. Может выпускаться в виде комплекта игл в сепараторе. Существуют подшипники с витыми роликами для компенсации ударов, малочувствительные к загрязнению.

Подшипники имеют цифровое условное обозначение. Две первые цифры, считая справа налево, обозначают внутренний диаметр. Для диаметров от 20 до 495 мм эти цифры соответствуют внутреннему диаметру, деленному на 5

Третья и седьмая цифры обозначают серию подшипника особо легкая - 1, легкая - 2, средняя - 3, тяжелая - 4, легкая широкая - 5, средняя широкая - 6 и т. д.

По нагрузочной способности (или по габаритам) подшипники разделяют на семь серий диаметров и ширин: сверхлегкую, особо легкую, легкую,- легкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжелую; по классам точности: 0 (нормального класса); 6 (повышенного); 5 (высокого); 4 (особо высокого) и 2 (cверхвысокого).

Четвертая цифра справа - тип подшипника» например шариковый радиальный однорядный - 0 (отбрасывается), радиальный сферический - 1, с короткими роликами - 2, роликовый сферический - 3, радиальный с длинными роликами – 4, с радиально-упорный шариковый - 6, роликовый конический - 7, упорный шариковый - 8 и т. д.

Пятая и шестая цифры обозначают конструктивные особенности подшипника, например наличие уплотнений, стопорной канавки на наружном кольце и т. д. Цифры 6, 5, 4 и 2, стоящие через тире перед условным обозначением, определяют его класс точности. Нормальный класс точности (0) не указывается.

Для подшипников с внутренними диаметрами да 9 мм включительно первая цифра указывает фактический размер внутреннего диаметра (мм), при этом на третьем месте ставится цифра 0. Вторая цифра обозначает серию, Для подшипников с номинальным диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 мм соответствующее обозначение диаметра - 00, 01, 02 и 03. Виды разрушений и критерии расчета подшипников качения

Характерными видами разрушения подшипников качения являются: износ, усталостное выкрашивание, пластические деформации, разрушение сепараторов, колец и тел качения.