Подшипник из чего состоит: Как устроены подшипники (скольжения, качения, шариковые, опорный)
alexxlab | 06.02.2023 | 0 | Разное
Из каких материалов изготавливают подшипники
Подшипники нужны в любых узлах, в которых используется вращательное движение. Есть множество их типоразмеров, а основными видами считаются шариковые, роликовые и роликовые конические. Подшипники работают в разных условиях, поэтому и материалы для их изготовления могут различаться химическим составом и характеристиками.
Подшипники разных видов и размеров
Как устроены подшипники
Подшипники состоят из пары колец (наружного и внутреннего), между которыми размещены тела качения: ролики или шарики. Во время работы они двигаются по дорожкам качения (желобам), выполненным на поверхности колец. Чтобы ролики или шарики не смещались с дорожек качения и сохранялось расстояние между ними, тела качения помещают в специальные обоймы (сепараторы). Такую конструкцию имеет большинство подшипников, но некоторые типы работают без сепараторов (они отличаются большим количеством тел качения и высокой грузоподъемностью, но низкой максимальной частотой вращения).
Из этих деталей состоит подшипник: 1 – корпус, 2 – тела качения, 3 – обойма (сепаратор), 4 – желоб для тел качения, 5 – внутреннее кольцо
Какие общие требования предъявляют к материалам
У сепараторов, колец и тел качения разные задачи, поэтому и требования к ним предъявляют разные. Так, сепараторы должны быть прочными, износоустойчивыми, хорошо выдерживать вибрационные и ударные нагрузки, иметь низкий коэффициент трения и высокую размерную стабильность. Для их изготовления чаще всего используют низкоуглеродистые или нержавеющие стали, латунь или полимерные материалы.
Кольца и тела качения должны быть твердыми, прочными, износоустойчивыми, сохранять свои размеры при эксплуатации, иметь высокую размерную стабильность, хорошо выдерживать ударные нагрузки. Материал для их изготовления подбирают с учетом условий эксплуатации.
Как изготавливают подшипники
Меньше всего по времени занимает изготовление сепараторов: до 5 дней. Для этого используют разные способы:
- Стальные чаще всего получают штамповкой (исключение составляют сепараторы для крупногабаритных подшипников, которые изготавливают механической обработкой).
Для этого из листа вырезают заготовки, пробивают в них отверстия для тел качения, затем с помощью штампа придают нужную форму и шлифуют. - Полимерные сепараторы получают литьем под давлением. Их главный плюс – сочетание упругости и прочности.
- Латунные сепараторы получают в результате механической обработки заготовки. Их достоинства – способность работать в тяжелых условиях или при высоких температурах.
Для этого из листа вырезают заготовки, пробивают в них отверстия для тел качения, затем с помощью штампа придают нужную форму и шлифуют.Тела качения, в зависимости от точности исполнения, изготавливают до 25 дней. При этом шарики изготавливать сложнее, чем ролики. Сначала стальной пруток разрезают на части, затем заготовки обрабатывают с помощью пресса для придания им шарообразной формы, потом шлифуют и термообрабатывают.
На изготовление колец может уйти до 1 месяца. Для этого сначала нарезают стальную трубу для получения заготовок, затем их формуют, термообрабатывают, шлифуют и полируют.
Что ухудшает характеристики подшипников
Наиболее заметно характеристики подшипников ухудшают сера, фосфор и кислород.
Они могут попадать в стали из руды или огнеупорных материалов плавильных печей и затем остаются в материале, вступая в реакцию с компонентами металла. Чтобы вывести вредные включения, подшипниковые стали подвергают дополнительной обработке. В этом плане хорошо себя проявили вакуумный или электрошлаковый переплавы.
Из каких материалов изготавливают подшипники
Выбор материала зависит от назначения и условий эксплуатации подшипников. При этом основного внимания требуют кольца и тела качения:
- Для эксплуатации при температуре до +120 °С в неагрессивных средах оптимальный вариант – высокоуглеродистые хромистые стали. Для повышения твердости их подвергают поверхностной или объемной закалке. Так, шарики всех размеров, кольца толщиной до 10 мм и ролики диаметром до 22 мм изготавливают из стали ШХ15.
Для получения колец большей толщины или роликов большего диаметра используют сталь ШХ15СГ или ШХ20СГ. Отдельно следует выделить железнодорожные подшипники: они подвергаются индукционной закалке и для их изготовления используют сталь ШХ4.
Если температура эксплуатации незначительно превышает +120 °С, стальную деталь понадобится подвергнуть специальной термообработке: стабилизации. Она позволяет избежать снижения твердости и изменения размеров деталей.
- Для подшипников, подвергающихся ударным нагрузкам, удобны низкоуглеродистые стали с поверхностной цементацией, имеющие вязкую сердцевину. К ним относятся, например, хромистая сталь 20Х, хромомолибденовая 20ХМ и никельхромомолибденовые 20ХН2М, 20Х2Н4А или 18Х2Н4МА.
- Для подшипников, эксплуатирующихся при температуре +150…500°С, важна способность сохранять свои свойства и размеры. Такими характеристиками обладают стали с высоким содержанием кремния, вольфрама и молибдена. Например, 8Х4М4В2Ф1-Ш или 8Х4В9Ф2-Ш. Вполне подойдет стальной нержавеющий жаропрочный круг.
- Для подшипников, эксплуатирующихся в агрессивных средах, необходимо использовать коррозионностойкие стали с высоким содержанием хрома. Например, 95Х18.
- Для изготовления подшипников с повышенными требованиями к надежности и долговечности используют стали, содержащие минимальное количество неметаллических включений. Например, ШХ15-Ш или ШХ15-ШД.
Например, ШХ15-Ш или ШХ15-ШД.Выбор марки стали для деталей подшипника зависит от условий его эксплуатации
Для изготовления металлических сепараторов тоже есть несколько вариантов:
- Для штампованных стальных сепараторов хороший выбор – малоуглеродистые холодно- или горячекатаные стали. Например, 08кп, 10кп или 10пс.
- Для стальных сепараторов, способных противостоять агрессивным средам, используют нержавеющие стали. Например, 08Х18Н10. Подойдет стальной нержавеющий круг.
- Для стальных сепараторов, получаемых способом механической обработки, применяют конструкционные стали. Например, сталь 30.
- Для латунных сепараторов, получаемых способом механической обработки, используют латунные сплавы. Например, ЛС59-1 или ЛС59-1Л.
При подборе материалов для изготовления деталей подшипников существует много вариантов. Конечный выбор зависит от их назначения и условий эксплуатации.
Шариковые подшипники от дилера МТК+ Bearings
О компании
Блог
Новости
НАЗАД К СПИСКУ
18.
05.2021
Шариковый подшипник относится к устройствам качения. Он способен вращаться на больших скоростях благодаря применению в конструкции специальных металлических шариков. Промышленность выпускает разные типы шариковых подшипников, которые выбирают в соответствии с нагрузкой на конкретный узел и элемент.
Назначение
В конструкции машин и механизмов применяются колеса, рычаги, валы и другие вращающиеся детали. Между их соприкасающимися поверхностями создается трущееся усилие, замедляющее вращение. Кроме того, трение нагревает металл и способствует износу деталей. Поэтому вместо сухого трения конструкторы применяют качение подшипника, в котором используется скольжение в масляной среде.
Производители выпускают несколько разновидностей изделий качения. Наиболее популярен подшипник шариковый закрытого типа с относительно герметичной конструкцией. Для такой опоры риск загрязнения значительно уменьшается. Выбрать подходящий размер поможет таблица «Шариковые закрытые подшипники».
Конструкция и виды
Что нужно знать, чтобы правильно подобрать шариковый подшипник? Для точного выбора необходимо разобраться в разновидностях выпускаемых конструкций.
Во время эксплуатации подшипник шариковый воспринимает нагрузки радиального и осевого типа и уменьшает потери на трение в основных узлах. В соответствии с типом нагрузки подшипники бывают:
- линейными,
- упорными,
- радиальными,
- упорно-радиальными,
- радиально-упорными.
Упорный подшипник качения – шариковый элемент с простым устройством, относящийся к одинарному или двойному типу.
Радиальный шариковый подшипник состоит из двух металлических колец и тел качения – шариков, дорожек и штампованных сепараторов с центрированными шариками. Для эксплуатации этих деталей в особых средах их производят из латуни, бронзы, сплавов алюминия, текстолита и других антифрикционных материалов.
Обратите внимание!
Упорно-радиальные и радиально-упорные элементы работают в узлах, испытывающих основные осевые и радиальные нагрузки, которым противостоят наружное и внутреннее кольца. Подшипники устанавливаются на опорах, чтобы вал не перемещался по оси, и для взаимодействия с противоположными нагрузками.
В соответствии со способом компенсации перекосов валов устройство шарикового подшипника относится к самоустанавливающемуся (как подшипник сферический шариковый) или несамоустанавливающемуся типу. По количеству рядов элементов качения элементы делятся на 1-, 2-, и многорядные. Самым простым и компактным из этих устройств является подшипник шариковый однорядный.
Где применяются
Шариковые подшипники устанавливаются в устройствах и механизмах, функционирующих при небольших внешних и постоянных средних нагрузках. При шоковых значениях эти варианты абсолютно не подходят.
Упорный однорядный подшипник шариковый под осевой односторонней нагрузкой фиксирует положение вала и не воспринимает нагрузку радиального типа.
В отличие от шариковых моделей, более жесткий и грузоподъёмный роликовый подшипник применяется в устройствах с массивными валами, работающими под значительной нагрузкой.
Как выбрать и купить подшипники
Упорный, радиальный и другие типы подшипников качения определяются по виду будущих нагрузок при проектировании узла.
Интернет-магазин подшипников ООО «МТК+» предлагает подобрать подшипники для любого уровня и типа нагрузки. Если нужна простая замена элемента при совершении техобслуживании узла, консультанты подберут подходящую модель по номеру и обозначению изделия.
К специалистам нашей компании всегда можно обратиться за подбором и заказать подшипники в нашем магазине. Каждый посетитель получит консультацию и предложения оптимальных вариантов из нескольких возможных. Вся продукция сертифицирована и соответствует стандартам ГОСТ и ISO.
Подшипниковые материалы | Конструкция машин
Материалы для подшипников подразделяются на материалы со сквозной закалкой (используются в основном для шарикоподшипников) и материалы с поверхностной закалкой (используются в основном для подшипников качения). Критические применения требуют сталей, обработанных в вакууме.
Независимо от типа материала общепринятая минимальная твердость компонентов подшипника составляет 58 R c . Меньшую твердость допускает расы по Бринеллю. Поскольку твердость уменьшается с повышением температуры, обычные подшипниковые стали, такие как 440C и SAE 52100, нельзя использовать при температуре выше 350°F.
Материалы сквозной закалки привлекли большое внимание при разработке сталей, подходящих для высокотемпературных подшипников.
Для придания твердости при высоких температурах используют сплавы с различным содержанием молибдена, вольфрама, хрома, ванадия, алюминия, кремния.
В производстве шарикоподшипников в качестве стандартного материала с 1920 года используется сталь SAE 52100. Это высокоуглеродистая хромистая сталь, которая также содержит небольшое количество марганца и кремния. Этот расплавленный на воздухе сплав чистый, твердый и износостойкий.
Для агрессивных сред следует использовать нержавеющую сталь 440C. Однако подшипники из 440C не обладают такой высокой динамической способностью, как подшипники из SAE 52100.
Halmo и M-50 можно использовать при температурах до 600°F. М-50 более широко используется. Т-1 и М-10 хороши до 800°F, М-1 и М-2 до 900°F, а WB-49 до 1000°F. Стойкость к окислению M-1 и M-2 незначительна выше 900°F.
Для М-50 и М-1 динамическая способность может быть превышена при 600°F, но динамическая способность подшипников из WB-49должны снижаться выше этой температуры.
Помимо рабочей температуры критерии выбора материала должны включать стоимость изготовления. Как правило, подшипники, изготовленные из материалов серии М, стоят примерно на 50 % дороже, чем подшипники, изготовленные из материалов SAE 52100, из-за сложности шлифования. При температурах ниже 350°F технические преимущества материалов серии M по сравнению с SAE 52100 отсутствуют. ) и мягкое ядро. При комнатных температурах поверхностная твердость этих материалов составляет около R 9.0006 c от 58 до 63, а твердость их сердцевины составляет R c от 25 до 48. Эти материалы обычно предназначены для температур менее 350°F.
Двумя исключениями из температурного правила являются Timken CBS600 и CBS1000. Если требуется твердость в горячем состоянии 58 R c , CBS600 ограничивается 450°F, а CBS1000 — 600°F.
Нет данных для сравнения динамических характеристик науглероженных и науглероженных материалов. Там, где присутствуют ударные и высокие вибрационные нагрузки, науглероженные материалы могут иметь преимущество из-за их мягкого, пластичного внутреннего ядра.
Стали, выплавляемые в вакууме, обеспечивают повышенную надежность и номинальную динамическую грузоподъемность, поскольку они имеют более низкое содержание включений, чем стали, выплавляемые на воздухе. Однако увеличение срока службы подшипников не всегда соизмеримо с улучшением чистоты. Неметаллические включения присутствуют в той или иной степени даже в исключительно чистых сталях и могут быть зародышами усталостных трещин.
Индукционная вакуумная плавка – процесс, при котором холодная шихта плавится в индукционной печи, а затем разливается в слитки; вся операция выполняется в вакууме. Недостатками этого процесса являются высокая стоимость и различия в качестве из-за проблем с огнеупорами.
Лучшим способом изготовления подшипниковых сталей является вакуумная плавка плавящимся электродом. Электроды, изготовленные из плавленого на воздухе тепла, переплавляются в вакууме электрической дугой. Переплавленный продукт затвердевает в водоохлаждаемой медной форме под вакуумом.
Это дает другие условия затвердевания, чем метод индукционной плавки, и дает более однородную высококачественную сталь.
Какие материалы используются для изготовления шарикоподшипников? – Блог igus
Подшипники скольжения
Патрик Чайя | 26 марта 2020 г.
Материал для шарикоподшипников подшипников качения широко варьируется и всегда в первую очередь ориентирован на материалы колец. Это обеспечивает согласованное взаимодействие сепаратора, внутреннего и наружного колец в системе. Это особенно важно, когда применяется нагрев или охлаждение подшипников. Важно, чтобы ходовые качества шарикоподшипников всегда были хорошими. Наиболее распространенные материалы для мячей перечислены ниже в зависимости от материала кольца.
Шарики для металлических шарикоподшипников: 9 шт.0056
Сталь для подшипников качения 1.3505/100Cr6 Для этих шарикоподшипников часто используются шарики из закаленной стали. Наиболее часто используемым материалом является хромистая сталь с примерно 1% углерода и 1,5% хрома.
Свойства стальных шариков из мартенситной хромистой стали делают их особенно подходящими для производства шарикоподшипников, поскольку из них получаются стабильные компоненты, которые являются прочными и убедительно долговечными при непрерывной эксплуатации. Шарики из роликоподшипниковой стали прочный и прочный . Подверженность коррозии, как правило, низкая, поэтому цилиндрические ролики и игольчатые ролики изготавливаются из этого материала. Но без смазки не обойтись.
Шарики для пластмассовых шарикоподшипников
Нержавеющая сталь 1.4401 и 14401 (SS316L)
Для пластмассовых шарикоподшипников обычно используются незакаленные шарики из нержавеющей стали. Они исключительно устойчивы к коррозии, а также очень устойчивы к соленой воде и щелочам. Для пластмассовых шарикоподшипников нет необходимости использовать закаленные шарики. Максимально допустимая нагрузка уже ограничена пределами материала пластиковых колец. Шарики из нержавеющей стали стоят меньше, чем стеклянные.
Стеклянные шарики используются , когда и безметалловые шарикоподшипники необходимы или выполняются требования по химической стойкости высокий. Известково-натриевое стекло используется для изготовления бутылок, стаканов и листового стекла, а также в качестве материала для шарикоподшипников. Он имеет хорошие химические свойства подходит для шарикоподшипников, которые обычно 0011 подвергается кратковременному химическому воздействию , но не сильному термическому воздействию. Его светло-зеленый цвет также дал ему название лимонное стекло .
Боросиликатное стекло Этот тип стекла намного дороже известково-натриевого стекла . Боросиликатное стекло даже более химически стойкое, чем известково-натриевое стекло, а это означает, что оно используется в приложениях, связанных с сильными кислотами .
Другие преимущества:
- Очень хорошая термостойкость и устойчивость к изменениям температуры
- Механическая стабильность
- Низкий коэффициент линейного расширения
Этот тип прозрачный и прозрачный.
Шарики для керамических шарикоподшипников:
Оксид алюминия Al2O3 Керамические шарики из оксида алюминия, также известные как оксидная керамика, имеют поликристаллическую структуру. Свойства легких шариков включают хорошую коррозионную стойкость, стойкость к истиранию и термостойкость. Несмотря на такие влияния, как воды, растворов солей и некоторых кислот , они чрезвычайно устойчивы к коррозии. Важно избегать контакта с плавиковой кислотой, соляной кислотой, теплой серной кислотой и сильными щелочными растворами. Также известно, что они являются самосмазывающимися и электроизолирующими. Шарики из оксида алюминия Al2O3 имеют цвет от белого до цвета слоновой кости и производятся в соответствии со стандартом ASTM F 2094, класс II/III.