Общие сведения о подшипниках

Подшипники являются опорами валов и вращающихся осей, а также деталей, которые размещены на валах и осях и свободно вращающихся на них. Подшипники воспринимают силы, приложенные к валу или оси, и передают их на корпус машины или агрегата. Надежность и долговечность всей машины во многом зависит от качества применяемых в ней подшипников.

В зависимости от конструкции подшипник может являться узлом (сборочной единицей) или деталью. К первой категории относятся все подшипники качения, состоящие из группы деталей (наружное и внутреннее кольца, тела качения, сепаратор и т. д.) и составные подшипники скольжения, а ко второй – подшипники скольжения, выполненные в виде единой детали – втулки.

Термин подшипник, по-видимому, связан с тем, что изначально эти устройства предназначались для опоры концевых цапф – шипов. Со временем фраза «под шип» превратилась в слово «подшипник».

***

История изобретения подшипников

Когда был изобретен первый подшипник скольжения неизвестно, можно только полагать, что это было очень давно. «Прародителями» подшипников качения можно считать примитивные устройства в виде бревен и кругляков, которые позволяли без особого труда перемещать тяжелые предметы по горизонтальной поверхности благодаря уменьшению сил трения. Такие приспособления человек применял с незапамятных времен.
Впрочем, современное колесо тоже может претендовать на «родственные родительские связи» с такими устройствами.
Так или иначе, человеку давно было известно, что силы трения при качении в общем случае существенно ниже, чем при скольжении, и эти знания он с успехом применял на практике.

Первыми упоминаниями о подшипниках качения, как специализированных опорных узлах, предназначенных для использования в машинах и механизмах, относятся к концу XV века – в 1490 году знаменитый Леонардо да Винчи представил на суд инженеров первый в мире чертеж такого подшипника. К слову сказать, несмотря на то, что примитивные практические разработки в те времена уже были известны, чертежи да Винчи произвели фурор в среде технической интеллигенции.
Спустя 300 лет, в 1794 году малоизвестным инженером из Англии был получен первый в мире патент на конструкцию подшипника качения, который в те годы не получил практического применения из-за несовершенства технологий и технических возможностей в машиностроении.

Лишь спустя почти столетие, в 1883 году американец Фридрих Фишер предложил конструкцию машины, позволявшей осуществлять качественное шлифование высокопрочных тел качения для подшипников с достаточным уровнем точности геометрических форм. Машина Фишера позволяла получить уровень шлифования шариков и роликов, который ранее был недостижим технически и технологически. Благодаря этой машине появился первый в мире подшипниковый завод в баварском городе Швейнфурте, где и сейчас производятся высококачественные подшипники качения.

***

Важным изобретением, позволившим осуществить производство тел качения для полноценных подшипников, является специальный сплав, предложенный в 1839 году американцем Исааком Баббитом. В состав сплава, названного по имени изобретателя «баббитом», входили свинец, медь, сурьма и олово. Баббит успешно используется и при производстве подшипников скольжения.

С тех пор совершенствование технологий производства подшипников эволюционировало стремительными темпами. Современные подшипники скольжения и качения являются высокоточными изделиями, получаемыми на специальном оборудовании и с использованием уникальных технологий.

В нашей стране первый подшипниковый завод ГПЗ-1 был основан в 1932 году в городе Москве. В настоящее время этот завод называется ОАО «Московский подшипник» и его производство ориентировано на заказы железнодорожников. Дворец культуры этого завода печально известен захватом заложников на мюзикле «Норд-ост» в октябре 2002 года.
В последующие годы заводы по производству подшипников организованы во многих городах России.

Современные машины и механизмы невозможно представить без подшипников – они являются неотъемлемой составляющей конструкции любых технических устройств, предназначенных для выполнения механической работы.

Итак, все подшипники, в зависимости от вида трения, возникающего в опоре, подразделяют на две большие группы – подшипники скольжения и подшипники качения. Далее приведены особенности конструкции, преимущества и недостатки, а также особенности изготовления и эксплуатации современных подшипников разных типов.

***

Подшипники скольжения
Подшипники качения

k-a-t.ru

Виды, назначение и обозначения подшипников

Обозначения подшипников сегодня крайне активно используются в различных сферах современного производства, ведь это абсолютно незаменимая деталь, которая сегодня применяется в преимущественном большинстве самых разнообразных механизмов и узлов. На сегодняшний день их повсеместно используют во всем, начиная от миниатюрной техники бытового назначения и заканчивая огромными механизмами, использующимися в промышленном производственном оборудовании.

Ни одно современное предприятие, промышленный комплекс или же производственное объединение не может не использовать те или иные обозначения подшипников и сами изделия, которые при этом имеют ограниченный срок службы, и единственной причиной такого явления является то, что им просто нет какой-то конкретной альтернативы. В связи с этим бесперебойность и активность работы различных предприятий, а значит, и их экономическая эффективность непосредственно зависят от того, насколько своевременно поставляются и ставятся такие изделия в случае их износа.

История

Не все правильно понимают старую поговорку, говорящую о том, что все новое представляет собой просто давно забытое старое. Это бессмертное высказывание вполне подходит практически под любые современные технологии, и в частности, это касается подшипника, несмотря на то, что с тех времен, как появились первые обозначения подшипников, прошел уже огромный эволюционный путь, и изначально такие изделия выглядели далеко не так, как их сегодня представляют многие.

Если совсем глубоко окунаться в историю, то начать стоит с 3500 года до н.э., когда жители Древнего Египта использовали, хоть и достаточно примитивные, но в то же время для своего времени крайне эффективные опорные подшипники, в которых, правда, на тот момент еще не использовались шарики. Приблизительно в 700-м году до н.э. кельты уже прекрасно знали и достаточно активно использовали изделия, которые в наше время обозначения подшипников именуют как цилиндрические устройства качения.

Следующий шаг – 330 год до н.э., в котором один из известнейших инженеров Древней Греции Диад смог создать полноценную осадную машину, одним из основных элементов которой были достаточно примитивные подшипники. Данная машина представляла собой полноценный массивный таран, который мог без труда передвигаться при помощи роликовых направляющих. Именно так на практике был показан принцип, который несет в себе любой шариковый подшипник качения, то есть трение скольжения получилось заменить трением качения, благодаря чему машина смогла без труда выполнять поставленные перед ней задачи, используя гораздо меньше силы.

В 1490 году Леонардо да Винчи изобрел первый в мире чертеж подшипника качения. Стоит отметить тот факт, что данное изобретение вызвало самый настоящий фурор в кругах специалистов, но на самом деле с течением времени многие поняли, что на тот момент такому изделию просто не находилось практического применения.

В 1794 году произошло первое патентование подшипника качения, который является аналогом современного устройства. К сожалению, использованию этого образца на практике тоже не суждено было состояться, потому что для того, чтобы полноценно реализовать данную идею, нужно было иметь другие технические возможности, так как использование ручной полировки не позволяло добиться соответствующих результатов.

В 1839 году ученый из Америки по имени Исаак Бэббит изобретает специализированный сплав, с помощью которого начали производиться шарики, которые дальше включал в свой состав полноценный роликовый подшипник качения. Данный сплав включал в свой состав медь, сурьму, свинец и олово.

Далее произошел настоящий прорыв в области обоснованных с технической точки зрения конструкций подшипника, и преимущественное большинство из них, естественно, было запатентовано. В 1853 году Филлип Мориц Фишер конструирует первый в истории педальный велосипед, механизмы которого содержали в себе специализированный роликовый подшипник.

Последним действительно значимым для запуска повсеместного распространения и использования таких изделий событием стало то, что Фридрих Фишер создал в 1883 году машину, при помощи которой осуществлялось шлифование шариков, изготовленных из закаленной стали. При этом стоит отметить тот факт, что данная машина позволяла получить такой высокий уровень шлифования, который ранее был просто недостижим. За счет создания данной машины появился знаменитый на весь мир швейнфуртский подшипниковый завод, а в дальнейшем подобные изделия уже начали применяться практически повсеместно.

С тех пор непрерывно осуществлялось совершенствование технологий огромными темпами – закупалось более точное оборудование, начал проставляться номер подшипника, разрабатываться определенные стандарты производства. В конце концов мы видим знакомое многим изделия, без которого в наши дни практически невозможно представить себе современное производство.

Самыми востребованными и популярными в наше время можно назвать подшипники скольжения и качения, поэтому в данной статье мы разберем именно их использование.

Подшипники качения

Основным принципом данного подшипника является применение силы трения качения. Такое изделие имеет конструкцию, которая составляется из двух металлических колец с желобом, между которыми размещаются ролики, иглы или шарики, фиксирующиеся внутри сепаратора, размещенного между кольцами. Стоит отметить, что можно найти не один номер подшипника, предусматривающий возможность отсутствия сепаратора в его конструкции.

В чем их различия?

Современные подшипники качения принято классифицировать по нескольким основным признакам:

• Вид тел, которые используются для обеспечения того самого качения – роликовый/игольчатый или же шариковый подшипник;
• Тип возможной нагрузки – линейные, упорные, радиальные, радиально-упорные и шариковые винтовые передачи.
• Общее количество используемых элементов – от однорядных до многорядных.
• Возможность обеспечения компенсации того, что в конструкции отсутствует соосность втулки и вала – несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся.

Преимущества

Существует целый ряд достоинств, которыми выгодно отличаются такие подшипники. ГОСТ устанавливает достаточно жесткие нормы производства таких изделий, соответствие которым должно обеспечивать следующие преимущества:

• Предельно высокий КДА, который обеспечивается за счет достижения минимальных потерь из-за трения.
• В разы, а в некоторых случаях даже в десятки раз уменьшенный момент трения по сравнению с подшипниками скольжения.
• Полное отсутствие какой-либо потребности в применении дорогостоящих цветных металлов, без которых не могли бы эффективно использоваться подшипники скольжения, что крайне положительно сказывается на изначальной себестоимости и, соответственно, конечной цене, которую имеют такие подшипники. ГОСТ при этом достаточно четко указывает требования к их производству, поэтому не приходится беспокоиться о том, что за меньшие деньги вы получите не столь качественное изделие.
• Возможность изготовления подшипников практически любых интересующих вас габаритов по направлению к оси, благодаря чему диапазон их применения значительно расширяется.
• Великолепные эксплуатационные параметры, а также полная неприхотливость в обслуживании в комбинации с относительной простотой замены.
• Предельно низкий расход смазки.
• Достаточно низкая стоимость, что представляет собой следствие слишком большой массовости производства таких изделий, а также количества используемых материалов.
• Довольно высокая степень взаимозаменяемости, что также положительно сказывается на общей простоте и величине скорости ремонта различного оборудования и машин.

Минусы

При этом нельзя не сказать о том, что даже обозначение импортных подшипников такого типа предусматривает наличие у них определенных недостатков, а именно:

• Относительно небольшой диапазон применения. В преимущественном большинстве случаев, если разбирать обозначения подшипников, расшифровка их характеристик четко указывает на их полную непригодность для применения в оборудовании, работающем на сверхвысоких скоростях и с большими вибрационными и ударными нагрузками, так как все это подобным изделиям неподвластно.
• Довольно большая масса и габариты в радиальном направлении.
• Отсутствие возможности создания полностью бесшумных подшипников из-за погрешности форм.
• Достаточно сложная установка всевозможных подшипниковых узлов.
• Нужно крайне внимательно относиться к тому, чтобы максимально точно устанавливать такие изделия, о чем свидетельствуют обозначения подшипников. Расшифровка основных параметров и практических примеров их использования говорит о том, что даже небольшие неточности в конечном итоге могут привести к выведению из строя всего узла.
• В процессе изготовления маленьких партий подшипников с нестандартными типоразмерами их стоимость увеличивается довольно сильно.

Подшипники скольжения

Обозначение подшипников по ГОСТ говорит о том, что устройства скольжения представляют собой корпус с отверстием, внутри которого находится смазочное приспособление и специализированная втулка, изготовленная из антифрикционного материала. Вращение вала осуществляется за счет зазора, предусмотренного между ним и отверстием. Стоит отметить тот факт, что расчету данного зазора уделяется особенное внимание, так как в противном случае просто не удастся обеспечить действительно эффективную работу данного изделия. Именно поэтому обозначение подшипников SKF и лого других крупнейших мировых производителей, как минимум, позволяет быть уверенным в том, что их характеристики соответствуют изделиям высокого уровня и не дадут сомневаться в эффективности применяемых изделий.

Трение скольжения в подобных изделиях разделяется на несколько основных категорий:

• Граничное. Смазочный материал покрывает изделие тонкой пленкой, в то время как подшипник с валом соприкасается на полную или же просто затрагивает участки на большой протяженности.
• Жидкостное. За счет применения слоя достаточно жидкой смазки исключается непосредственное непрерывное соприкосновение поверхностей подшипника и вала. Такой контакт может или полностью отсутствовать или же быть непостоянным в определенных участках.
• Газовое. За счет присутствия газовой прослойки между изделием и валом полностью исключается возможность их непосредственного соприкосновения.
• Сухое. Смазка не используется в принципе, а валы при этом полностью покрывают диаметры подшипников или же те ложатся на участки значительной протяженности.

В зависимости от типа используемого изделия может использоваться пластичная, жидкая, газообразная или же твердая смазка.

Классификация

Классификация таких изделий осуществляется в зависимости от следующих признаков:

• Форма отверстия – одноповерхностные или многоповерхностные; со смещенным центром или без смещения; со смещенной поверхностью или без смещения.
• Направления возникающей нагрузки – осевые, радиальные или же радиально-упорные.
• Количество используемых масляных клапанов – один или два и более.
• Конструкция – разъемные, неразъемные или же встроенные.
• Регулируемость – возможность регулировки или же ее отсутствие.

Преимущества

Если говорить об основных достоинствах таких изделий, всего их можно выделить несколько:

• Крайне широкий диапазон возможных сфер применения за счет того, что подшипники могут нормально работать даже на больших ударных и вибрационных нагрузках или же при достаточно высокой скорости.
• Достаточно высокая степень экономичности, если используется вал с большим диаметром.
• Возможность использования в виде разъемного подшипника.
• Возможность обеспечения регулировки зазора, благодаря чему может устанавливаться ось вала с предельной точностью.

Недостатки

При этом, естественно, у таких изделий есть и некоторые минусы:

• В отличие от того, как указывается обозначение подшипников качения, здесь не самый высокий КПД, так как присутствуют довольно существенные потери от трения.
• Нет возможности обеспечения нормальной работы без регулярного смазывания.
• Неравномерный износ цапфы и самого изделия.
• Достаточно высокая себестоимость из-за необходимости регулярного применения цветных металлов в процессе производства.
• Огромная трудоемкость в изготовлении.

Маркировка

Все изделия, которые изготавливаются на территории России, должны в обязательном порядке маркироваться производителями, причем устанавливается обозначение подшипников по ГОСТ. В маркировку любого современного подшипника входит семь цифр главного обозначения, а также несколько дополнительных знаков, которые располагаются слева или же справа от основного обозначения. При этом стоит отметить тот факт, что от основного дополнительная маркировка слева всегда должна отделяться дефисом, в то время как справа находится буквенное обозначение подшипников. При этом знаки в любом случае должны читаться только слева направо.

Левые знаки, которые включает в себя обозначение подшипников на чертеже, содержат в себе следующее:

• момент трения;
• категорию изделия;
• класс точности;
• группу радиального зазора.

Справа же указывается следующее:

• конструктивные изменения;
• материал, использующийся в процессе изготовления данных деталей;
• смазочный материал;
• температура отпуска;
• основные требования к обеспечению определенного уровня вибрации.

Диаметры

Если речь идет об обозначении диаметров, размер которых составляет не более 10 мм, то в таком случае рассматривается значение номинального диаметра, и единственным исключением здесь являются подшипники, имеющие отверстия с диаметром в диапазоне 0.6-2.5 мм, обозначение которых осуществляется дробным числом. В остальных ситуациях, если диаметр имеет дробное значение, то в таком случае обозначение будет иметь округленное до целого, в то время как на втором месте в обозначении данного изделия ставится цифра «5».

Подшипники, диаметр отверстия которых составляет 10, 12, 15 или же 17 мм, в своем обозначении диаметра имеют числа 00, 01, 02 или же 03 соответственно. Если же это отверстие, размер которого находится в диапазоне от 10 до 19 мм, но при этом не входит в перечисленный выше список, то в таком случае изделие обозначается ближайшим числом из вышеперечисленного, а в третьей позиции маркировки ставится цифра «9».

Если диаметр отверстия составляет 22, 28, 32 или же 500 мм, то в таком случае им указываются дробные значения. К примеру, изделие с диаметром 22 мм может иметь обозначение «602/22».

Если диаметр отверстия имеет целое или дробное число, не кратное пяти, то в таком случае они обозначаются в виде округленных до целого числа частных от деления настоящего диаметра на 5. При этом основное обозначение таких изделий включает в себя на третьем месте цифру «9».

Внутренний диаметр подшипников, имеющий отверстие более 500 мм, имеет обозначение, которое полностью совпадает с указанным значением диаметра отверстия, рассчитанного в миллиметрах.

Помимо всего прочего, указывается размерная серия подшипника, которая включает в себя сочетание серий ширин и диаметров для определения точных габаритов.

fb.ru

Виды подшипников | Помощник слесаря

В мире насчитывается около 100 000 наименований и модификаций подшипников. Производством подшипников разного качества и стоимости занимается более 1000 заводов под разными торговыми марками.  По основным конструктивным особенностям и направлению восприятия нагрузки (соответственно ГОСТ) подшипники условно делятся на 11 типов. Классификация по ISO несколько отличается.

Классификация и описание подшипников.

1. Радиальные однорядные шариковые подшипники.

Это тип подшипника, у которого самый широкий спектр применения. Рассчитан на восприятие радиальной нагрузки. Выдерживает небольшие осевые нагрузки. Этот тип подшипника имеет хорошие скоростные качества, но плохо работает при возникновении перекоса валов. Внутренний диаметр может быть от миллиметра (наручные часы) до метра. Нагрузочная способность радиального шарикового подшипника по сравнению с другими типами аналогичного габарита небольшая.

Мировыми лидерами по выпуску качественного шарикового подшипника считаются компании NSK (Япония) і SKF (Швеция). В Украине производством радиальных шариковых подшипников занимаются Винницкий и Харьковский подшипниковые заводы.

2. Радиальные двухрядные шариковые подшипники.

Прототипом этого подшипника является однорядный шариковый подшипник.Главная особенность конструкции – наличие сферической поверхности на внешнем кольце, что позволяет ликвидировать главный недостаток однорядного шарикового подшипника – невозможность работы при перекосе или изгибе валов. Этот тип широко применяется в сельхозтехнике и других отраслях промышленности, где применяются длинные и тонкие валы при небольших нагрузках. В 1907 году этот тип изобрел основатель шведской компании SKF Свен Вингквист. Подшипник назывался VOLVO (в то время это название принадлежало SKF). Этим изобретением Свен Вингквист разрешил проблему передачи мощности от одной паровой машины на ткацкие станки по всему цеху. В Украине этот тип ограниченных типоразмеров изготавливают на Харьковском подшипниковом заводе.

3. Радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами.

Телом качения в этом типе является ролик. Площадь взаимодействия с внешней и внутренней обоймами намного больше, чем в шариковых подшипниках. Как следствие, роликовые подшипники имеют большую нагрузочную способность. Конструктивным недостатком этого типа считается полное отсутствие восприятия осевой нагрузки и при работе с перекосом валов подшипник выходит из строя за короткий промежуток времени. Второй недостаток данной конструкции – плохая работа при больших скоростях вращения. В механических узлах этот тип применяется в паре с другими типами подшипников, которые принимают осевую нагрузку на себя. Радиальные роликовые подшипники используются при малых скоростях вращения и высокой радиальной нагрузке. В Украине этот тип не производится, кроме специализированной номенклатуры на Харьковском подшипниковом заводе для железнодорожного транспорта.

4. Двухрядные сферические роликовые подшипники.

Конструкция двухрядного сферического роликового подшипника объединила в себе все наилучшие технические характеристики двухрядного шарикового подшипника и цилиндрического роликового подшипника. Внутрення поверхность внешней обоймы – сферическая, что позволяет компенсировать перекосы валов. Тело качения – ролик сферической формы. Подшипник хорошо работает при больших радиальных неравномерных нагрузках. Эта конструкция широко применяется в таких отраслях, как металлургия, горнодобывающая промышленность, тяжелое машиностроение. Бесспорным мировым лидером по производству этого типа подшипников являются компании SKF (Швеция) и TIMKEN (США). Компания SKF несколько лет назад запатентовала новую разновидность роликового сферического тороидального подшипника CARB, главной особенностью которого является возможность работы при наличии осевой нагрузки. В Украине подшипники этого типа не производятся. Лидером в странах СНГ по объему производства и качества роликовых сферических подшипников является Минский подшипниковый завод.

5. Игольчатые подшипники.

Этот тип – аналог радиальных роликовых подшипников. Главное отличие – намного большее соотношение длины ролика и его диаметра (иголка). Восприятие нагрузок — такое же, как и у роликового подшипника. Главное преимущество этого типа – небольшие габариты. В механических узлах, где нет больших радиальных нагрузок и отсутствуют радиальные нагрузки – рекомендуется использование именно этого типа. При этом, габариты узла можно уменьшить в несколько раз. Игольчатые подшипники широко применяются в полиграфии, конвейерных и фасовочных машинах, автомобилестроении. Мировым лидером по производству игольчатых подшипников можно считать немецкую компанию INA (Shafleer Group). В Украине игольчатые подшипники не производятся.

6. Радиальные роликовые подшипники с витыми роликами.

Малочисленный тип подшипников. Это аналог цилиндрических роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами. Отличие состоит в наличии спиральной канавки для смазки на теле вращения (ролика) и применении специальных сталей и термообработки во время их производства. Эти подшипники применяются в металлургии при работе в тяжелых и сильно загрязненных условиях.

7. Радиально-упорные шариковые подшипники.

По своей конструкции радиально-упорные шариковые подшипники похожи на радиальные шариковые подшипники. Главное отличие этого типа – это возможность и необходимость одновременной работы при осевой и радиальной нагрузке. Без одновременного наличия обеих нагрузок работа подшипника невозможна. Эта конструкция обладает такими же скоростными характеристиками, как и обычный радиальный шариковый подшипник. Для одновременной работы при осевых нагрузках с разных сторон, подшипники объединяются в группы (дуплексы, триплексы). Этот тип широко применяется в автомобилестроении, производстве станков.

8. Конические роликовые подшипники.

Изобретателем этого типа (в начале прошлого века) был американский инженер Генри Тимкен, основатель компании TIMKEN. Эта конструкция подшипника способна одновременно воспринимать большую радиальную и одностороннюю осевую нагрузку (для одиночной установки). Желательна работа при одновременном наличии обеих нагрузок. Тело качения в подшипнике – конический ролик. Уже 100 лет компания TIMKEN является ведущим производителем конических роликовых подшипников в мире. Широкое применение эта конструкция нашла в металлургии и тяжелом машиностоении. В Украине конические роликовые подшипники в ограниченной номенклатуре производятся на Луцком подшипниковом заводе (СКФ-Украина).

9. Упорные шариковые подшипники

Упорные шариковые подшипники рассчитаны на работу при осевой нагрузке. Наличие радиальной нагрузки недопустимо. У этой конструкции подшипников прекрасные скоростные качества, но невысокая нагрузочная способность. В Украине упорные шариковые подшипники не производятся.

10. Упорные роликовые подшипники

В отличии от упорных шариковых подшипников телом качения в этой конструкции является ролик. Ролики могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими. В зависимости от формы роликов, упорные роликовые подшипники могут компенсировать перекосы и несовпадения осей вала. Упорные роликовые подшипники применяются в тяжелых условиях работы. при больших осевых нагрузках. Основные отрасли использования – металлургия, горнодобывающая промышленность, энергетика. В Украине упорные шарикоподшипники не производятся.

11. Шарнирные подшипники.

У этого типа подшипника нет тела качения. При работе не происходит кругового вращения. Широкое применение эта группа подшипников нашла в автомобилестроении. Основной производитель шарнирных подшипников на территории СНГ – Саратовский подшипниковый завод.

informationsunami.ru