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.

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

Изделия делятся на два типа. При этом один из них включает в себя несколько подвидов:

1. Качения:

• шариковые;
• игольчатые.

2. Скольжения.

Конструкция и назначение составных элементов

Разберёмся, из чего состоят подшипники и какое назначение каждой из его составных частей. Отметим, что выпускаются разные версии, имеющие определённые

особенности. Но в целом конструкция включает в себя три основных составляющих: обоймы, тела качения, сепаратор.

Обойма

Первые предназначены для соединения изделия с деталями узла, в котором необходимо уменьшить трение. Одна из них контактирует с одной поверхностью механизма, вторая - с другой. По сути, подшипник является связывающим элементом двух деталей.

Обоймы делятся на внутреннюю и внешнюю. Представляют они собой кольца с высокой степенью обработки рабочих поверхностей. Делается это, потому что для надёжного закрепления элемента в узле зачастую производится его посадка с натягом.

Для правильного движения тел качения по обоймам на их поверхностях проделаны специальные направляющие канавки. У внешнего кольца они находятся с внутренней стороны, а у другого - наоборот.

У подшипников рабочие поверхности обойм располагаются под определённым углом. Благодаря такой особенности изделия этих типов способны работать под высокими нагрузками - как радиальными, так и осевыми.

У упорного типа конструкция несколько иная. У него нет внутренней и внешней обоймы, зато имеется левая и правая (верхняя и нижняя). Что касается канавок, то они сделаны на одной из боковых поверхностей. Предназначается такой подшипник для использования в узлах с высокими осевыми нагрузками.

Тела качения

Тела качения обеспечивают вращение одной обоймы относительно другой с минимальным трением за счёт перекатывания по рабочим поверхностям обойм. Эти элементы конструкции подшипника бывают в виде:

• шариков;
• цилиндрических роликов;
• конических роликов;
• игл (металлических цилиндрических тел малого диаметра).

Для использования в разных областях выпускают подшипники как однорядные, так и двухрядные (обладающие повышенной прочностью к нагрузкам). У некоторых видов изделий ролики могут располагаться под углом относительно друг друга.

Сепаратор

Сепаратор предназначен для равномерного распределения тел качения по окружности обойм, предотвращения их смещения вбок и контакта между собой. Представляет собой кольцо с посадочными местами под шарики (ролики).

Вообще, вариаций их - очень большое количество, и каждый из них разработан под определённые условия работы.

Некоторые версии могут не включать в свою конструкцию какие-то части. К примеру, на некоторых видах техники используются игольчатые подшипники без внутренней обоймы. Роль внутренней рабочей поверхности у такого изделия играет сам вал.

У других видов, наоборот, может иметься дополнительный элемент в конструкции - резиновые уплотнители. Их задача - защита тел качения от загрязнения и предотвращение попадания сторонних частиц внутрь.

Из каких элементов состоит подшипник качения - разобрались. Он собирается из трёх основных составляющих, которые для выполнения определённых задач могут иметь разную форму.

Подшипники скольжения

Что касается элементов скольжения, то их конструкция и вовсе простая. Представляют они собой пластину заданной толщины, изготовленную из сплавов мягких металлов или металлокерамики в форме кольца или втулки.

Поскольку они зачастую применяются в механизмах, где смазка осуществляется маслом, то для подачи смазочного материала на рабочей поверхности могут быть проделаны специальные канавки и отверстия.

В тех узлах, где требуется фиксация подшипника, на его торцах могут быть проделаны специальные отливы, которые при установке изделия заводятся в пазы. Это позволяет предотвратить проворачивание во время работы узла.

Сегодня подшипники используются во всех механизмах, связанных с вращающимися компонентами. Без подшипников не обходится вращение деталей в часах, валов в двигателе внутреннего сгорания, турбин в шахтах или аттракционов с названием «колесо обозрения».

Фактически подшипник представляет собой кольцо, надетое на предмет цилиндрической формы. Подшипники бывают радиальными (например, такие используются, чтобы удерживать колесо автомобиля) и упорными (используются в офисных креслах, чтобы они могли вращаться вокруг своей оси). Любой подшипник выполняет три задачи:

1. Удерживает вал или ось в нужном положении;
2. Максимально снижает сопротивление, возникающее при соприкосновении вращающегося вала, с фиксирующей его положение конструкцией;
3. Передаёт нагрузку с вращающейся части на другие элементы конструкции.

Существует большое количество видов подшипников. По разным классификациям выделяют от семи до десяти. Однако самыми популярными среди них остаются подшипники качения и подшипники скольжения . Разница между ними заключается в том, как они устроены и где применяются. Ниже будет дан ответ на вопрос: в чем же отличие подшипника качения от подшипника скольжения?

Подшипники скольжения.

Они представляют собой кольца, внутрь которых помещается втулка или вал. С помощью кольца вал фиксируется нужным образом в пространстве, после чего может начинать вращаться. Подшипники скольжения бывают двух типов: неразъемные и разъемные. Первые представляют собой полноценное кольцо, в которое втулка просто вставляется. Вторые разделяются на две части: в первой фиксируется вал, после чего устанавливается вторая половина подшипника. Такой способ удобнее в эксплуатации, поэтому чаще используют именно раздельные подшипники скольжения.

В процессе вращения вал непосредственно соприкасается с поверхностью подшипника. Из-за этого обе составные пары «подшипник-вал» начинают тереться друг о друга. В результате этого процесса обе детали быстро изнашиваются, а скорость вращения вала существенно сокращается.

Для того, чтобы этого избежать используются различные смазки.

Смесь, препятствующая трению, является важнейшим условием долговечной работы подшипника. Кроме повышения срока службы вала и подшипника, смазка позволяет сократить силу трения, обеспечивает теплоотводение и препятствует условиям внешней среды оказывать влияние на детали. Смазки бывают трёх видов:

• жидкие,
• твёрдые
• газообразные.

В подавляющем большинстве подшипников скольжения применяются жидкие смазки. Твёрдые (на основе графита) используются, например, в скользящих подшипниках удерживающих колёсный вал в поезде – под большими нагрузками жидкие смазки оттуда моментально выдавливает. Газ в качестве «смазки» используется на высокоточных производствах с особыми условиями эксплуатации деталей. Задача газообразной смеси предотвратить непосредственное соприкосновение вала с поверхностью подшипника.

Достоинства подшипников скольжения

1. Низкая вероятность поломки;
2. Возможность выдерживать высокие ударные и вибрационные нагрузки;
3. Они меньшего радиального размера, чем аналогичные подшипники качения;
4. При использовании разъёмных подшипников скольжения их можно демонтировать без разборки других деталей конструкции;
5. Низкий уровень шума при работе;
6. Могут работать в воде
7. Допускается наличие зазора между поверхностью подшипника и валом. Это позволяет использовать даже значительно изношенные детали без потери эффективности;
8. Сохраняют высокий КПД даже при работе крупных валов.

Недостатки подшипников скольжения

1. Всегда требуют наличия смазки при работе;
2. Быстрый износ из-за трения при работе на некачественной смазке;
3. Большие затраты на смазочные материалы;
4. Необходимость постоянного контроля над условиями работы подшипника;
5. Невысокий КПД, по сравнению с подшипниками качения
6. Разная скорость износа подшипника и вала;
7. Малая долговечность;
8. Для изготовления подшипников скольжения используются более дорогие материалы, чем для подшипников качения.

Подшипники качения.

Они устроены сложнее, нежели подшипники скольжения. Во-первых, они представляют собой не одно, а два кольца. Причем диаметр первого больше, чем диаметр второго, настолько, чтобы между ними можно было поместить другие компоненты. Для этого на внешней стороне маленького кольца и внутренней стороне большого кольца вырезают специальные желоба. Обычно между кольцами помещают: шарики, иглы, бочонки или другие по форме тела качения. В результате получается конструкция из нескольких составляющих. Вал вставляется внутрь малого кольца. При вращении он воздействует на первое кольцо, которое вследствие этого раскручивается, увлекая за собой тела качения расположенные между первым и вторым кольцом. Большое кольцо при этом не крутиться, а находится в статичном положении. Из-за наличия тел качения между первым и вторым кольцами многократно уменьшается трение между деталями.

Подшипники качения бывают двух типов: с наличием сепаратора и без него. Сепаратор представляет собой широкое кольцо с отверстиями на одинаковом расстоянии. В эти отверстия помещаются тела качения. Это позволяет установить их на одинаковом расстоянии и увеличить эффективность подшипника при сохранении объема используемых материалов. Большинство подшипников создаются с учетом наличия сепараторов. Однако имеются подшипники качения, изготовленные и без него. В таких подшипниках помещается максимальное количество тел качения, поэтому между ними не требуется расстояние. Большое количество тел качения позволяет увеличить грузоподъёмность подшипника.

Однако лимит скорости вращения вала в бессепараторных подшипниках намного меньше, чем в подшипниках с наличием сепаратора.

Кроме этого, выделяют закрытые и открытые подшипники качения. Первые обладают специальными протекторами, которые защищают элементы подшипника от всех условий внешней среды. В связи с этим они обходятся без дополнительного обслуживания и замены смазки. Подшипники качения открытого типа – более чувствительны к окружающему пространству. В них нередко попадают инородные тела, что приводит к разрушению подшипника.

Основным свойством подшипников качения является низкое трение при соприкосновении поверхности вала с поверхностью подшипника. Из-за тел качения не происходит большой затраты энергии на сопротивление кольца и вала. В связи с этим и резко уменьшается износ и значительно увеличивается коэффициент полезного действия, по сравнению с подшипниками скольжения.

Достоинства подшипников качения

1. Возможность использования в механизмах с высокой скоростью вращения вала;
2. Способность удерживать вал при больших ударных и вибрационных нагрузках;
3. Бесшумность работы;
4. Маленькие осевые размеры.
5. Нет необходимости замены смазки;
6. Возможность использования при высоких температурах.

Недостатки подшипников качения

1. Высокая стоимость;
2. Трудоёмкий процесс изготовления;
3. Большой радиус детали;
4. Возможность использования только в сухих условиях;
5. Не используются с высоконагруженными валами;
6. Меньшая надежность по сравнению с подшипниками скольжения.

Несколько видео

Подшипники качения и скольжения

Реферат по дисциплине «Физика»

Выполнил: студент гр. ВАУ – 126 6 Шипаев В.В.

Волжский политехнический институт

Волжский 2013г.

Подшипники используются с древних времён. В зависимости от условий эксплуатации механизмов и машин (скорость движения, нагрузки, температура окружающей среды, фин. затраты,…)выбираются при помощи расчета определённые типы п/ш которые изготавливаются из различных материалов.

Назначение подшипника- уменьшение трения между движущейся и неподвижной частями механизма, т.к. с трением связаны износ, нагрев и потеря энергии.

ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ: -опора вращающейся (движущейся) части механизма работающая в условиях преобладающего ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ.Обычно состоит из наружного кольца, тел качения (шарик, ролик), сепаратора, внутреннего кольца (рис.1).рис.1

Тела качения контактируют с наружным и внутренним кольцом, что при вращении приводит к трению проскальзывания. Потери энергии связаны с трением скольжения тел качения о сепаратор, внутренним трением в материале контактирующих тел (упругие деформации), сопротивлением смазки.

Классифицируются: -по телам качения: шариковые, роликовые (цилиндрические, конические, игольчатые, витые, бочкообразные, бочкообразные конические,…).

По типу нагрузки: радиальные (нагрузка перпендикулярно оси вращения);

радиально-упорные (нагрузка перпендикулярно и вдоль оси вала);

линейные(обеспечивают движение вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или не возможно);

шариковые винтовые передачи(сопряжение винт-гайка через тела качения).

По числу тел качения (одно-, двух-, и многорядные).

По способности компенсироватьнесоосность вала и п/ш (обычные и самоустанавливающиеся).

В шарикоподшипниках ТОЧКА КОНТАКТА (меньше коэффициент трения). В роликоподшипнике ЛИНИЯ КОНТАКТА (больше коэффициент трения).

Поэтому при одинаковых габаритах шарико-п/ш допускают большую скорость вращения, но воспринимают меньшую нагрузку чем ролико-п/ш.

Достоинства п/ш качения:

Высокая скорость вращения;

Выдерживают большие нагрузки;

Небольшая ширина (осевой размер);

Умеренные требования по смазке;

Большой диапазон рабочих температур (спец п/ш до 1000ос).

Недостатки п/ш качения:

Высокая стоимость;

Сложность в изготовлении;

Большие радиальные размеры.

Применяемые материалы:

В основном п/ш изготавливают из высокоуглеродистой низколегированной стали(наружные и внутренние кольца, тела качения подвергаются закалке), низкоуглеродистой стали, латунь (сепаратор, защитные шайбы). Для работы при динамической нагрузке кольца и ролики изготавливают из низкоуглеродистой низко/средне легированной стали, подвергаемой поверхностному насыщению углеродом, т.е. цементацией(структура цементит): поверхностный слой после закалки и отпуска твёрдый, износостойкий, а сердцевина вязкая, упругая (такие п/ш используются в прокатных станах, буксовых узлахж.д. вагонах, шасси самолётов).

В последнее время применяются и другие материалы: керамика, фторопласт, текстолит…

Производство подшипников качения:

Промышленное производство п/ш качения впервые было организовано в Германии в 1883г, в Советском Союзе в 1932г(в 1961г. 1-е выпуски 1-го подшипника завода ГПЗ-15 в г. Волжском).

Порядок изготовления п/ш: разработка конструкции и технологическая подготовка; заготовительно –токарный процесс(получение конфигурации деталей с определёнными «черновыми» размерами); термическая обработка деталей (получение деталей с определённой твёрдостью); шлифовально-сборочные операции (получение деталей «чистовых» окончательных размеров и сборка деталей –получения готового изделия).

Высокие нагрузки, неправильная установка и плохая герметизация приводит к дефектам (выкрашивание, износ колец и тел качения; разрушение сепаратора) и выходу подшипника из строя.

Расчет проводится для подбора п/ш по статической, динамической нагрузки при определённой скорости вращения, и др. характеристик.

Технические параметры (размеры, качество поверхности, твёрдость и материалы деталей п/ш,…) и эксплуатационные характеристики (скорость об/мин, нагрузка, температурный режим,…) определяются различными ГОСТ. В обозначении указывается диаметр отверстия, тип и конструктивные особенности, материал.

Пример расшифровки обозначения п/ш 2-7504Х 1Л: тип -роликовый конический(7), серия наружного диаметра 5(5), диаметр отверстия 20мм(04*5=20), детали или часть деталей из цементованной стали(Х1 – наружное кольцо), с сепаратором из латуни(Л), класс точности 2 (2-прецизионный, подвергается искусственному «старению» - стабилизации размеров).

Таблицы, рисунки:

Степень точности п/ш: 0, 6, 5, 4, 2, Т (слева на право –увеличение точности).

Основные условные обозначения для подшипников качения диаметром 10 мм и менее. Подшипники диаметром 0,6; 1,5 и 2,5 мм обозначаются через дробь. Ниже приведена схематическая таблица, позволяющая определить размеры подшипников.

Схематическая таблица 1

Диаметр отверстия

Серия диаметров

Тип подшипника

Конструктивное исполнение

Серия ширин

Условные обозначения для подшипников качения диаметром более 10 мм и менее 500 мм. Подшипники диаметром 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь.

Схематическая таблица 2

									Диаметр отверстия
							Серия диаметров
					Тип подшипника
			Конструктивное исполнение
	Серия ширин

4-я цифра справа		Тип подшипника и основные особенности
		Шариковый радиальный (пример: 1000905, 408, 180206, 1680205). Универсальные. Обычно однорядные.
		Шариковый радиальный сферический двухрядный (самоустанавливающийся) (пример: 1210, 1608, 11220). Используются при несоосности валов.
		Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный или двухрядный (пример: 42305, 2210, 3182120). Высокая грузоподъемность и скорость вращения.
		Роликовый радиальный сферический двухрядный (самоустанавливающийся) (пример: 3514, 3003124). Высокие нагрузки, перекосы колец.
		Роликовый радиальный игольчатый (пример: 954712, 504704, 834904). Малые габариты. Одно- или двухрядный.
		Роликовый радиальный с витыми роликами (пример: 5210, 65908). Высочайшая грузоподъемность, работа в загрязненных узлах, медленное вращение. Редкие.
		Шариковый радиально-упорный (пример: 36205, 66414, 3056206, 256907). Высокая скорость и точность вращения, комбинированные нагрузки. Качество для этого типа критично. Однорядные и двухрядные.
		Роликовый конический (одно-, двух-, многорядный) (пример: 7516, 807813, 537908, 697920). Совместно действующие радиальные и односторонние осевые нагрузки. Удобство монтажа. Обычно 1 ряд роликов, но может быть и 2, и 4.
		Шариковый упорный (одно- или двухрядный) (пример: 8109, 688811). Осевые нагрузки при высокой скорости вращения. Двухрядные - осевые нагрузки в обе стороны.
9		Роликовый упорный (пример: 9039320, 9110). Высокие осевые нагрузки.

изображен: буксовый ж.д. узел;

Ниже изображены: установка п/ш в узле механизма; шариковый радиальный п/ш.

Схемы сопротивления качению.

ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ:

Опора вращающейся (движущейся) части механизма работающая в условиях преобладающего ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ. (п/ш, в котором видом относительного движения является скольжение). Обычно состоит из втулки или вкладыша(полый цилиндр) из антифрикционного материала, установленный в корпус. В зазор между валом и отверстием втулки подаётся смазка.

При расчете определяется минимальная толщина смазочного слоя, давление в зазоре, расход смазочного материала, температурный режим работы п/ш. Подбор ирасчет регламентируется ГОСТ, техусловиями и справочниками. В зависимости от конструкции и требований эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидким. Но даже п/ш с жидкостным трением при пуске проходит режим граничного трения.

Смазка - это одно из главных условий работып/ш скольжения для обеспечения низкого трения между подвижными деталями механизма, отвод тепла.

Виды смазки:

Твёрдая (напр.: графит)

Пластичная(кальция сульфат)

Жидкая(масло, вода)

Классификацияп/ш:

По форме (одно, многоповерхностные)

По нагрузке (статически, динамически нагруженный)

По направлению нагрузки(радиальные, упорные или подпятники, радиально-упорные)

По подводу смазки(гидро/газодинамическая: смазку в зазор затягивает вращение вала; гидро/газостатическая: смазка в зазор поступает под внешним (компрессор) давлением).

Материалы:

Металлы: сплавы на основе меди (бронза, баббит(сплав,уменьшающий трение, на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника), латунь), чугун(наличие в чугуне свободного графита).

Неметаллы: керамика, полимеры; древесносмолистые, дерево(берёза, дуб, самшит-применялся в космонавтике).

В настоящее время получили распространение так называемые самосмазывающиеся п/ш изготавливаемые методом порошковой металлургии(спекание порошка на основе металла под давлением и высокой температуры). При работе от трения этот пористый п/ш, пропитанный лёгкоплавким материалом или маслом, нагревается и выделяет смазку. В состоянии покоя п/ш остывает, поры уменьшаются и капиллярным методом впитывает смазку обратно.

Достоинства п/ш скольжения:

Высокая скорость при статической(под давлением) подаче смазки

Простота конструкции в тихоходных механизмах

Небольшие радиальные размеры

Регулировка зазора

Недостатки п/ш скольжения:

Критические требования по смазке(подача, расход, чистота, температура)

Большие потери на трение при пуске и неудовлетворительной смазке

Большие осевые размеры

Ограниченный диапазон рабочей температуры(до 250оС)

Неравномерный износ п/ш и цапфы(часть вала или оси, на которой находится опора (подшипник)) вала.

Подвод смазки

Динамическая смазка. Статическая смазка.

СРАВНЕНИЕ ПОДШИПНИКОВ

характеристики	п/ш скольжения		п/ш качения
Размер осевой(ширина)	значительный (до 2 ф вала)		малый (до 1 ф вала)
Радиальный(макс. диам)	Малый (до 1,5 ф вала)		значительный (до 3 ф вала)
				Обычно выше в 1,5–2 раза
Стоимость
малых и средних размеров		Умеренная		Низкая при массовом производстве
крупных размеров		Умеренная
Способ изготовления		Как правило, силами самих предприятий с заказом соответствующих материалов		Специализированными подшипниковыми заводами
Необходимая точность изготовления		Умеренная
Способность выдерживать нагрузки:
Неопределённого направления				Отличная
Цикличные				Отличная
Стартовые				Отличная
		Удовлетворительная		Удовлетворительная (цементуемые)
Сопротивление движению
При трогании с места (стартовое)				Меньше в 5–10 раз
При умеренной скорости		Умеренное		Меньше в 2–4 раза
При очень высокой скорости и жидкой смазке (более 10000 об/мин,)		(смазка под давлением)		Выше в 2–4 раза
Условия смазки
Типы смазки		Масло, мази, сухие смазки, воздух, вода		Масло, мази
Условия монтажа
Условия создания самоустанавливаемости опор
Условия приработки новых опор и ввода и ввода в эксплуатационный режим.		Длительные (в сильно нагруженных и высокооборотных узлах – десятки часов)		Короткие (не более нескольких часов)

Список литературы

ГОСТ 520-2011(Подшипники качения. Общие технические условия);

ГОСТ ИСО 4378-1-2001 (Подшипники скольжения.Термины,определения и классификация);

Подшипники качения: справочник-каталог/ под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коростошевского. М.: машстрой 1984;

Большая Советская Энциклопедия 1978г;

Очень мало таких машин, в которых не было бы вращающихся частей - различных колес, рычагов, барабанов. Одни свободно вращаются на своих осях, другие прочно закреплены на валу и, вращаясь вместе с ним, передают движение другим деталям механизма. Между соприкасающимися поверхностями вращающихся деталей колеса, валов и осей и т.д. и опор, на которые они опираются, возникает трение. Трение препятствует свободному вращению деталей. Часто это играет положительную роль в технике, именно благодаря трению работают тормоза. Но трение имеет и отрицательные последствия – оно нагревает металл, вызывает его износ и может привести к поломке машины.

КАК БОРОТЬСЯ С НЕНУЖНЫМ ТРЕНИЕМ?

Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине значительно легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А если приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение можно, заменив сухое трение жидкостным трением скольжения или трением качения.

Опорные участки вала – их называют шипами или шейками – протачивают, шлифуют и помещают в специальные опоры – подшипники , которые разделяются на 2 основные группы: подшипники качения и подшипники скольжения .

подшипники скольжения состоят из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще – из разъемного корпуса и вкладышей. При сборке вал кладется отшлифованными шейками на нижние половинки вкладышей и накрывается верхними половинками.

Благодаря тому, что трущиеся детали делают всегда из разных материалов (валы – из черных металлов, вкладыши - из бронзы или другого сплава), трение значительно снижается. Но этого мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Постепенно между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.

При больших частотах вращения даже трение жидкостного скольжения вызывает сильный нагрев подшипника. Его надо охлаждать, и это обязанность также поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванну, а на вал надевают кольца, которые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В другие подшипники непрерывно подают масло при помощи специальных насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их. Обеспечить надежную работу подшипников скольжения не просто: они требуют повседневного ухода.

Значительно надежнее и удобнее в эксплуатации подшипники качения . В таких подшипниках стальные шарики (шариковые подшипники) или ролики (роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между вращающимися валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковых подшипниках тратится всего несколько тысячных долей общей нагрузки на вал. Смазывать их надо густым маслом только при очередных ремонтах машин.

Решая вопрос о том, какому виду подшипников отдать предпочтение, надо учитывать, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не образовалась масляная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается). Подшипники качения, наоборот, хорошо работаю при трогании с места. Но и у них есть недостаток: они плохо переносят очень большие нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказывается чрезмерно большим. Поэтому для каждого узла машины подбирается соответствующий тип подшипника. И это необходимо учитывать, когда строишь различные модели.

В обычных электродвигателях, как правило, устанавливают шариковые подшипники; в редукторах подъемных кранов, в колесных парах железнодорожных вагонов – роликовые. А в любом автомобиле много различных видов подшипников: коленчатый вал опирается на подшипники скольжения, полуоси передних колес – на шариковые, вал ведущей шестерни главной передачи – на конические роликовые и т.д.

Для мощных авиационных двигателей, гигантских прокатных станов и других машин, валы которых испытывают очень большие и часто изменяющиеся нагрузки, применяют ИГОЛЬЧАТЫЕ ПОДШИПНИКИ. У них между кольцами находятся обильно смазанные тонкие стальные иглы. Сначала такой подшипник работает как роликовый – иглы катятся по поверхности колец. При увеличении скорости вала иглы перестают катиться и вместе с маслом образуют внутренне кольцо, которое скользит между стальными кольцами подшипника. Игольчатый подшипник сочетает достоинства подшипников скольжения и подшипников качения.

Уменьшить трение можно и другими способами. Вы, вероятно, слышали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором поток воздуха поступает под днище судна и создает там давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, такое судно легко скользит по поверхности воды как бы на воздушной подушке.

На опытах по электричеству в школе вам, наверное, приходилось видеть, как под действием магнитного поля металлическое кольцо приподнимается над сердечником сильного электромагнита. Оно как бы лежит на невидимой магнитной подушке.

Значит, воздушная и магнитная подушки могут уменьшать трение в различных механизмах. Подшипники с воздушным трением находят применение в небольших воздушных (или газовых) турбинах, приводимых в движение сжатым воздухом. Эти турбины имеют очень большие частоты вращения, необходимые для создания прочной воздушной подушки между вращающимися частями и опорой. Здесь воздух одновременно приводит в движение турбину, «смазывает» её и охлаждает.