Конечный подшипник. Подшипники: стандарты, размеры, типы, классификация, назначение, маркировка

Подшипники качения, как и подшипники скольжения, предназначены для поддержания вращающихся осей и валов.

Электродвигатели , подъемно-транспортные и сельскохозяйственные машины, летательные аппараты, локомотивы, вагоны, металлорежущие станки, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в на-стоящее время немыслимы без подшипников качения.

Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наруж-ного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 16, а). В зависимости от: формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 16, д, б, ж, и) и роликовые (рис. 16, в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 16, д).

Основными элементами подшипников качения являются тела каче-ния — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживае-мые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.

Материалы. Материалы подшипников качения назначаются с учётом высоких требований к твёрдости и износостойкости колец и тел качения. Здесь используются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ, а также цементируемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А. Твёрдость колец и роликов обычно HRC 60...65, а у шариков немного больше - HRC 62... 66, поскольку площадка контактного давления у шарика меньше. Сепараторы изготавливают из мягких углеродистых сталей либо из антифрикционных бронз для высокоскоростных подшипников. Широко внедряются сепараторы из дюралюминия, металлокерамики, текстолита, пластмасс.

Для обеспечения нормальной и долговечной работы подшипников ка-чения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.

Подшипники качения — это опоры вращающихся или качающихся де-талей. Подшипники качения в отличие от подшипников скольжения стан-дартизованы. Подшипники качения различных конструкций (диапазон на-ружных диаметров 1,0-2600 мм, масса 0,5-3,5 т, например, микроподшип-ники с шариками диаметром 0,35 мм и подшипники с шариками диаметром 203 мм) изготовляют на специализированных подшипниковых заводах.

Выпускаемые в СНГ подшипники качения классифицируют по способности воспринимать нагрузку — радиальные, радиально-упорные, упор-но-радиальные и упорные.

Рис. 16. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело ка-чения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор

Радиальные подшипники (см. рис. 16, а-е) воспринимают (в основ-ном) радиальную нагрузку, т. е. нагрузку, направленную перпендикулярно к геометрической оси вала.

Упорные подшипники (см. рис. 16, и, к) воспринимают только осе-вую нагрузку.

Радиально-упорные (см. рис. 16, ж, з) и упорно-радиальные подшип-ники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую на-грузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для пре-обладающей осевой нагрузки.

В зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диа-метров, а также ширины подшипники делят на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую.

В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре кольца подшипника наружный диаметр кольца и его ширина изменяются.

По классам точности подшипники различают следующим образом:

"0" - нормального класса;

"6" - повышенной точности;

"5" - высокой точности;

"4" - особовысокой точности;

"2" - сверхвысокой точности.

При выборе класса точности подшипника необходимо помнить о том, что "чем точнее, тем дороже".

По форме тел качения подшипники делят на шариковые (см. рис. 16, а, б, ж, и), с цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), с кониче-скими роликами (см. рис. 16, з, к), игольчатые (см. рис. 16, д), с витыми роликами (см. рис. 16, е), с бочкообразными роликами (сферическими) (см. рис. 16, г). Тела качения игольчатых подшипников тонкие ролики — иглы диаметром 1,6-5 мм. Длина игл в 5-10 раз больше их диаметра. Се-параторы в игольчатых подшипниках отсутствуют.

По числу рядов тел качения различают однорядные (см. рис. 16, а, в, д-к) и двухрядные (см. рис. 16, б, г) подшипники качения.

По конструктивным и эксплуатационным признакам подшипники делят на самоустанавливающиеся (см. рис. 16, б, г) и несамоустанавливающиеся (см. рис. 16, а, в, д-к).

Под типом подшипника понимают его конструктивную разновидность, определяемую по признакам классификации.

Каждый подшипник качения имеет условное клеймо, обозначающее тип, размер, класс точности, завод-изготовитель.

На неразъемные подшипники клеймо наносят на одно из колец, на разборные — на оба кольца, например, на радиальный подшипник с ко-роткими цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), где наружное коль-цо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами со-ставляет комплект с сепаратором и роликами.

На один и тот же диаметр шейки вала предусматривается несколько серий подшипников, которые отличаются размерами колец и тел качения и соответственно величиной воспринимаемых нагрузок.

В пределах каждой серии подшипники равных типов взаимозаменяемы в мировом масштабе. В стандартах указываются: номер подшипника, размеры, вес, предельное число оборотов, статическая нагрузка и коэффициент работоспособности.

Первая и вторая цифры справа условно обозначают его номинальный внутренний диаметр d (диаметр вала). Для определения истинного размера d (в миллиметрах) необходимо указанные две цифры умножить на пять. Например, подшипник...04 имеет внутренний диаметр 04 . 5 = 20 мм. Это правило распространяется на подшипники с цифрами...04 и выше, до...99, т. е. для J = 20h - 495 mm. Подшипники с цифрами... 00 имеют d- 10 мм; ...01 d = 12 мм; ...02 d = 15 мм; ...03 d = 17 мм.

Третья цифра справа обозначает серию подшипника, определяя его на-ружный диаметр: 1 — особо легкая, 2 — легкая; 3 — средняя, 4 — тяжелая; 5 — легкая широкая, 6 — средняя широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Если эта цифра 0, то это означает, что подшипник радиальный шариковый одно-рядный; шариковый однорядный (если левее 0 нет цифр, то 0 не указыва-ют); 1 — радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 — радиаль-ный с короткими цилиндрическими роликами; 3 — радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 — игольчатый или роликовый с длинными ци-линдрическими роликами; 5 — роликовый с витыми роликами; 6 — радиально-упорный шариковый; 7 — роликовый конический (радиально-упорный); 8 — упорный шариковый; 9 — упорный роликовый.

Так, например, подшипник 7208 является роликовым коническим.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особен-ности подшипника (неразборный, с защитной шайбой, с закрепительной втулкой и т. п.).

Например :

50312 — радиальный однорядный шарикоподшипник средней серии со стопорной канавкой на наружном кольце;

150312 — тот же подшипник с защитной шайбой;

36312 — радиально-упорный шариковый однорядный подшипник сред-ней серии, неразборный.

Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ширине.

ГОСТом установлены следующие классы точности подшипников каче-ния: 0 — нормальный класс (как правило, 0 в обозначении не указывают); 6 — повышенный; 5 — высокий, 4 — особо высокий, 2 — сверхвысокий. Цифру, обозначающую класс точности, ставят слева от условного обозна-чения подшипника и отделяют от него знаком тире; например, 206 означа-ет шариковый радиальный подшипник легкой серии с номинальным диа-метром 30 мм, класса точности 0.

Кроме цифр основного обозначения слева и справа от него могут дополнительные буквенные или цифровые знаки, характеризующие специальные условия изготовления данного подшипника.

Так, класс точности маркируют цифрой слева через тире от основного обозначения. В порядке повышения точности классы точности обозначают: 0, 6, 5, 4, 2. Класс точности, обозначаемой цифрой 0 и соответствующей нормальной точности, не проставляют. В общим машиностроение применяют подшипники классов 0 и 6. в изделиях высокой точности или работающей высокой частотой вращения (шпиндельные узлы скоростных станков, высокооборотный электродвигатели и др.) применяют подшипники класса 5 и 4. подшипники класса точности 2 используют в гироскопических приборах.

Так, например, подшипник 7208 — класса точности 0.

Помимо приведенных выше имеются и дополнительные (более высокие и более низкие) классы точности.

В зависимости от наличия дополнительных требований к уровню вибраций, отклонениям формы и расположения поверхностей качения, моменту трения и др. установлены три категории подшипников: А — повышенные регламентированные нормы; В — регламентированные нормы; С — без дополнительных требований.

Возможные знаки справа от основного обозначения: Е — сепаратор выполнен из пластических материалов; Р — детали подшипника из теп-лостойких сталей; С — подшипник закрытого типа при заполнении сма-зочным материалом и др.

Примеры обозначений подшипников:

311 — подшипник шариковый радиальный однорядный, средней серии диаметров 3, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 55 мм, основной конструкции (см. рис. 14.5, а), класса точности 0;

6-36209 — подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, легкой серии диаметров 2, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 45 мм, с углом контакта а = 12°, класса точности 6;

4-12210 — подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии диаметров 2, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 50 мм, с одним бортом на наружном кольце (см. рис. 14.9, б), класса точности 4;

4-3003124Р — подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный особолегкой серии диаметров 1, серии ширин 3, с внутренним диаметром d = 120 мм, основной конструкции (см. рис. 14.8), класса точности 4, детали подшипника изготовлены из теплостойких сталей.

Характеристики подшипников качения.

Наибольшее распространение получили шариковые радиальные одноряд-ные подшипники (см. рис. 16, а). Эти подшипники допускают сравнительно большую угловую скорость, особенно с сепараторами из цветных металлов или из пластмасс, допускают небольшие перекосы вала (от 15" до 30") и могут воспринимать незначительные осевые нагрузки. Допустимая осевая нагрузка для радиальных несамоустанавливающихся подшипников не должна превы-шать 70% от неиспользованной радиальной грузоподъемности подшипника.

Роликовые радиальные подшипники с короткими роликами (см. рис. 16, в) по сравнению с аналогичными по габаритным размерам шари-коподшипниками обладают увеличенной грузоподъемностью, хорошо вы-держивают ударные нагрузки. Однако они совершенно не воспринимают осевых нагрузок и не допускают перекоса вала (ролики начинают работать кромками, и подшипники быстро выходят из строя).

Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами (см. рис. 16, е) применяют при радиальных нагрузках ударного действия; удары смягчают-ся податливостью витых роликов. Эти подшипники менее требовательны к точности сборки и к защите от загрязнений, имеют незначительные ради-альные габаритные размеры.

Игольчатые подшипники (см. рис. 16, д) отличаются малыми радиаль-ными габаритными размерами, находят применение в тихоходных (до 5 м/с) и тяжелонагруженных узлах, так как выдерживают большие ради-альные нагрузки. В настоящее время их широко используют для замены подшипников скольжения. Эти подшипники воспринимают только радиальные нагрузки и не допускают перекоса валов. Для максимального уменьшения размеров применяют подшипники в виде комплекта игл, не-посредственно опирающихся на вал, с одним наружным кольцом.

Самоустанавливающиеся радиальные двухрядные сферические шариковые (рис. 16, б) и роликовые (см. рис. 16, г) подшипники применяют в тех слу-чаях, когда перекос колец подшипников может составлять до 2—3°. Эти под-шипники допускают незначительную осевую нагрузку (порядка 20% от не-использованной радиальной) и осевую фиксацию вала. Подшипники имеют высокие эксплуатационные показатели, но они дороже, чем однорядные.

Конические роликоподшипники (см. рис. 16, з) находят примене-ние в узлах, где действуют одновременно радиальные и односторонние осевые нагрузки. Эти подшипники могут воспринимать также и ударные нагрузки. Радиальная грузоподъемность их в среднем почти в 2 раза выше, чем у радиальных однорядных шарикоподшипников. Их рекомендуется ус-танавливать при средних и низких угловых скоростях вала (до 15 м/с).

Аналогичное использование имеют радиально-упорные шарикоподшипники (см. рис. 16, ж), применяемые при средних и высоких угловых скоростях. Радиальная грузоподъемность у этих подшипников на 30-40 % больше, чем у радиальных однорядных. Их выполняют разъемными со съемным на-ружным кольцом и неразъемными.

Шариковые и роликовые упорные подшипники (см. рис. 16, и. к) предназначены для восприятия односторонних осевых нагрузок. Применя-ются при сравнительно невысоких угловых скоростях, главным образом на вертикальных валах. Упорные подшипники радиальную нагрузку не вос-принимают. При необходимости установки упорных подшипников в узлах, где действуют не только осевые, но и радиальные нагрузки, следует допол-нительно устанавливать радиальные подшипники.

В некоторых конструкциях, где приходится бороться за уменьшение радиальных габаритов, применяются т.н. "бескольцевые" подшипники, когда тела качения установлены непосредственно между валом и корпусом. Однако нетрудно догадаться, что такие конструкции требуют сложной, индивидуальной, а, следовательно, и дорогой сборки-разборки.

Достоинства подшипников качения:

- низкое трение, низкий нагрев;

Экономия смазки;

Высокий уровень стандартизации;

Экономия дорогих антифрикционных материалов.

Недостатки подшипников качения:

- высокие контактные напряжения, и поэтому ограниченный срок службы;

- высокие габариты (особенно радиальные) и вес;

Высокие требования к оптимизации выбора типоразмера;

Большая чувствительность к ударным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции;

Повышенный шум;

Слабая виброзащита, более того, подшипники сами являются генераторами вибрации за счёт даже очень малой неизбежной разноразмерности тел качения.

Устройство машин и механизмов предполагает большое число вращающихся деталей – колес, барабанов, рычагов, валов и других частей. Одни устроены так, что их работа заключается в свободном вращении на своей оси, другие крепятся на валу и предназначаются для передачи вращающего момента другим составляющим механизма. При оборотах между соприкасающимися поверхностями осей, валов, опор возникают трущиеся усилия, которые не дают деталям свободно вращаться. Трение нагревает сталь, вызывает преждевременный износ частей машины и приводит к поломке механизма.

Сухое трение вращающихся деталей заменяют скольжением в масляной среде или качением при помощи подшипников. Для этого на шейке вала протачивают определенный участок , шлифуют его и прячут в специальные опоры, называемые подшипниками.

Подшипник представляет собой устройство для опоры и поддержки оси, вала или другой двигающейся детали с определенной жесткостью. Изделие обеспечивает подвижную работу, вращение или качение и фиксирует расположение вала в пространстве. Подшипник уменьшает воздействие трения на механизм, принимает нагрузку от оси и передает ее другим деталям.

Шарикоподшипники представляют собой большую разнообразную группу деталей, строго систематизированную и стандартизированную по размерам. Единая мировая система предназначена для облегчения работы инженеров. В мире выпускаются шариковые подшипники различных конструкций, но все они стандартизированы по выбранному алгоритму . Что касается бывшего СССР, то здесь они имеют систему, отличную от мировой, поэтому для совмещения наших подшипников с иностранными машинами пользуются специально созданной таблицей, учитывающей отличия и облегчающей работу.

Типов подшипников существует множество, но основными, применяемыми почти во всех механизмах, считаются:

• подшипники качения (шариковые);
• подшипники по принципу скольжения.

Подшипники скольжения

Представляют собой втулку, запрессованную в корпус с отверстием. Иногда подшипник выполнен из разборного корпуса и вкладышей. При сборке такого варианта отшлифованная шейка вала опирается на половинки вкладышей и накрывается верхней частью корпуса. Работа по уменьшению трения происходит благодаря тому, что вал выполняется обычно из черного металла, а втулка из другого сплава, например, бронзы.

Для усиления эффекта внутри вкладыша на его поверхности предусмотрены бороздки, обеспечивающие растекание смазки. В начале вращения вала происходит затягивание масла под шейку и постепенно меду вкладышем и валом появляется пленка из масла. Она служит прокладкой, и вращательное движение происходит без касания вала к поверхностям вкладышей. Сухое трение заменяется на вращение в жидкости.

Большая частота вращений в подшипниках скольжения способствует постепенному сильному нагреванию устройства, а охлаждение осуществляется тоже при помощи масла. Для этого устраивают ванну из масла , на ось надевают специальные кольца для подачи охлажденной смазки на шейку вала. Некоторые виды подшипников скольжения оснащаются насосом для перемещения масла, которое одновременно уменьшает трение и служит для охлаждения. Для обеспечения работы подшипников без проблем требуется постоянный повседневный уход.

Недостатки подшипников скольжения

• требуется каждодневный уход и постоянное обеспечение смазкой;
• устройство имеет большие размеры;
• происходят потери при запуске механизма и неудачной подаче масла;
• наблюдается большой расход смазки;
• предъявляются высокие требования к нагреванию и качеству масла;
• устройство имеет невысокий коэффициент полезного действия;
• для втулки применяются дорогие материалы.

Шариковые подшипники

В процессе эксплуатации такой вид подшипников наиболее удобен. В конструкции предусмотрено качение по канавкам стальных шариков или роликов, установленных между двигающимся валом и неподвижной станиной. На преодоление трения используется только тысячная часть нагрузки от общего давления на вал. Обработка шариковых подшипников смазкой делается редко, только во время ремонтных работ, так как масло не расходуется в процессе работы.

Шарикоподшипники отличаются эффективной работой во время начала вращательного движения. К недостаткам относится то, что при большой нагрузке на вал шарики, не рассчитанные на большие усилия, выходят из строя. Для каждого отдельного узла механизма производят расчет несущей способности соответствующей модели подшипника. Это обязательно учитывается при конструировании новой машины.

Шарикоподшипники почти всегда применяются в конструкции электродвигателей , а редукторы кранов и подъемных механизмов работают на скользящих устройствах. Автомобили требуют совместного применения подшипников скольжения и шариковых устройств различных видов узлов. Как правило, полуоси передних колес работают на шариковых подшипниках, коленчатый вал вращается на скользящем типе, а главный вал передачи опирается на роликовые и конические устройства.

Преимущества шариковых устройств

• отличаются низким трением в начале вращения и маленькой разницей передаваемого момента и начального показателя работы;
• модели последних выпусков стандартизированы под единую мировую систему и применяются независимо от страны изготовления;
• работа по замене подшипников и их обслуживанию не представляет сложностей.
• шариковые устройства работают при большом диапазоне температур, ограничения существуют только в зависимости от материала.
• для увеличения жесткости подбирают определенное натяжение подшипника в конструкции механизма.

Устройство шарикоподшипника

Шариковые подшипники содержат в конструкции два кольца, тела качения разной формы и сепаратор. Некоторые виды подшипников изготавливаются без сепаратора, который предназначен для разделения тел качения друг от друга, определения равного расстояния и определения их движения. Снаружи внутреннего кольца и внутри поверхностного корпуса делают дорожки передвижения роликов в виде желобов.

Если требуется уменьшить размеры габаритов, то внутреннюю дорожку качения делают на самом валу, на его шейке или на поверхности корпуса. В случае устройства подшипника без сепаратора, шарикоподшипник имеет увеличенное количество роликов и отличается повышенной выносливостью на прочность. Такие подшипники не выдерживают слишком высокую частоту двигателя, так как повышается сопротивление вращению.

Принцип механической работы

Движение внутреннего кольца повторяет сепаратор, вращающийся в ту же сторону. При неизменном диаметре сепаратора, частота его вращения напрямую зависит от диаметра шариков. Увеличение этого показателя ведет к уменьшению скорости и наоборот. Из этого следует вывод, что ролики в подшипнике подбираются четко по размеру, их несоответствие приводит к преждевременному износу механизма. Когда тела роликов вращаются вокруг оси, то возникает дополнительная центробежная сила, поглощающаяся дорожкой качения.

В подшипниках качения трения практически не происходит, за исключением небольших потерь на трение между сепаратором и роликами. Потери энергии на трение снижаются, и увеличивается срок службы устройства, уменьшается износ. При работе открытых шарикоподшипников есть риск попадания в них различных инородных тел или загрязнений. Устройства закрытого типа с защитными съемными крышками не требуют обслуживания и работают более длительный срок.

Подразделение шариковых подшипников по виду тел качения

• роликовые;
• шариковые.

В зависимости от устройства подшипники воспринимают разный тип нагрузки:

Шарикоподшипники некоторых видов могут самостоятельно компенсировать перекос вала при движении, они носят название самоустанавливающихся. Другие типы при возникновении смещения оси в работе требуют вмешательства механика для настройки.

Характеристики колец и вкладышей подшипников

Разборные втулки изготавливают из сталей с бронзовой заливкой или сплавом ЦАМ 9–1,5Л. Монолитные втулки делают из антифрикционного чугуна марки АЧК-2 и АЧС-1. При установке подшипника требуется располагать его так, чтобы продольная канавка для смазки была с противоположной стороны от рабочего давления оси вала. Если работа механизма осуществляется с предельными отклонениями, то предусматривается дополнительное крепление подшипника.

Изготовление колец требует совместной обточки наружного диаметра совместно двух оболочек – нижнего и верхнего, при этом оставляя на внутреннем диаметре припуск на доработку. Такие параметры, как допуск на перпендикулярность, радиальное биение отверстия в соотношении с отверстием, овальность и конусообразность регламентируются данными, прописанными в специальном ГОСТе 24643–1981.

Смазка для шарикоподшипников

Для уменьшения трения между роликами и кольцами, шариковыми телами качения, направляющими бортиками и сепаратором применяют смазочный материал. Масло предохраняет составляющие подшипника от контакта между собой, коррозии, обеспечивает охлаждение механизма.

Для этого применяют смазки пластичной консистенции и жидкие или твердые масла. Выбор того или иного средства происходит с учетом условий работы механизма, конструкции подшипникового устройства, температуры узла и частоты вращения двигателя. Принимают во внимание срок действия смазки и требования к нагрузке узла.

Для подшипниковых узлов, работающих в стандартных условиях, применяют пластичные смазки, которые не требуют применения уплотнителей и тщательно защищают конструкционные элементы от коррозии и способствуют экономии. Применение жидких масел снижает трение и позволяет увеличить количество оборотов двигателя в полтора раза. Масла более эффективно охлаждают элементы подшипника и удаляют продукты отработки. Если в работе узла предусмотрены радиально-упорные нагрузки, то более рационально применять именно жидкие смазки.

Твердые смазки применяют в экстремальных условиях работы, при повышенной и пониженной температуре, вакууме, агрессивных средах, в оптических системах и пищевой промышленности, в случаях, если применение пластичных и жидких смазок невозможно.

Пластичные смазки содержат до 25% загустителя на жидкой основе. В него входят специальные присадки для увеличения эффективности. Загуститель служит для создания каркаса, в ячейках которого содержится масло, что позволяет смазке работать по принципу твердой прокладки при небольших нагрузках, а именно не течет под своим весом и хорошо держится на вертикальных поверхностях. На качество смазки большое влияние оказывает свойство загустителя.

Для смазки шарикоподшипников применяют загустители на основе кальция, лития и натрия, а в качестве заполнителя используют синтетические, минеральные масла и их компонентные смеси. На срок службы смазочных материалов оказывает влияние нагрузка и старение химических составляющих средств, которые имеют установленный срок годности .

Обслуживание смазкой различает два варианта. Один предполагает применение материалов для заполнения полости закрытых подшипников, в таком случае смена смазки происходит после изнашивания подшипникового узла. Другой вариант используется в случаях постоянного добавления смазочного средства к заложенному количеству в процессе эксплуатации. Применяют смазку Литол-24, ОКБ-122-7, ВНИИНП-207, ЦИАТИМ-201, ЛЗ-31. Эти же материалы рекомендуется использовать для смазки открытых подшипников.

Для того чтобы выбрать размер и тип подшипникового узла, учитывают факторы:

Выбор шарикового подшипника заключается в определении его функций, который заканчивается просмотром каталога в ГОСТе и определении марки стандартизированной модели.

Шариковые подшипники наиболее распространенный тип подшипников. В них применяются шариковые тела качения, которые катятся в беговых дорожках, выполненных на поверхностях наружных колец (обойм), и заключены в штампованные или механически обработанные или синтетические (полимерные) сепараторы. Благодаря точечному контакту между шариками и беговой дорожкоймомент трения у такого типа подшипников не велик, поэтому они могут развивать большие скорости вращения.

Иллюстрация: SNR

Элементы шарикового подшипника

Наружное кольцо	Внутреннее кольцо	Тела качения	Типы сепараторов
			полимерный	штампованный	механически обработанный

По воспринимаемой нагрузки шариковые подшипники классифицируются на:

а - открытый однорядный подшипник стандартной конструкции,

б - открытый однорядный подшипник со сферическим наружным кольцом ,

в - открытый однорядный подшипник с утолщенным наружным кольцом ,

г - открытый двухрядный подшипник стандартной конструкции

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции шариковых радиальных подшипников

а - однорядный радиально-упорный подшипникстандартной конструкции,

б - однорядный подшипник с четырёхточечным контактом ,

в - двухрядный радиально-упорный подшипник ,

г - двухрядный радиально-упорный подшипник типа HUB

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции шариковых радиально-упорных подшипников

П рименение :

радиальные шариковые подшипники - электродвигатели, электробытовая техника, небольшие высокоскоростные редукторы, деревообрабатывающие станки, медицинское оборудование....;

радиально-упорные шариковые подшипники - станочные шпиндели, электродвигатели, насосы...;

с четырёхточечным контактом - редукторы ...

Отличительной особенностью этого типа подшипников является применение в качестве тел качения цилиндрических роликов, заключенных в сепараторы, изготавливаемых из различных материалов. Предназначены для несения высоких радиальных нагрузок при отсутствии осевых. Повышенная несущая способность роликовых цилиндрических подшипников (в 1.5-2 раза большая, чем одинаковых по размерам шарикоподшипников) обусловлена линейным контактом между роликами и беговыми дорожками.

Иллюстрация: SNR

Элементы роликового цилиндрического подшипника

Наружное кольцо	Внутреннее кольцо	Тела качения	Типы сепараторов
			полимерный	стальной	латунный

Роликовые цилиндрические подшипники могут содержать один или несколько рядов тел качения (при этом грузоподъемность увеличивается).

а - однорядный роликовый цилиндрический подшипник,

б - двухрядный роликовый цилиндрический подшипник

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции роликовых цилиндрических подшипников

П рименение :

Большие электродвигатели,

гильотины ,

Мощные редукторы,

Насосы;

Шпиндели металлорежущих станков...

Благодаря применению конических роликов расположенных под некоторым углом к оси вращения подшипника, данный тип подшипников воспринимает комбинированные нагрузки (совместное действие радиальных и осевых сил).

Иллюстрация: SNR

Элементы роликового конического подшипника

Наружное кольцо	Внутреннее кольцо	Тела качения	Типы сепараторов
			полимерный	стальной

В зависимости от условий применения, конические подшипники выпускаются различной конструкции. К примеру, для несения больших нагрузок применяются двухрядные конические роликоподшипники, а для установки в ступицы автомобилей – специальные узлы типа HUB , полностью отрегулированные и смазанные.

а - однорядный роликовый конический подшипник,

б - двухрядный роликовый конический подшипник,

в - двухрядный роликовый конический подшипниктипа HUB

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции роликовых конических подшипников

П рименение :

Косозубые механические передачи,

Осевые буксы железнодорожного транспорта,

ступицы легкового и коммерческого автотранспорта...

У этих подшипников внутренняя поверхность наружного кольца выполнена по сфере, придавая способность самоустанавливаться, что позволяет им работать при значительном перекосе внутреннего кольца относительно наружного, вызванном несоосностью посадочных мест или прогибом вала от действия нагрузок. Двойной ряд тел качения обеспечивает повышенную грузоподъемность и компенсирует отрицательные конструктивные особенности.

Иллюстрация: SNR

Двухрядный самоустанавливающийся подшипник

Данные подшипники, как правило, поставляются с сепараторами из:

стали – для использования в подшипниках общего применения или при работе в условиях высоких температур;

полимеров – для использования в подшипниках общего применения;

латуни – для работы в условиях вибрации.

Элементы двухрядного самоустанавливающегося подшипника

Наружное кольцо Внутреннее кольцо Тела качения Типы сепараторов полимерный стальной латунный

Выпускаются в двух вариантах:

Двухрядные шариковые – воспринимают радиальные нагрузки и работают при повышенных скоростях вращения;

Двухрядные роликовые – воспринимают большие радиальные и осевые нагрузки.

а - д вухрядный самоустанавливающийся роликовый подшипник,

б - д вухрядный самоустанавливающийся шариковый подшипник

Иллюстрации: SNR

Некоторые конструкции двухрядных самоустанавливающихся подшипников

П рименение :

Бумагоделательные машины,

Металлургические прокатные станы,

Большие вентиляторы;

Опоры ветряных электрогенераторов;

карьерные машины ...

Использование тонких цилиндрических тел качения (иголок) в игольчатых подшипниках, позволяет снизить радиальные размеры по сравнению с обычными роликовыми цилиндрическими подшипниками и уменьшить себестоимость, при сохранении примерно такой же (или даже большей) несущей способности, однако имеют ограничения по скорости вращения.

Иллюстрация: SNR

Элементы игольчатого подшипника

Наружное кольцо	Внутреннее кольцо	Тела качения	Типы сепараторов
			полимерный	стальной

В настоящее время игольчатые подшипники, являясь одним из самых востребованных типов подшипников (уступая по распространенности только шариковым подшипникам), производятся в различных конструктивных исполнениях. К примеру, когда на узел действуют сразу несколько нагрузок, применяются комбинированные подшипники, в которых игольчатый подшипник комбинируется с другим типом подшипников (либо с радиальным шариковым, либо с радиально-упорным шариковым, либо с упорным цилиндрическим).

Иллюстрации: SNR

а - однорядный игольчатый подшипник,

б - комбинированный игольчатый подшипник

Некоторые конструкции игольчатых подшипников

П рименение :

Редукторы,

двигатели внутреннего сгорания ,

системы рулевого колеса,

тормозные системы,

опоры осей,

двигатели для моторных лодок,

электроинструмент,

копировальная техника,

факсовые аппараты,

агрегаты для продвижения бумажного листа,

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба - дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жесткости применяют так называемые совмещенные опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения безсепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Подшипники качения работают преимущественно на трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения) поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые - чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Нагружающие подшипник силы подразделяют на: радиальную , действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника. осевую , действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Классификация по конструктивным признакам

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

• по форме тел качения: шариковые и роликовые , причем последние могут быть цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а так же бочкообразными, коническими и витыми - пустотелыми;
• по направлению воспринимаемой нагрузки - радиальные , предназначенные для восприятия только радиальных или преимущественно радиальных сил, радиально-упорные - для восприятия радиальных и осевых сил. Подшипники регулируемых типов без осевой нагрузки работать не могут. Упорные, для восприятия осевых сил, радиальную силу не воспринимают. Упорно-радиальные - для восприятия осевых и небольших радиальных сил;
• по числу рядов тел качения - одно , двух и четырехрядные ;
• по чувствительности к перекосам - самоустанавливающиеся (позволяют до 3° перекос) и несамоустанавливающиеся ;
• с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца;
• сдвоенные и др.

Кроме основных подшипников каждого типа выпускают их конструктивные разновидности.

Виды подшипников качения

• Шариковые подшипники качения:
  • шариковые радиальные;
  • шариковые радиальные самоустанавливающиеся (сферические);
  • шариковые радиально-упорные;
  • шариковые упорные;
  • шариковые радиальные для корпусных узлов.
• Роликовые подшипники качения с цилиндрическими роликами:
  • роликовые радиальные;
  • роликовые упорные.
• Роликовые подшипники качения с коническими роликами:
  • роликовые радиально-упорные (конические);
  • роликовые упорные (конические).
• Роликовые подшипники качения со сферическими роликами:
  • роликовые радиальные самоустанавливающиеся (сферические);
  • роликовые упорные самоустанавливающиеся (сферические).
• Роликовые подшипники качения с игольчатыми роликами:
  • игольчатые радиальные;
  • игольчатые упорные;
  • игольчатые комбинированные.
• Другие подшипники качения:
  • роликовые радиальные тороидальные подшипники;
  • роликовые радиальные подшипники с витыми роликами;
  • шариковые и роликовые опорные ролики;
  • комбинированные подшипники;
  • опорно-поворотные устройства

Примеры

Радиальный шариковый подшипник	Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом	Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник	Радиальный шариковый подшипник для корпусных узлов
Радиальный роликовый подшипник	Радиально-упорный роликовый подшипник	Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник	Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник
Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами(сферический)	Упорный шариковый подшипник	Упорный роликовый подшипник	Ролики и сепаратор упорного игольчатого подшипника

Условные обозначения подшипников в мире

ISO 15:1998 - Подшипники качения. Радиальные подшипники. Габаритные размеры. Общий вид.

ISO 104:2002 - Подшипники качения. Упорные подшипники. Габаритные размеры и общий вид.

ISO 113:1999 - Подшипники качения. Корпуса опорных подшипников. Габаритные размеры.

ISO 355:1977/Amd 2:1980 - Подшипники качения. Конические роликовые подшипники метрической серии. Габаритные размеры и обозначения серий.

ISO 1132-1:2000 - Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.

Обозначения подшипников различных производителей отличны например FAG и SKF имеют одинаковые префиксы и суффиксы в обозначениях подшипников, а в SNR (Франция) совсем другие.

обозначение внутреннего радиального зазора в подшипнике

Условное обозначение подшипников качения в России

Подшипники с российской маркировкой на выставке.

Чашечные подшипники, шарикоподшипники специального назначения и шарикоподшипниковые узлы.

Маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована в соответствии ГОСТ 3189-89 и условного обозначения завода-изготовителя.

Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно сокращается до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (-), а дополнительное обозначение, расположенное справа всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.

Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.

X	XX	X	0	X	X
6	5	4	3	2	1

1. диаметр отверстия, один знак;
2. серия диаметров, один знак;
3. знак ноль;
4. тип подшипника, один знак;

Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.

X	XX	X	X	XX
5	4	3	2	1

1. диаметр отверстия, два знака;
2. серия диаметров, один знак;
3. тип подшипника, один знак;
4. конструктивное исполнение, два знака;
5. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Знаки условного обозначения:

• материал деталей;
• конструктивные изменения;
• температура отпуска;
• смазочный материал;
• требования к уровню вибрации.

Обозначение диаметра отверстия

Знак обозначающий диаметр отверстия схемы 1 с диаметром отверстия до 10 мм должен быть равен номинальному диаметру отверстия, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь. Если диаметр отверстия подшипника - дробное число, кроме величин перечисленных ранее, то он имеет обозначение диаметра отверстия округленного до целого числа, в этом случае в его условном обозначении на втором месте должна стоять цифра 5. Двухрядные сферические радиальные подшипники с диаметром отверстия до 9 мм сохраняют условное обозначение по ГОСТ 5720 .

Два знака обозначающие диаметр отверстия схемы 2 с диаметром отверстия от 10 мм до 500 мм если диаметр кратен 5, обозначаются частным от деления значения диаметра на 5.

Обозначение подшипников с диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 как 00, 01, 02, 03 соответственно. Если диаметр отверстия в диапазоне от 10 до 19 мм отличается от 10, 12, 15 и 17 мм, то ему присваивается обозначение ближайшего из указанных диаметров, при этом на третьем месте основного обозначения ставится цифра 9.

Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь (например: 602/32 (д=32мм)

Диаметры отверстия, равные дробному или целому числу, но не кратное 5, обозначаются целым приближенным частным от деления значения диаметра на 5. В основное условное обозначение таких подшипников на третьем месте ставится цифра 9.

Подшипники имеющие диаметр отверстия 500 мм и более, внутренний диаметр обозначается как номинальный диаметр отверстия.

Обозначение размерных серий

Размерная серия подшипника - сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478 ):

• диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
• ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Серия 0 в обозначении не указывается.

Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.

Обозначение типов подшипников

Типы подшипников обозначаются согласно таблицы 1 .

Таблица 1

Обозначение типов подшипников.

Тип подшипника	Обозначение
Шариковый радиальный	0
Шариковый радиальный сферический	1
Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами	2
Роликовый радиальный сферический	3
Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами	4
Радиальный роликовый с витыми роликами	5
Радиально-упорный шариковый	6
Роликовый конический	7
Упорный или упорно-радиальный шариковый	8
Упорный или упорно-радиальный роликовый	9
Радиально-сферический двухрядный с коническим отверстием	11
Радиальный однорядный с одним уплотнением	16
Радиальный однорядный с двумя уплотнителями	18

Обозначение конструктивного исполнения

Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395 , обозначают цифрами от 00 до 99.

Знаки дополнительного обозначения

Слева от основного обозначения ставят знаки:

• класс точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2);
• группа радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (1, 2…9; для радиально-упорных шариковых подшипников обозначают степень преднатяга 1, 2, 3);
• момент трения (1, 2…9);
• категорию подшипников (А, В, С).

Справа от основного обозначения ставят знаки:

• материал деталей подшипников (например, Е - сепаратор из пластических материалов, Ю - детали подшипников из нержавеющей стали, Я - подшипники из редко применяемых материалов (твердые сплавы, стекло, керамика и т. д.), W - детали подшипников из вакуумированной стали и т. д.);
• конструктивные изменения (например, К - конструктивные изменения деталей подшипников, М - роликовые подшипники с модифицированным контактом);
• требования к температуре отпуска (Т, Т1, Т2, Т3, Т4, Т5);
• смазочный материал закладываемый в подшипники закрытого типа при их изготовлении (например, С1, С2, С3 и т. д.);
• требования по уровню вибрации (например, Ш1, Ш2, ШЗ и т. д.).

Подшипники скольжения

Подшипник скольжения, опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки. При расчёте определяются минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы , условий эксплуатации трение скольжение бывает сухим , граничным , жидкостным и газодинамическим . Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника обеспечивает; низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды и может быть; жидкой (минеральные и синтетические масла , вода для не металлических подшипников), пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.), твёрдой (графит , дисульфид молибдена и др.) и газообразной (различные инертные газы , азот и др.). Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии . При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

В зависимости от формы подшипникового отверстия подшипники скольжения разделяют на:

• одно- или многоповерхностные (от 2 до 5 {и более?})
• со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения)
• со (или без) смещением центра (для конечной установки валов после монтажа)

По антифрикционному материалу подшипники разделяют на твердосплавные , баббитовые и бронзовые.

• Твердосплавные подшипники изготавливают из карбида вольфрама или карбида хрома методами порошковой металлургии либо высокоскоростного газопламенного напыления ;
• Баббитовые подшипники изготавливают методами центробежного литья либо газопламенного напыления ;
• Бронзовые подшипники изготавливают как вкладыши.

По направлению восприятия нагрузки различают радиальные и осевые (упорные).

Мехатронные подшипники

С начала 90-х на рынке появились мехатронные (они же сенсорные) подшипники качения. Такие подшипники включают: механическую часть - собственно подшипник качения и электронную часть - специальные датчик и энкодер.

В настоящее время различают три поколения мехатронных подшипников:

Такие подшипники находят свое применение в автомобилестроении и промышленности.

Первой мехатронной разработкой, получившей широкое распространение, стали подшипники ASB® (Active Sensor Bearing) фирмы SNR, которые представляют собой автомобильные ступичные подшипники с интегрированными датчиками скорости.

Основными преимуществами подшипников ASB® являются:

1) возможность измерения скорости вращения колеса при скоростях близких или равных нулю; 2) уменьшение габаритов и веса ступичного узла; 3) упрощение монтажа и установки подшипника; 4) унификация компонентов.

Подробнее о подшипниках ASB® на основе ступичных подшипников типа HUB - http://www.snr.com.ru/auto/tech/hub/auto_hub.htm Ступичные мехатронные подшипники третьего поколения (с датчиками моментов) - http://www.snr.com.ru/e/snr_asb3_2008.htm

Подшипники ASB® стали основой для разработки мехатронных подшипников промышленного применения - http://www.snr.com.ru/e/mechatron_sle.htm

Перечень ГОСТов

Перечень стандартов ISO

МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ (СТАНДАРТЫ ISO), ДЕЙСТВУЮЩИЕ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, ШАРНИРНЫХ ПОДШИПНИКОВ И ТЕЛ КАЧЕНИЯ.

В данном материале приводится перечень стандартов, разработанных ISO («International Organization for Standardization» - «Международная организация по стандартизации»). Эти стандарты называются международными. В разработке некоторых из них приняли участие специалисты России (Россия - участник секции ISO номер ТК-4 -"Подшипники качения"). В перечень включены действующие стандарты, за исключением стандартов на самолетные подшипники дюймовой размерности. Не приводятся отмененные и замененные стандарты ISO. Несколько стандартов ISO находятся на стадии утверждения, но пока еще являются проектами. Стандарты ISO содержат ценную информацию о подшипниках, обобщающую мировой опыт. Некоторые стандарты ISO являются основой соответствующих ГОСТов и других стандартов более низкого уровня. Однако формально стандарты ISO в России не являются стандартами прямого действия. Перечень составлен по состоянию на 01.01.2005 г.

1. ISO 15: 1998 Подшипники качения - Радиальные подшипники - Основные размеры, генеральный план.

2. ISO 76: 1987 Подшипники качения - Статическая грузоподъемность.

3. ISO Amd. 1 76: 1999 Подшипники качения - Статическая грузоподъемность - Изменение 1.

4. ISO 104: 2002 Подшипники качения - Упорные подшипники - Основные размеры, генеральный план.

5. ISO 113: 1999 Подшипники качения - Корпуса на лапах - Основные размеры.

6. ISO 199: 1997 Подшипники качения - Упорные шариковые подшипники - Допуски.

7. ISO 246: 1995 Подшипники качения - Роликовые цилиндрические подшипники - Отдельные упорные кольца - Основные размеры.

8. ISO 281: 1990 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Часть 1: Методы расчета.

9. ISO Amd. 1 281: 2000 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Изменение 1. 10. ISO Amd. 2 281: 2000 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Изменение 2.

11. ISO 355: 1997 Подшипники качения - Роликовые конические подшипники метрической серии -Основные размеры и обозначения серий.

12. ISO 464: 1995 Подшипники качения - Радиальные подшипники с упорным пружинным кольцом -Размеры и допуски.

13. ISO 492: 2002 Подшипники качения - Радиальные подшипники - Допуски.

14. ISO 582: 1995 Подшипники качения - Максимальные значения размеров фасок.

15. ISO 683-17: 1999 Стали термообработанные, легированные и быстрорежущие - Часть 17: Стали для шариковых и роликовых подшипников.

16. ISO 1002: 1983 Подшипники качения - Самолетные подшипники - Характеристики, основные размеры, допуски, оценка грузоподъемности.

17. ISO 1132-1: 2000 Подшипники качения - Допуски - Часть 1: Термины и определения.

18. ISO 1132-2: 2001 Подшипники качения - Допуски - Часть 2: Принципы и методы измерения и контроля.

19. ISO 1206: 2001 Подшипники роликовые игольчатые - Легкая и средняя серии - Размеры и допуски.

20. ISO 1224: 1984 Подшипники качения - Приборные прецизионные подшипники.

21. ISO 2982-1: 1995 Подшипники качения - Комплектующие детали - Часть 1: Конические втулки -Размеры.

22. ISO 2982-2: 2001 Подшипники качения - Комплектующие детали - Часть 2: Стопорные гайки и стопорные приспособления - Размеры.

23. ISO 3030: 1996 Подшипники качения - Радиальные игольчатые ролики с сепаратором в сборе -Размеры и допуски.

24. ISO 3031: 2000 Подшипники роликовые игольчатые - Упорные игольчатые ролики с сепаратором в сборе, упорные шайбы - Размеры и допуски.

25. ISO 3096: 1996 Подшипники качения - Игольчатые ролики - Размеры и допуски.

26. ISO Cor. 1 3096: 1999 Подшипники качения - Игольчатые ролики - Размеры и допуски - Техническая поправка 1.

27. ISO 3228: 1993 Подшипники качения - Литые и штампованные корпуса для вкладышных подшипников.

28. ISO 3245: 1997 Подшипники качения - Роликовые игольчатые подшипники со штампованным наружным кольцом без внутреннего кольца - Основные размеры и допуски. 29. ISO 3290: 2001 Подшипники качения - Шарики - Размеры и допуски.

30. ISO 5593: 1997 Подшипники качения - Словарь.

31. ISO 5753: 1991 Подшипники качения - Радиальный внутренний зазор.

32. ISO 5949: 1983 Стали инструментальные и стали подшипниковые - Микрофотографический метод оценки распределения карбидов с помощью контрольных микрофотоснимков.

33. ISO 6743-2: 1981 Смазки, промышленные масла и сопутствующие продукты (Класс L) - Классификация -Часть 2: Группа F - Шпиндельные подшипники, подшипники и муфты.

34. ISO 6811: 1998 Подшипники скольжения сферические - Словарь.

35. ISO Cor. 1 6811: 1999 Подшипники скольжения сферические - Словарь - Техническая поправка 1.

36. ISO 7063: 2003 Роликовые игольчатые подшипники - Опорные ролики - Допуски.

37. ISO 7938: 1986 Авиация - Шариковые подшипники для направляющих роликов тросов управления -Размеры и нагрузки.

38. ISO 7939: 1988 Авиация - Неметаллические направляющие ролики с шариковыми подшипниками для тросов управления - Размеры и нагрузки.

39. ISO ISO 8443: 1999 8826-1: 1989 Подшипники качения - Радиальные шариковые подшипники с бортом на наружном кольце - Размеры борта. Технические чертежи - Подшипники качения - Часть 1: Общее упрощенное изображение.

40. ISO 8826-2: 1994 Технические чертежи - Подшипники качения - Часть 2: Детализированное упрощенное изображение.

41. ISO 9628: 1992 Подшипники качения - Вкладышные подшипники и эксцентрические стопорные кольца.

42. ISO 9758: 2000 Авиация и космос - Вилкообразные наконечники стальные, с резьбой, для подшипников качения, для тросов управления самолетами - Размеры и нагрузки.

43. ISO 9760: 2000 Авиация и космос - Вилкообразные наконечники из нержавеющей стали для подшипников качения, для тросов управления самолетами - Размеры и нагрузки.

44. ISO 10285: 1992 Подшипники качения - Подшипники линейного перемещения - Шариковые рециркулирующие подшипники втулочного типа - Метрическая серия.

45. ISO 10317: 1992 Подшипники качения - Конические роликовые подшипники - Система обозначений.

46. ISO/TR 10657: 1991 Пояснительная записка к ISO 76.

47. ISO 10792-1: 1995 Авиация и космос - Самолетные сферические подшипники скольжения из нержавеющей стали с самосмазывающейся прокладкой - Часть 1: Метрическая серия.

48. ISO 10792-3: 1995 Авиация и космос - Самолетные сферические подшипники скольжения из нержавеющей стали с самосмазывающейся прокладкой - Часть 3: Технические условия.

49. ISO 12043: 1995 Подшипники качения - Однорядные цилиндрические роликовые подшипники - Размеры фасок для колец со скошенным и направляющими бортами.

50. ISO 12044: 1995 Подшипники качения - Однорядные радиально-упорные шариковые подшипники -Размеры фасок со стороны ненагруженного торца наружного кольца.

51. ISO 12240-1: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 1: Радиальные сферические подшипники скольжения.

52. ISO 12240-2: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 2: Радиально-упорные сферические подшипники скольжения.

53. ISO 12240-3: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 3. Упорно-радиальные подшипники скольжения.

54. ISO 12240-4: 1998 Сферические подшипники скольжения - Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения.

55. ISO Cor. 1 12240-4: 1999 Сферические подшипники скольжения - Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения - Техническая поправка 1 .

56. ISO 13012: 1998 Подшипники качения - Подшипники качения линейного перемещения - Шариковые линейные рециркулирующие подшипники - Втулочный тип - Принадлежности.

57. ISO Cor. 1 13012: 1999 Подшипники качения - Подшипники качения линейного перемещения - Шариковые линейные рециркулирующие подшипники - Втулочный тип - Принадлежности -Техническая поправка 1 .

58. ISO 13411: 1997 Авиация и космос - Самолетные роликовые игольчатые подшипники и игольчатые опорные ролики - Технические условия.

59. ISO 13416: 1997 Авиация и космос - Самолетные роликовые игольчатые подшипники - Опорные ролики для скобы, однорядные, с уплотнениями - Метрическая серия.

60. ISO 13417: 1997 Авиация и космос - Самолетные роликовые игольчатые подшипники - Опорные ролики с хвостовиком, однорядные, с уплотнениями - Метрическая серия.

61. ISO 13790-1: 2004 Подшипники качения - Подшипники качения линейного перемещения - Часть 1: Номинальная расчетная динамическая грузоподъемность и расчетная долговечность.

62. ISO 14190: 1998 Авиация и космос - Самолетные подшипники качения: шариковые и сферические роликовые - Технические требования. 63. ISO 14191: 1998 Авиация и космос - Самолетные однорядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения, серии диаметров 3 и 4 -Метрическая серия.

64. ISO 14192: 1898 Авиация и космос - Самолетные однорядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения с защитной шайбой, для умеренного режима работы - Метрическая серия.

65. ISO 14195: 1998 Авиация и космос - Самолетные двухрядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения, с уплотнением, для трубовидных деталей с высоким сопротивлением кручению, для легкого режима работы -Метрическая серия.

66. ISO 14201: 1998 Авиация и космос - Самолетные двухрядные шариковые самоустанавливающиеся подшипники качения, серия диаметров 2 - Метрическая серия.

67. ISO 14202: 1998 Авиация и космос - Самолетные шариковые подшипники качения, жесткие, серии диаметров 0 и 2 - Метрическая серия.

68. ISO 14203: 1998 Авиация и космос - Самолетные однорядные шариковые подшипники качения, несамоустанавливающиеся, жесткие, серии диаметров 8 и 9 - Метрическая серия.

69. ISO 14204: 1998 Авиация и космос - Самолетные двухрядные шариковые подшипники качения, несамоустанавливающиеся, жесткие, серия диаметров 0 - Метрическая серия.

70. ISO 14728-1: 2004 Линейные подшипники - Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 1: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники.

71. ISO 14728-2: 2004 Линейные подшипники - Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 2: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники с профильными направляющими.

72. ISO 14728-2: 2004 Линейные подшипники - Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 2: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники с профильными направляющими.

73. ISO 15241 2001 Подшипники качения - Символы и величины.

74. ISO 15242-1 2004 Подшипники качения - Методы измерения вибрации - Часть 1: Основные положения.

75. ISO 15242-2 2004 Подшипники качения - Методы измерения вибрации - Часть 2: Радиальные шариковые подшипники с цилиндрическими отверстием и наружной поверхностью.

76. ISO 15243 2004 Подшипники качения - Повреждения и отказы - Термины, характеристики и причины.

77. ISO 15312 2003 Подшипники качения -Допустимая тепловая скорость - Расчет и коэффициенты.

78. ISO/TS 16799 1999 Подшипники качения - Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс - Нарушение непрерывности в расчете базовой динамической грузоподъемности.

79. ISO 21107: 2004 Подшипники качения и сферические подшипники скольжения - Структура поиска для электронных баз данных - Характеристики и рабочие критерии, идентифицируемые по словарю признаков.

80. ИСО 1132-1:2000 Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.

90. ИСО 1132-2:2001 Подшипники качения. Допуски. Часть 2. Принципы и методы измерения и контроля.

91. ИСО 12240-1:1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 1. Радиальные сферические подшипники скольжения.

92. ИСО 12240-2: 1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 2. Радиально-упорные сферические подшипники скольжения.

93. ИСО 12240-3:1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 3. Упорно-радиальные сферические подшипники скольжения.

94. ИСО 12240-4:1998 (с поправкой) Сферические подшипники скольжения. Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения.

95. ИСО 199:1997 Подшипники качения. Упорные шариковые подшипники. Допуски.

96. ИСО 492:2002 Подшипники качения. Радиальные подшипники. Допуски.

97. ИСО 5753:1991 Подшипники качения. Радиальный внутренний зазор.

98. ИСО 76:1987 (с поправкой 1:1999) Подшипники качения. Статическая грузоподъемность.

99. ИСО 15242-4 Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Радиальные цилиндрические роликовые подшипники с цилиндрической внутренней и наружной поверхностью.

100. ИСО 15242-1:2004(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 1: Основные положения.

101. ИСО 15242-2:2004(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 2: Радиальные и радиально-упорные шариковые подшипники с цилиндрическим отверстием и цилиндрической наружной поверхностью.

102. ИСО 15242-3:2006(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 3: Радиальные сферические и конические роликовые подшипники с цилиндрической внутренней и наружной поверхностью.

Теория

Внутренний зазор в подшипниках

Внутренний зазор подшипника определяется, как общее расстояние, на которое может переместиться одно из колец подшипника относительно другого кольца в радиальном направлении (радиальный внутренний зазор) или в осевом направлении (осевой внутренний зазор). Необходимо различать внутренний зазор подшипника в демонтированном состоянии и внутренний зазор смонтированного подшипника, достигшего своей рабочей температуры (рабочего зазора). Радиальный зазор имеет большое значение для правильной работы подшипника. Например, шарикоподшипник, как правило, всегда устанавливается с зазором, фактически равным нулю, или устанавливается с небольшим преднатягом. С другой стороны - цилиндрические, сферические и тороидальные роликоподшипники в процессе работы всегда должны иметь некоторый минимальный зазор. Это относится и к коническим роликовым подшипникам, за исключением тех узлов, где требуется повышенная жесткость, например опоры конических шестерен, где подшипники устанавливаются с преднатягом.

Предварительный натяг подшипников

В зависимости от технических требований может возникнуть необходимость создания положительного или отрицательного рабочего зазора в подшипниковом узле. В большинстве случаев рабочий зазор должен быть положительным, то есть при работе подшипник должен иметь остаточный зазор, пусть даже очень небольшой. Однако, существует много примеров (подшипники шпиндельных узлов станков, опор шестерен мостов автомобилей, подшипниковые узлы малых электрических двигателей или подшипниковые узлы для колебательных движений), где отрицательный рабочий зазор, то есть предварительный натяг (далее - преднатяг) требуется для увеличения жесткости подшипникового узла или повышения точности его вращения. В зависимости от типа подшипника преднатяг может быть радиальным или осевым. Например, цилиндрические роликоподшипники, в силу своей конструкции, могут иметь только радиальный преднатяг, а упорные шарикоподшипники и цилиндрические упорные роликоподшипники - только осевой преднатяг. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники, которые обычно подвергаются осевому преднатягу, как правило, монтируются совместно со вторым однотипным подшипником по О-образной или Х-образной схеме. Радиальные шарикоподшипники также, как правило, монтируются с осевым преднатягом, для чего радиальный внутренний зазор этих подшипников должен превышать нормальный радиальный внутренний зазор (например, СЗ) для того, чтобы, как и в случае радиально-упорных шарикоподшипников, угол контакта был несколько больше нуля.

Основные причины применения преднатяга подшипников состоят в следующем:

• Увеличивается жесткость узла;
• Уменьшается уровень шума при работе;
• Увеличивается точность вращения вала;
• Компенсируются износ и смятия деталей в процессе эксплуатации;
• Увеличивается ресурс подшипника.

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ Несущая способность корпуса

Корпус из чугунного литья может выдержать силы, соответствующие статической несущей способности Co установленного подшипника. Несущая способность листовых корпусов не превышает Co/3. Рекомендации находятся в таблицах узлов с листовыми подшипниками.

Регулировка углов

FKL подшипниковые узлы предназначены в первую очередь для сельскохозяйственных машин, транспортеров, строительных машин, и др. Они очень пригодны в местах, где тяжело обеспечить соосность подшипниковых узлов (проблемы при изготовлении, длинные валы и др). В таких случаях регулируемые подшипники - подшипниковые узлы способствуют устранению этих проблем, поскольку они приспособлены к отклонению соосности на +/- 2° среднего положения.

Хотя подшипниковые узлы удобны для установки и эксплуатации, неправильный монтаж или повреждения подшипника или корпуса могут привести к уменьшению рабочих характеристик и к преждевременной поломке. Далее приводим основные инструкции по монтажу.

Установка подшипниковых узлов с закрепительными винтами.

Подшипник прикрепляется прямо к валу при помощи двух винтов. Выровненная или врезанная поверхность вала под винтом увеличивает контактную зону винта с валом, и таким образом обеспечивает повышение стяжной силы.

Нужно проверить прочность и ровность монтажного основания;

Проверить, не проникают ли концы зажимных винтов в отверстие внутреннего кольца;

Установить подшипниковый узел на вал и точно позиционировать его, обращая при этом внимание на то, чтобы не повредить защитный лист и корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между подшипниковым узлом, и проверяя аксиальный зазор подшипников до окончательного зажима винтов для крепления корпусов;

Попеременно и внимательно прикручивать винты при помощи внутреннего кольца к валу. Рекомендуемые моменты зажима приведены в таблице (аксиальная несущая способность связи вал - подшипник);

Установка подшипниковых узлов с эксцентриковым кольцом. Подшипниковые узлы. Сила зажима эксцентрикового кольца увеличивается по мере вращения вала, поскольку таким образом укрепляется и усиливается монтажная связь. Если применение подразумевает двухстороннее вращение, сила крепления может уменьшаться в противоположном направлении, причем даже небольшой удар может сдвинуть внутреннее кольцо в аксиальном направлении. Чтобы этого не произошло, внутреннее кольцо должно опираться на неподвижное плечо ступенчатого вала, либо должно быть укреплено при помощи специального, неподвижного кольца.

Монтаж осуществляется в следующем порядке:

В начале проверяется чистота и ровность монтажного основания;

Установить подшипниковый узел на вал и правильно его позиционировать, обращая при этом внимание на то, чтобы не повредить защитный лист или корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между подшипниковыми узлами, и проверить аксиальный зазор подшипника до окончательного закрепления винта для крепления корпуса;

Установить эксцентриковое эксцентричное нажимное кольцо при помощи эксцентричного выпуска внутреннего кольца, и одновременно сжимать вручную, либо при помощи слабых ударов молотка, в том же направлении, в котором вращается вал;

Внимательно закрутить винт при помощи эксцентрикового кольца на вале. Рекомендуемые моменты зажима указаны в таблице;

Провернуть вал рукой, чтобы проверить легкость вращения.

Установка подшипниковых узлов с закрепительными втулками. Подшипник, прикрепленный при помощи закрепительной втулки, остается плотно закрепленным, даже в случаях серьезных ударов и вибраций, поскольку внутреннее кольцо плотно прикреплено при помощи втулки и гайки. Кроме этого, нет необходимости в специальной обработке вала; достаточным является класс допусков h9.

Нужно иметь ввиду, что затягиванием аннулируется зазор подшипника в результате растягивания внутреннего кольца, ввиду чего во время работы может иметь место нагревание. Номинальные моменты затяжки приведены в следующей таблице.

Монтаж осуществляется в следующем порядке:

Проверить чистоту и ровность монтажного основания;

Одеть втулку обоймы на вал (расширить при помощи развертки) до места установки подшипника;

Установить подшипниковый узел на втулку, после чего, при помощи металлического кольца слабыми ударами молотка, одеть внутреннее кольцо на самый большой диаметр втулки;

Установить предохранитель и медленно, вручную прикрепить гайку;

Одеть подшипниковый узел на вал и правильно позиционировать его, обращая внимание на то, чтобы не повредить защитный лист и корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между узлами, и проверяя аксиальный зазор подшипника до окончательного крепления винтов, предназначенных для крепления корпусов;

Временно установить контрольное кольцо и измерить расстояние между кольцом и торцом подшипника при помощи измерителя или микрометра для отверстий;

Затянуть гайку обоймы при помощи зажима или молотка, поворачивая его на 70 - 100°, чтобы прикрепить подшипник к валу. Рекомендуемые моменты зажима указаны в таблице;

С целью предотвращения отвинчивания, нужно вогнуть перо предохранителя в желоб гайки;

В конце рукой провернуть вал, чтобы проверить легкость вращения вала.

Подшипниковые узлы. Обозначение

Обозначение узлов осуществляется следующим образом:

1. выбирается тип подшипника: UE, LE, UY, LY,...

2. выбирается выполнение корпуса: S, U, V, F, N,...

3. формируется обозначение узла

1. выбранный подшипник: LE 204

2. выбранный корпус: V 204

3. обозначение подшипникового узла: LE 204 + V 204 = LEV 204

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ

Примитивные прототипы современного подшипника упрощали жизнь человека уже многие тысячи лет назад. О существовании трения человек знал еще с древнейших времен.

Об этом свидетельствует тот факт, что первобытный человек добывал огонь быстро вращая палку, то есть уже тогда использовал метод трения, а позже начал высекать огонь с помощью ударов одного камня о другой (использовал переход кинетической энергии трения в тепловую). Это и сыграло главнейшую роль в истории возникновения подшипника и его дальнейшего совершенствования.

Самые первые примитивные подшипники скольжения впервые были найдены в раскопках, относящимся к эпохе неолита. В этот период люди начали осваивать действие трения, овладели умением сверлить отверстия в камне. Изготавливались так называемые "подшипники" из камня и использовались в различных прядильных веретенах и сверлильных приспособлениях. Позже начали использоваться в различных элементарных простейших конструкциях - мельничные камни, гончарный круг, колесница, арба. До изобретения колеса люди перемещали груз на санях, в которые запрягали людей или животных.

До того, как подшипник качения достиг формы похожей на современную, он прошел множество различных этапов совершенствования. До II века до н.э. для транспортировки грузов использовали обыкновенные бревна (т.н. ролики),которые, кстати, еще используют в наши дни, для транспортировки очень тяжелых предметов.

Статья написана исключительно для ознакомления интернет-пользователей с основными разновидностями подшипников и некоторыми другими нюансами. Будет полезна студентам ВТУЗов и, возможно, молодым специалистам.

Мы не несем ответственности за непосредственный, опосредственный или непреднамеренный ущерб, нанесенный в результате использования информации представленной в данной статье.

Постоянный адрес статьи:

При любом использовании данного материала ссылка на него обязательна!

Вы также можете принять участие в написание статьи, оставив свои дополнения , замечания и комментарии на электронном адресе: Указание имени автора того или иного изменения гарантируется!

Старый вариант статьи: http://www.snr.com.ru/e/about_bearings/about_bearing.htm

Подшипники - это технические устройства , являющиеся частью опор вращающихся осей и валов. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на раму, корпус или иные части конструкции. При этом они должны также удерживать вал в пространстве, обеспечивать вращение, качание или линейное перемещение с минимальными энергопотерями. От качества подшипников в значительной мере зависит коэффициент полезного действия, работоспособность и долговечность машины.

Рисунок 1 - Подшипники выполняют функции опор осей и валов

Рисунок 2 - Подшипник линейного перемещения

В настоящее время широко находят применение подшипники:

контактные (имеющие трущиеся поверхности) - подшипники качени я и скольжения ;

бесконтактные (не имеющие трущихся поверхностей) - магнитные подшипники .

По виду трения различают:

подшипники скольжения , в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника;

подшипники качения , в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между подвижным и неподвижным кольцами подшипника.

Рисунок 3 - Принципиальная схема опоры с подшипником скольжения

Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш или втулка из антифрикционного материала (часто используются цветные металлы), и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, который позволяет свободно вращаться валу. Для успешной работы подшипника зазор предварительно рассчитывается.

Рисунок 4 - Примеры смазочных канавок в подшипниках скольжения

В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает:

жидкостным, когда поверхности вала и подшипника разделены слоем жидкого смазочного материала , непосредственного контакта между этими поверхностями либо нет, либо он происходит на отдельных участках;

граничным – поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на участках большой протяженности, причем смазочный материал в виде тонкой пленки ;

сухим – непосредственный контакт поверхностей вала и подшипника по всей длине или на участках большой протяженности , жидкостной или газообразный смазочный материал отсутствует;

газовое – поверхности вала и подшипника разделены слоем газа , трение минимально.

Таблица 1 - Виды смазки подшипников скольжения

Основные виды смазки	Смазочные материалы и материалы для создания смазочных покрытий. Варианты смазки
	В наноструктурном состоянии: С, BN , MoS 2 и WS 2 ; В виде нанокомпозиционных покрытий: WC / C , MoS 2 / C , WS 2 / C , TiC / C и наноалмаза; В виде алмазных и алмазоподобных углеродистых покрытий: пленок из алмаза, гидрогенизированного углерода (a - C : H ), аморфного углерода (a -С), нитрида углерода (C 3 N 4 ) и нитрида бора (BN ); В виде твердых и сверхтвердых покрытий из VC , B 4 C , Al 2 O 3 , SiC , Si 3 O 4 , TiC , TiN , TiCN , AIN и BN , В виде чешуйчатых пленок из MoS 2 и графита; В виде неметаллических пленок из диоксида титана, фтористого кальция, стекла, оксида свинца, оксида цинка и оксида олово, В виде пленки из мягких металлов: свинца, золото, серебра, индия, меди и цинка, В виде самосмазывающихся композитов из нанотрубок, полимеров, углерода, графита и металлокерамики, В виде чешуйчатых пленок из углеродных составов: фторированного графита и фторид графита; Углерод; Полимеры: PTFE, нейлон и полиэтилен, Жиры, мыло, воск (стеариновая кислота), Керамика и металлокерамика.
Жидкостная	Гидродинамическая смазка: толстослойная и эластогидродинамическая; - гидростатическая смазка; - смазка под высоким давлением.
Тонкопленочная	Смешанная смазка (полужидкостная); Граничная смазка.
	Газодинамическая смазка

Существует большое количество конструктивных типов подшипников скольжения : самоустанавливающиеся, сегментные, самосмазывающиеся и т.д.

г )

а - внешний вид,

б - типичный шарнирный подшипник с поверхностью скольжения типа " металл-металл",

в - типичный шарнирный подшипник с самосмазывающейся поверхностью,

г - благодаря возможности самоустановки и восприятия больших нагрузок шарнирные подшипники находят применение в узлах тяжелой техники (например, в гидроцилиндре экскаватора)

Рисунок 5 - Шарнирные подшипники скольжения - одни из немногих типов подшипников скольжения, которые стандартизированы и выпускаются промышленностью серийно

Подшипники скольжения имеют следующие преимущества:

допускают высокую скорость вращения;

позволяют работать в воде, при вибрационных и ударных нагрузках;

экономичны при больших диаметрах валов;

возможность установки на валах, где подшипник должен быть разъемным (для коленчатых валов);

допускают регулирование различного зазора и, следовательно, точную установку геометрической оси вала.

а - двигатель шпинделя HDD c подшипником качения,

б - двигатель шпинделя HDD c гидродинамическим подшипником скольжения,

в - расположение гидродинамического подшипника скольжения в HDD (Hard Disk Drive)

Рисунок 6 - 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 более компактные HDD ( 0,8-дюймовые )

Таблица 2 - Сравнение типов подшипников используемых в шпинделях HDD (Hard Disk Drive)

Требования к HDD	Требования к подшипнику	Подшипник качения	Гидродинамический подшипник		Типичное применение
			из твердого металла	из пористого материала*
Большой объем хранения данных	Однократные биения				Персональный компьютер, сервер
	Высокие скорости вращения
Низкий уровень шума	Низкий уровень шума				Пользовательский компьютер (нетбуки, SOHO)
Низкое потребление тока	Низкий крутящий момент
Устойчивость к ударам	Устойчивость к ударам				Мобильные компьютеры (ноутбуки)
Безотказность	Устойчивость к заклиниванию				Все компьютеры
Жесткость	Жесткость

Примечание:

* - данные приведены для NTN BEARPHITE;

** - обозначения: ++ - очень хорошо, + - хорошо, о - посредственно.

Недостатки подшипников скольжения:

высокие потери на трение и, следовательно, пониженный коэффициент полезного действия (0,95... 0,98);

необходимость в непрерывном смазывании;

неравномерный износ подшипника и цапфы;

применение для изготовления подшипников дорогостоящих материалов;

относительно высокая трудоемкость изготовления.

Рисунок 7 - Принципиальная схема опоры с подшипником качения

Подшипники качения работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения , сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

а)	б)	в)
г) д)

а - с шариковыми телами качения, б - с короткими цилиндрическими роликами, в - с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами, г - с коническими роликами ,

д - с бочкообразными роликами

Примечание: приведены только некоторые виды тел качения

Рисунок 8 - В подшипниках качения применяются тела качения различных форм

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жесткости , применяются так называемые совмещенные опоры: дорожки качения выполняются непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали. Некоторые подшипники качения изготовляют без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и, следовательно, большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Рисунок 9 - Для сокращения радиальных размеров и массы используются “безобоемные” подшипники

Таблица 3 - Сравнение подшипников качения по эксплуатационным характеристикам

Тип подшипника	Высокая частота вращения	Восприятие перекоса
			радиальная	осевая	комбинированная
Шариковый радиальный
Шариковый радиальный двухрядный сферический
Радиально-упорный однорядный шариковый
Радиально-упорные шариковые двухрядный и однорядный сдвоенный ("спина к спине")
Шариковый с четырехточечным контактом
С коротким цилиндрическими роликами без бортов на одном из колец
С коротким цилиндрическими роликами с бортами на противоположных сторонах наружного и внутреннего колец
Радиальный игольчатый
Сферический роликовый
Конический роликовый
Упорный шариковый
Упорный с коническими роликами
Упорно-радиальный роликовый сферический

Примечание:

* - обозначения: +++ - очень хорошо, ++ - хорошо, + - удовлетворительно, о - плохо, х - непригодно.

По сравнению с подшипниками скольжения имеют следующие преимущества:

значительно меньше потери на трение, а, следовательно, более высокий КПД (до 0,995) и меньший нагрев;

в 10...20 раз меньше момент трения при пуске;

экономия дефицитных цветных материалов, которые чаще всего используются при изготовлении подшипников скольжения;

меньшие габаритные размеры в осевом направлении;

простота обслуживания и замены;

меньше расход смазочного материала;

невысокая стоимость вследствие массового производства стандартных подшипников;

простота ремонта машины вследствие взаимозаменяемости подшипников.

e )

а - повреждение внутреннего кольца сферического роликового подшипника, вызванное чрезмерным натягом при посадке ;

б - фреттинг-коррозия внутреннего кольца радиального роликового цилиндрического подшипника, вызванное действием вибрации ;

в - повреждение внутреннего кольца радиального шарикового подшипника, вызванное действием чрезмерной осевой нагрузки ;

г - повреждение внутреннего кольца радиального роликового цилиндрического подшипника, вызванное действием чрезмерной радиальной нагрузки ;

д - следы ржавчины на поверхности ролика сферического роликового подшипника, вызванные попаданием воды внутрь подшипника ;

e - повреждение сепаратора роликового конического подшипника, вызываемое действием больших нагрузок и/или вибраций , и/или неправильным монтажом, и/ или смазыванием, и/или работойна высоких частотах вращения

Рисунок 10 - Повреждения подшипников качения

Недостатками подшипников качения являются:

ограниченная возможность применения при очень больших нагрузках и высоких скоростях;

непригодность для работы при значительных ударных и вибрационных нагрузках из-за высоких контактных напряжений и плохой способности демпфировать колебания;

значительные габаритные размеры в радиальном направлении и масса;

шум во время работы, обусловленный погрешностями форм;

сложность установки и монтажа подшипниковых узлов;

повышенная чувствительность к неточности установки;

высокая стоимость при мелкосерийном производстве уникальных по размерам подшипников.

Рисунок 11 - Магнитный подшипник

Принцип работы магнитного подшипника (подвеса) основан на использовании левитации, создаваемой электрическими и магнитными полями. Магнитные подшипники позволяют без физического контакта осуществлять подвес вращающегося вала и его относительное вращение без трения и износа.

Рисунок 12 - Детская игрушка Левитрон наглядно демонстрирует, на что способны электромагнитные поля

Электрические и магнитные подвесы, в зависимости от принципа действия, принято разбивать на девять типов:

Электростатические;

на постоянных магнитах;

активные магнитные;

LC- резонансные;

индукционные;

кондукционные;

диамагнитные;

Сверхпроводящие;

Магнитогидродинамические.

Рисунок 13 - Принципиальная схема типичной системы на основе активного магнитного подшипника ( АМП )

Наибольшую популярность в настоящее время получили активные магнитные подшипники. Активный магнитный подшипник (АМП) - это управляемое мехатронное устройство, в котором стабилизация положения ротора осуществляется силами магнитного притяжения, действующими на ротор со стороны электромагнитов, ток в которых регулируется системой автоматического управления по сигналам датчиков перемещений ротора. Полный неконтактный подвес ротора может быть осуществлен с помощью либо двух радиальных и одного осевого АМП, либо двух конических АМП. Поэтому система магнитного подвеса ротора включает в себя как сами подшипники, встроенные в корпус машины, так и электронный блок управления, соединенный проводами с обмотками электромагнитов и датчиками. В системе управления может использоваться как аналоговая, так и более современная цифровая обработка сигналов.

Рисунок 14 - Принципиальная схема управления типичной системы на основе активного магнитного подшипника

Основными преимуществами АМП являются:

относительно высокая грузоподъемность;

высокая механическая прочность;

возможность осуществления устойчивой неконтактной подвески тела;

возможность изменения жесткости и демпфирования в широких пределах;

возможность использования при высоких скоростях вращения, в вакууме, высоких и низких температурах, стерильных технологиях...

а)

а - схема компрессора с подшипниками качения,

б - схема компрессора с магнитными подшипниками

Рисунок 15 - Применение магнитных подшипников дает возможность сделать конструкцию более жесткой , что , например , позволяет уменьшить динамический прогиб вала при высоких частотах вращения

В настоящие время для АМП идет создание международного стандарта, для чего был создан специальный комитет ISO TC108/SC2/WG7.

АМП могут эффективно применяться в следующем оборудовании :

Турбокомпрессоры и турбовентиляторы;

Турбомолекулярные насосы;

Электрошпиндели (фрезерные, сверлильные, шлифовальные);

Турбодетандеры;

газовые турбины и турбоэлектрические агрегаты;

инерционные накопители энергии.

Рисунок 16 - Шпиндели для вакуумных машин с активными магнитными подшипниками

Однако АМП требуют сложную и дорогостоящую аппаратуру управления, внешнего источника электроэнергии, что снижает эффективность и надежность всей системы. Поэтому идут активные работы по созданию пассивных магнитных подшипников (ПМП), которые не требуют сложных систем регулирования: например, на основе высокоэнергетических постоянных магнитов NdFeB (неодим-жедезо-бор).

Рисунок 17 - Пассивный магнитный подшипник на основе высокоэнергетических постоянных магнитов

Русское слово “подшипник ”, судя по названию, образовано от корня “шип” и приставки “под”. То есть подшипник - это нечто расположенное “под шипом”. Вот что говорит на этот счет классический словарь “Толковый словарь живого великорусского языка Владимира Даля”, содержащий много старинных и первоначальных значений тех или иных русских слов.

ПОДШИПНЫЙ - то, что под шипом. Подшипник м. в машинах, та часть подушки, на коей лежит шип оси или вала, упорная подкладка, на коей ось обращается.

ШИП - вообще, всякая насаженная, вставленная, припаянная или оттянутая ковкою часть вещи, для вставки в гнездо, для захвата, задержки и пр.

ШИПНИК - м. подшипник или гнездо, куда вкладывается шип оси.

Говоря современным инженерным языком, речь идет о гнезде или втулке, куда вставляется цапфа вала или оси (шип) и там вращается. Первоначально использовались втулки (подшипники скольжения), затем распространились подшипники качения. Однако название осталось, так как подшипник – по-прежнему деталь, которая располагается “под шипом”.

а - внешний вид ступицы колеса телеги,
б - конструкция ступицы колеса телеги

Рисунок 18 - На примере конструкции ступицы колеса телеги, которые широко использовались в России почти до середины XX века, можно понять, откуда произошло слово “подшипник” – нечто расположенное “под шипом”

В английском языке, например, слово “bearing ” (“подшипник”) берет свое начало от “to bear” в смысле “поддерживать” и “нести нагрузку”. То есть bearing - это нечто поддерживающее и несущее нагрузку от вращающейся оси.

Нередко слово “подшипник” пишут как “потшипник” , “подшибник” , “потшибник” , то есть с явной орфографической ошибкой. Это связано с тем, что при произношении согласные “б” и “п”, “д” и “т” довольно близки по звучанию. Поэтому, если человек незнаком с орфографией слова “подшипник” и не знает его происхождения, то старается применить правило “как слышится - так и пишется”. Но в данном случае применять такое правило нельзя.

Подшипники используются в различных уголках мира, и это слово звучит довольно часто из уст инженеров и техников. Однако “подшипники” на разных языках пишутся и звучат по-разному.

Таблица 4 - Слово “подшипники” на некоторых языках мира

Язык	Написание	Транскрипция на английском	Как звучит на русском
Английский	Bearings	[ be:ərɪŋs]	Бэрингс
Арабский	محامل	[ maha:məl ]	махамэль
Голландский	Lagers		Лагхес
Испанский			родамьентос
Итальянский	Cuscinetti		Кушинетти
Китайский	轴承
Корейский	베어링		Пёрин
Немецкий			вальтслагэ
Португальский	Rolamentos		Роламентос
Русский	подшипники		подшипники
Французский	Roulements		Рулемон
Хинди Wilfredo Morales. Permanent Magnetic Bearing for Spacecraft Applications. NASA/TM-2003-211996; 2) Ball and Roller Bearings. Сat. №2202. NTN, 2001; 3) Care andMaintenanceof Bearings. Сat. № 3017. NTN; 4) Henrik Strand. Design, Testing and Analysis of Journal Bearings for Construction Equipment. Department of Machine Design. Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden, 2005; 5) ISO Standardization for Active Magnetic Bearing Technology. Published 2005 ; 6) Kazuhisa Miyoshi. Solid Lubricants and Coatings for Extreme Environments: State-of-the-Art Survey. NASA, 2007 ; 7) Needle Roller Bearings. Cat.№ 2300-VII/E. NTN; 8) Needle Roller Bearing Series General Catalogue. IKO; 10 ) Lei Shi, Lei Zhao, Guojun Yang и др. DESIGN AND EXPERIMENTS OF THE ACTIVE MAGNETIC BEARING SYSTEM FOR THE HTR-10. 2nd International Topical Meeting on HIGH TEMPERATURE REACTOR TECHNOLOGY . Beijing, CHINA, September 22-24, 2004; 11) Linear Motion Rolling Guide Series General Catalogue , IKO ; 12 ) Precision Rolling Bearings. Cat .№ 2260-II/E. NTN; 13 ) Spherical Plain Bearings. Сat.№5301-II/E. NTN; 14) Torbjorn A. Lembke. Induction Bearings. A Homopolar Concept for High Speed Machines. Electrical Machines and Power Electronics. Department of Electrical Engineering. Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden, 2003 ; 15 ) Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001; 16) Журавлев Ю. Н. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение. - СПб.: Политехника, 2003 ; 17 ) Орлов П.И. Основы конструирования/Справочно-методическое пособие в 2-х книгах. М.: Машиностроение, 1988; 18) Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения. Справочник-каталог. М: Машиностроение, 2003 ; 19) Толковый словарь живого великорусского языка Владимира Даля.