Виды подшипников

В данной статье мы обсудим разнообразие подшипников, их виды (роликовые, качение, скольжение, закрытого и открытого типов) и предназначение.

Что такое подшипники

Подшипники - это механические устройства, предназначенные для снижения трения и обеспечения плавного вращения или движения деталей в машинах и механизмах. Они играют важную роль в различных отраслях промышленности, таких как автомобильное производство, машиностроение, энергетика и другие.

Подшипники позволяют передавать нагрузку от одной детали к другой, минимизируя трение и износ, что способствует повышению эффективности работы механизмов и увеличению их срока службы. Они состоят из внутреннего и внешнего кольца, сепаратора и шариков или роликов, которые распределены равномерно для поддержания равномерного распределения нагрузки.

Существует множество видов подшипников, каждый из которых предназначен для определенных условий эксплуатации и типов нагрузок. Один из самых распространенных типов подшипников - шариковые подшипники, которые используются во многих механизмах благодаря своей простоте и надежности.

Другой распространенный вид - роликовые подшипники, которые обеспечивают более высокую грузоподдержку и эффективны при высоких нагрузках и скоростях вращения. Также существуют угловые контактные подшипники, игольчатые подшипники, конические подшипники и многие другие разновидности, каждая из которых имеет свои особенности и преимущества.

Выбор подшипника зависит от конкретных условий эксплуатации, типа нагрузки, скорости вращения, рабочей среды и других факторов. Правильно подобранный подшипник способен значительно повысить производительность механизма и уменьшить вероятность его поломки. Поэтому важно обращаться к специалистам при выборе и установке подходящего типа подшипника для конкретного оборудования.

Подшипники MTM

Применение подшипников

Применение подшипников распространено во многих отраслях промышленности и техники. Они играют основополагающую роль в механизмах, обеспечивая плавное вращение и передачу силы. Один из ключевых аспектов применения подшипников - это снижение трения и износа в механизмах. Это позволяет увеличить срок службы оборудования и повысить его эффективность.

В автомобильной промышленности подшипники применяются для поддержания вращения колес и двигателя. В медицинском оборудовании используются специальные подшипники для высокоточных медицинских приборов. В сельском хозяйстве подшипники широко применяются в сельскохозяйственной технике, например, в тракторах и комбайнах.

В промышленности подшипники используются в различных оборудованиях, таких как насосы, вентиляторы, конвейеры, станки и другие. Они позволяют эффективно передавать вращательное движение и обеспечивают работу механизмов без существенных потерь энергии.

Также подшипники применяются в строительстве для устройства подвижных соединений в строительных конструкциях и механизмах. Подшипники также находят широкое применение в энергетической отрасли, в том числе на электростанциях и ветряных электростанциях, где важна надежность оборудования.

Военная промышленность также использует специальные подшипники для сложного военного оборудования, такого как танки, самолеты и корабли. Подшипники имеют широкое спектр применения в различных.

Виды подшипников и их классификация

Существует множество различных видов подшипников, которые можно классифицировать по разным признакам.

Подшипники по типу трения

Один из основных способов классификации подшипников – это тип используемого трения. Существуют подшипники с радиальным трением, где нагрузка передается вдоль оси вращения, и угловые подшипники, где нагрузка подается под углом к оси вращения. Также можно выделить подшипники сопротивления, в которых сила передается от одной детали к другой с помощью тяги и сжатия; а также осевые подшипники, где нагрузка подается параллельно оси вращения. Кроме того, существуют подшипники для особых условий эксплуатации, такие как поворотные кольца, шарниры и линейные подшипники.

Подшипники по типу элементов скольжения

Еще одним критерием классификации является тип элементов скольжения в подшипнике. Например, в гидродинамических подшипниках для смазки используется жидкость, а в гидростатических – сжатый газ. Также существуют подшипники с металлическими шариками, роликами, игольчатыми роликами или без них.

Подшипники по способу установки

Кроме того, подшипники могут быть классифицированы по способу установки и крепления. Сюда относятся подшипники для осей с посадкой на конус, цилиндрические подшипники, шарикоподшипники и скольжения. Каждый из этих видов имеет свои особенности и предназначен для определенного типа механизмов.

Подшипники скольжения и качения

Прежде всего, следует выделить две основные группы подшипников – скольжения и качение. Эти две категории являются ключевыми при классификации запчастей. Подшипники первого типа чаще применяются из-за своего меньшего сопротивления и, как следствие, низкого коэффициента трения. Они необходимы для невысоких частот вращения.

Изделия классифицируются на различные категории в зависимости от их характеристик и назначения. Эти категории далее разделяются на более мелкие подразделы, отличающиеся особенностями и функциональностью.

Подшипники качения преимущества и недостатки

Взглянем на преимущества и недостатки подшипников качения Цены на них невысокие, из-за большой конкуренции и широкого ассортимента. Также можно приобрести изделия различных производителей, как местного, так и зарубежного происхождения. Стандартная структура включает в себя два кольца и элементы вращения, которые могут быть разнообразные – шарики, иглы, ролики. От этого зависит классификация подшипников качения и их точность.

Виды подшипников качения включают:

• • роликоподшипники;
• • шарикоподшипники;
• • игольчатые.

Низкое трение - основное преимущество, предотвращающее перегрев металла и обеспечивающее долговечность. Износостойкое оборудование не требует частой замены и предотвращает поломки вращающегося вала.

Источник фото: Monoklon at Russian Wikipedia, CC0, via Wikimedia Commons

Изделия обладают обширным выбором и взаимозаменяемостью. При случайном повреждении, их можно быстро заменить аналогичным продуктом. Материалы, используемые в производстве, доступны и содержат небольшое количество цветных металлов, что обеспечивает низкую себестоимость. Во время эксплуатации не требуется избыточного количества смазочных жидкостей. Утечка жидкости в основном происходит только при нарушении целостности уплотнительных колец или при проникновении в систему влаги, мусора и частиц различных примесей, таких как песок, грязь или ржавчина.

Ширина кольца имеет отличную несущую способность, что способствует сохранности изделия. Маленькие осевые размеры также присутствуют. Недостатки возникают из-за того, что радиальный диаметр точки крепления компонента превышает узлы скольжения, что увеличивает нагрузку. Главные проблемы возникают из-за высокой чувствительности к ударам и интенсивным вибрациям, что может привести к поломке конструкции в автомобильной отрасли в случае частого попадания в ямы на высокой скорости и разболтанных осей и механизмов, вызывающих вибрирующие движения.

При больших оборотах возможны проблемы, но при низкой скорости вращения подшипники качения применимы в большей степени. Таблица классификации по размерам подшипников качения позволяет выбирать изделия по соответствующим номерам, которые указаны в нормативных документах и собраны для удобства в одной картинке. Если вы не знаете обозначений, вам потребуется измерить диаметры внутренних и внешних колец, а также ширину детали. Часто возникает ситуация, когда в сервисном центре для ремонта требуется конкретный узел. Чтобы понять, что именно нужно, можно обратиться к таблице для сопоставления.

Обозначение подшипника

Структура и рабочие свойства подшипников качения

Форма изделия округлая, с отверстием в центре, которое служит для размещения элемента опоры на оси. Корректный выбор внутреннего кольца определяет надежность установки узла. Например, какой подшипник соответствует маркировке 17?Оно имеет внутренний диаметр 7 мм, внешний – 22 мм и ширину 6 мм.

На внутреннем кольце находится дорожка качения с бортиками, обеспечивающими неподвижное положение остальных элементов и их движение вдоль нее. Для обеспечения нормальной работы опорного подшипника необходимо правильное размещение сепараторов, которые являются ключевыми элементами в процессе движения шариков или роликов. Их функция заключается в направлении элементов и предотвращении их столкновения, что помогает избежать повышенного трения и неравномерного распределения нагрузки на опору. Разрушение сепараторов может привести к серьезной поломке опорного подшипника любого типа, поэтому их качество играет критическую роль в работе механизма.

Далее идет внешнее кольцо, на котором также имеются дорожки для скольжения, то есть рифление, обеспечивающее перемещение объектов между ячейками. Их дизайн отличается от качения тем, что два главных компонента (кольца) не вращаются на роликах, а скользят друг по другу. Это приводит к увеличению площади трения, что делает эту силу значительно сильнее. Однако, это также является главным недостатком, связанным с этим устройством. Если уровень смазочного материала будет недостаточным, то металл начнет нагреваться, что может привести к поломке.

Подшипники скольжения преимущества и недостатки

Рассмотрим позитивные стороны и недостатки данного изделия.

Плюсы

Важно отметить, что они применяются в критически важных областях, таких как турбины и авиационное производство, благодаря своей невероятной надежности при высоких скоростях вращения. Система гарантирует, что шарик не выскочит из нее даже при значительном увеличении оборотов. Это является результатом простоты конструкции, поскольку чем она проще, тем меньше вероятность поломок.

Большая площадь контакта поверхностей уменьшает воздействие вибраций на изделие, что достигается за счет плотного масляного слоя. Этот слой практически полностью амортизирует удары и вибрации, делая их почти незаметными для устройства.

Совместимость с коленчатым валом и передача крутящего момента - вот главные достоинства этого механизма с небольшими радиальными размерами.

Недостатки

Однако имеются и недостатки, которые стоит учитывать. Прежде всего, он уступает другим типам подшипников по классификации трения, так как может сильно нагреваться при работе на низких скоростях или при пуске. Это в свою очередь может привести к потере качества металла, его тресканию или стиранию. Также стоит отметить, что износ у данного механизма обычно выше, чем у узла качения, что требует более частых замен. Для нормальной работы также необходимо постоянное пополнение смазки, которое может быть автоматическим или производиться вручную.

Кольцо меньшего диаметра, изготовленное из материала с антифрикционными характеристиками, формирует внутреннюю втулку. Этот компонент обеспечивает низкий уровень трения, что решает проблему скольжения в механизмах. Стальной корпус тесно устанавливается на втулку, оставляя маленький зазор для смазки. Автоматическая система обеспечивает поступление необходимого слоя смазки в зависимости от давления, температуры и расхода.

Степень трения

Степень трения определяется по типу подшипников скольжения и их применению, которые включают:

• • гидродинамическое;
• • газодинамическое;
• • сухое;
• • граничное.

Изделия при запуске или выключении, медленном вращении, подвержены второй разновидности трения, что может привести к скорому износу. Долговечность узла зависит от условий эксплуатации и характера используемого смазочного вещества, которое выполняет следующие функции:

Различные виды упорных подшипников скольжения можно классифицировать в зависимости от типа применяемой смазки: сухой, классической влажной, газовой или пластичной. Пористый металл представляет собой одно из самых инновационных решений. Охлаждение необходимо из-за тепловыделения при движении, чтобы избежать повреждений металлических деталей из-за избыточного тепла. Снятие трения, защита от внешних факторов, таких как пыль и влага, и предотвращение ржавления – все это важные аспекты заботы о деталях.

Важно отметить, что структура с порошком, изменяющим свои свойства при нагреве, представляет собой редкое явление. Этот тип устройства требует использования дорогостоящих материалов. Существует два основных вида подшипников скольжения, каждый из которых имеет свои особенности и применение в зависимости от типа смазочного вещества. Отметим, что материал, обладающий порами, пропитан сухим веществом, которое изменяет свое состояние при нагреве. При нагреве конструкции начинает проявляться жидкость через небольшие отверстия в металлическом корпусе или во втулке. После завершения работы происходит остывание, при котором смазка вновь становится порошкообразной.

Гидродинамические подшипники считаются более современными и уникальными по своей природе. Они автоматически контролируют давление при вращении, что позволяет им поддерживать необходимый уровень смазки. Если давление опускается ниже установленного уровня, насос срабатывает, и внешняя емкость начинает сжиматься, доставляя необходимое количество смазки. Эти подшипники отличаются от гидростатических, где уровень жидкости поддерживается извне, и запрос о низком уровне жидкости обрабатывается другими механизмами. Классификация гидродинамических подшипников основана на их конструктивных особенностях, таких как вращение корпуса вокруг различных втулок.

Шарикоподшипники

Шарикоподшипники – это один из старейших типов, который все еще широко используется. Они состоят из двух колец - внешнего и внутреннего - и шариков из металла. Каждый шарик находится в отдельной ячейке, разделенной сепаратором, что предотвращает их столкновение.

• •  Сферические. Подшипник имеет значительное отклонение от плоскости внутри сферы, что позволяет ему сгибаться в процессе движения. Однако его эффективность проявляется лишь при низких скоростях, поэтому для работы при высоких скоростях требуется надежная опора.
• •  Упорные шарикоподшипники способны выдерживать только осевые нагрузки.
• •  Линейные. Этот вид подшипников применяется в устройствах, где требуется простое вращение в круговом направлении, таких как вентиляторы и другие системы.

Упорные шариковые подшипники, соответствующие ГОСТу 7872-89, характеризуются высокой надежностью за счет простой конструкции, долговечностью, низким коэффициентом трения и отличной работой на низких оборотах и скоростях. Они не требуют постоянной смазки, что делает их привлекательными для использования. Однако, они не подходят для работы при больших радиальных нагрузках и плохо справляются с высокими оборотами рабочего вала. При активном воздействии осевой нагрузки эти подшипники начинают функционировать и рекомендуется использовать однорядные или двухрядные в зависимости от направления вращения элементов. Чтобы обеспечить оптимальную производительность, предпочтительнее выбирать второй вариант, если предполагается вращение в двух направлениях.

Источник фото: Niabot, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника: 

1. внешнее кольцо;
   
2. шарик (тело качения);
   
3. сепаратор;
   
4. дорожка качения;
   
5. внутреннее кольцо.

Плюсы

Установка происходит легко благодаря запрессовке внутреннего и внешнего кольца в отдельности. Появление третьего круга придает движениям стабильность в случае двойной разновидности.

Упорные роликовые

Упорные роликовые подшипники, предназначенные для осевых нагрузок, обладают телами вращения между двумя кольцами, расположенными в сепараторах.

Рассмотрим подвиды в зависимости от формы элементов.

Роликовые цилиндрические

Роликовые цилиндрические подшипники имеют две разновидности. Один минус – повреждение при высоких оборотах.

Ролики, представленные в цилиндрической форме, обладают стабильностью и высокой плотностью. Эти характеристики позволяют им эффективно удерживать крупногабаритные детали за счет обеспечения большой площади контакта, в отличие от шарикоподшипников. Они обладают максимальной грузоподъемностью, доступны в различных вариантах - от однорядных до двухрядных, обладают высокой жесткостью и могут быть изготовлены в миниатюрных размерах.

Однако у роликов есть и недостатки - они чувствительны к сдвигам и не идеально подходят для работы на высоких скоростях.

Двухрядные самоустанавливающиеся роликовые подшипники

Сравним с предыдущим видом, эти подшипники обладают формой катания в виде конусов, а не цилиндров. Их применение на данный момент ограничено, но они обладают следующими преимуществами:

• • Нет проскальзывания элементов при движении.
• • Способность одновременно переносить радиальную и осевую нагрузки.
• • Устойчивое положение роликов без сдвигов.
• • Эффективное распределение напряжений.

Главный недостаток заключается в стоимости из-за недостаточной распространенности данной конструкции.

Конструкция двухрядных самоустанавливающихся роликовых подшипников представляет собой неотъемлемое соединение двух рядов шариков, прикрепленных к внутренней втулке. Они обладают особенностью в том, что при незначительных смещениях и перекосах тел вращения возвращаются на свои места благодаря желобкам, ограничивающим их по краям.

Игольчатые подшипники

Игольчатые подшипники в классификации по размерам таблицы имеют следующие особенности:

• • Выравниваются легко.
• • Отлично справляются с радиальными нагрузками.
• • Обладают продолжительным сроком службы.

Однако у них есть и недостатки:

• • Узкий угол контакта.
• • Не предназначены для осевых нагрузок.
• • Монтаж неудобен из-за неразъемного соединения.

Игольчатые подшипники представляют собой узкие ролики, известные как иглы из-за их малого диаметра. Основная конструкция таких подшипников аналогична, за исключением использования плотной посадки тел катания вместо сепараторов и большого количества смазки.

Покупать шариковые подшипники следует, учитывая их цену и качество. Преимущества включают в себя низкое трение, работу на высоких скоростях вала и малый износ. Однако имеются и недостатки: высокие требования к коаксиальности элементов узла, а также возможность поломки при любом перекосе или ударе

Маркировка подшипников

Маркировка подшипников играет важную роль при их выборе и установке. Каждый подшипник имеет свою уникальную маркировку, которая содержит информацию о его типе, размерах, материале и других характеристиках. Обычно маркировка наносится на обойме или внутреннем кольце подшипника с использованием штампов, гравировки или лазерной разметки.

Основные элементы маркировки подшипников включают в себя следующие данные:

1. Тип подшипника: указывает на его конструкцию и назначение, например, шарикоподшипник, роликовый подшипник, игольчатый подшипник и т. д.
2. Размеры: информация о диаметре внутреннего и наружного кольца, а также ширине подшипника.
3. Рядность: определяет количество рядов шариков или роликов в подшипнике.
4. Угловой контакт: указывает на угол контакта между элементами подшипника и их направление.
5. Материал: отражает материал изготовления подшипника, например, хромистая сталь, нержавеющая сталь, керамика и т. д.
6. Производитель: название компании, выпустившей подшипник.
7. Серийный номер: уникальный идентификационный код, позволяющий отследить информацию о производстве и качестве подшипника.

Знание и понимание маркировки помогает сделать правильный выбор подшипника для конкретной задачи, обеспечивая надежную работу оборудования и продлевая срок его службы. Поэтому важно уделить внимание деталям маркировки при приобретении и установке подшипников.

Вас заинтересует:

• • Особенности выбора технических масел и смазок для подшипников


• • Разновидности крепежных элементов подшипников


• • Разница подшипников качения и скольжения