Главная » Шарф » Подшипники назначение и классификация. Сведения о подшипниках: Что такое подшипники и их основные разновидности

Подшипники назначение и классификация. Сведения о подшипниках: Что такое подшипники и их основные разновидности

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.

Конструкция подшипника качения известна благодаря его способности обеспечивать свободное качение без повреждения, трения и износа при вращении. В современной механике ему нет аналогов, которые могли бы с большей эффективностью снижать трение и скольжение вращающихся частей.

История возникновения и развития

Отсчёт истории начинается с 3500 года до нашей эры, во времена Древнего Египта, когда его жители использовали примитивные и очень эффективные на то время опорные подшипники без применения шариков. Ближе к нашему времени, в 700-м году до нашей эры, кельты достаточно активно стали применять изделия, аналогичные современным цилиндрическим подшипникам качения.

Следующая точка в истории это 330 год до нашей эры, когда инженер Древней Греции Диад создал осадную машину, основным отличием которой отмечается применение простых скользящих элементов.

В 1490 году Леонардо Да Винчи опубликовал первый чертёж подшипника качения в мире. Отмечается тот факт, что это изобретение произвело большое впечатление в кругу специалистов этого профиля. В 1794 году он был впервые запатентован. А в 1839 году американец Исаак Баббит изобрёл специальный металлический сплав, из которого в дальнейшем изготавливались шарики. В состав этого сплава входили медь, свинец, сурьма и олово.

Большим прорывом этой области считается 1853 год, когда Филлипп Мориц Фишер создал конструкцию педального велосипеда с применением специализированных роликовых подшипников в его механизмах. Последним значимым событием стало то, что в 1883 Фридрих Фишер создал машину, которая шлифовала шарики из закалённой стали. За счёт её создания появился всемирно известный швейтфуртский подшипниковый завод, а в скором времени эта технология стала использоваться повсюду.

Классификация, виды и типы

Подшипник представляет собой кинематический механизм, задача которого состоит в определении положения подвижных элементов частей конструкции и обеспечение их более эффективного вращения относительно друг друга. Он также обеспечивает опору вращающемуся валу механизма. Параллельно с этим выполняет функцию распределения радиальной и осевой нагрузки, передавая её на корпус всей машины. Благодаря этим свойствам вал фиксируется в нужном положении и одновременно вращается вокруг своей оси.

Классификация подшипников качения имеет следующий перечень:

Шариковый. Главной особенностью выделяется основной подвижный элемент - шарики. Считается самым распространненым видом, наиболее активно используется в автомобилях, электродвигателях, бытовом инструменте. Благодаря их сферической форме он может вращаться в разные стороны, предназначен на выдерживание радиальной и осевой нагрузки. Но из числа недостатков можно отметить малую площадь соприкосновения, поэтому в автомобиле их применяют в местах с низкой нагрузкой без воздействия ударов и вибраций. Использование шарикоподшипников для большой нагрузки влечёт за собой увеличение диаметра шариков, поэтому размер всего элемента увеличивается.
Роликовый. Состоит из деталей, представленных в цилиндрической форме. Различные радиальные нагрузки, оказываемые на ролики, равномерно распределяются по широкому пятну соприкосновения. Из-за этого они считаются оптимальным вариантом для использования в тяжёлых условиях. Но из-за цилиндрической формы такой вид не в состоянии обеспечивать большие осевые нагрузки. В узлах с малым диаметром вала применяется роликовый тип и для установки в труднодоступные места.
Конический. Устройство подшипника состоит из конусных роликов. Применяются они для удерживания высокой радиальной, осевой и ударной нагрузок. Основным местом установки считается ступица колеса машины. Некоторые производители в одном подшипнике устанавливают два ряда конических роликов по зеркальной схеме.

Устройство и составляющие подшипника

Какие бывают подшипники описано выше, но в большинстве своём их объединяет состав элементов , из которых они состоят.:

Определение параметров по маркировке

Государственный стандарт определяет конструктивные параметры и характеристики устройства.

Корпус подшипника может быть с выемкой и без неё. В первом случае применяется на обработанных поверхностях при удерживании радиальной нагрузки. А без выемки устанавливаются в противоположном случае. Корпус бывает разной ширины, для определения типа используют следующие аббревиатуры :

ШМ - Широкий неразъемный.
УБ - Узкий неразъемный.
РШ - Широкий разъёмный.
РУ - Узкий разъёмный.

При изготовлении этих изделий производителем строго соблюдаются установленные законодательством стандарты. Поэтому производитель вместе со своим изделием предоставляет сопроводительную документацию о нём. Принятая маркировка на территории нашей страны состоит из следующих пунктов :

Основного обозначения.
Дополнительных префиксов.

Например, маркировку: 6−18030ПР20П. Основные параметры заложены в шесть цифр. Первоначальная цифра 6 - это класс точности изготовления изделия. А ПР20П можно расшифровать так :

П - префикс степени шероховатости поверхности.
Р2О - Тип используемой смазки подвижных частей.
П - Показатель уровня шума.

Остальной цифровой индекс обозначает :

Тип подшипника.
Указатель серии наружного диаметра и ширины.
Внутренний установочный диаметр.
Конструктивная особенность конкретной модели.

Класс точности изделия

Этот параметр указывает в основном на сферу применения изделия. Например, в современных автоматизированных станках применяются только изделия с высшим классом точности. В остальных массово применяемых механизмах используются подшипники с более низким уровнем качества при изготовлении. Класс точности может быть следующим:

Нормальный.
Сверхвысокий, применяемый индекс - 2.
Особо высокий - 4.
Высокий - 5.
Повышенный - 6.
Пониженный - от 7 до 8.

Анализируя вышеприведённый пример, можно сделать вывод, что изделие относится к повышенной степени точности.

Применение подшипников

Основное назначение этих устройств - это снижение фактора трения между подвижными элементами механизма. Могут применяться в автомобильной и сельскохозяйственной промышленности и при изготовлении различного производственного и бытового оборудования.

Преимущества и недостатки конструкции

Преимуществами изделий с такой конструкцией прежде всего считается низкий коэффициент трения и малая чувствительность к смазывающим материалам, дешевизна изготовления

Из числа минусов отмечается слабая стойкость к ударным нагрузкам и невозможность эксплуатации в агрессивных средах и при очень высоких оборотах.

Основные типы подшипников

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

подшипники качения;
подшипники скольжения;
газодинамические подшипники;
гидростатические подшипники;
гидродинамические подшипники;
магнитные подшипники.

Основные типы, которые применяются в машиностроении - это подшипники качения и подшипники скольжения .

Подшипники качения

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника:
1) внешнее кольцо; 2) шарик (тело качения); 3) сепаратор; 4) дорожка качения; 5) внутреннее кольцо.

Подшипники качения различных размеров и конструкций

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 жёсткости применяют так называемые совмещённые 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 грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно 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.

Классификация

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

Механика

Подшипник представляет собой по существу планетарный механизм , в котором водилом является сепаратор, функции центральных колес выполняют внутреннее и наружное кольца, а тела качения заменяют сателлиты.

Частота вращения сепаратора или частота вращения шариков вокруг оси подшипника

где n 1 - частота вращения внутреннего кольца радиального шарикоподшипника,
D ω - диаметр шарика,
d m = 0,5(D+d) - диаметр окружности осей шариков.

Частота вращения шарика относительно сепаратора

Частота вращения сепаратора при вращении наружного кольца

где n 3 - частота вращения внешнего кольца радиального шарикоподшипника.

Для радиально-упорного подшипника

Из приведенных выше соотношений следует, что при вращении внутреннего кольца сепаратор вращается в ту же сторону. Частота вращения сепаратора зависит от диаметра D ω шариков при неизменном d m: она возрастает при уменьшении D ω и уменьшается при увеличении D ω .

В связи с этим разноразмерность шариков в комплекте подшипника является причиной повышенного износа и выхода из строя сепаратора и подшипника в целом.

При вращении тел качения вокруг оси подшипника на каждое из них действует нагружающая дополнительно дорожку качения наружного кольца центробежная сила

где m - масса тела качения,
ω с - угловая скорость сепаратора.

Центробежные силы вызывают перегрузку подшипника при работе на повышенной частоте вращения , повышенное тепловыделение (перегрев подшипника) и ускоренное изнашивание сепаратора. Всё это сокращает срок службы подшипника.

В упорном подшипнике, кроме центробежных сил, на шарики действует обусловленный изменением направления оси вращения шариков в пространстве гироскопический момент

Гироскопический момент будет действовать на шарики и во вращающемся радиально-упорном шарикоподшипнике при действии осевой нагрузки

где - полярный момент инерции массы шарика;
ρ - плотность материала шарика;
ω sp и ω с - соответственно угловая скорость шарика при вращении вокруг своей оси и вокруг оси вала (угловая скорость сепаратора).

Под действием гироскопического момента каждый шарик получает дополнительное вращение вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной векторами угловых скоростей шарика и сепаратора. Такое вращение сопровождается изнашиванием поверхностей качения, и для предотвращения вращения подшипник следует нагружать такой осевой силой, чтобы соблюдать условие , где T f - момент сил трения от осевой нагрузки на площадках контакта шариков с кольцами.

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

диаметр отверстия, один знак;
серия диаметров, один знак;
знак ноль;
тип подшипника, один знак;

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

X	XX	X	X	XX
5	4	3	2	1

диаметр отверстия, два знака;
серия диаметров, один знак;
тип подшипника, один знак;
конструктивное исполнение, два знака;
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 округлённого 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 таблице 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

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 по ГОСТ 520-89 в порядке повышения точности:

0, 6, 5, 4, 2, Т - для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников;
0, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных подшипников;
0, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников.
Установлены также дополнительные классы точности 8 и 7 - ниже класса точности 0, изготовляются по заказу потребителей для применения в неответственных узлах.

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 (твёрдые сплавы , стекло , керамика и т. д.), W - детали подшипников из вакуумированной стали, А - обозначение подшипника повышенной грузоподъёмности, Х,Х1 - кольца и тела качения или только кольца (в том числе одно кольцо) из цементируемой стали, Р,Р1 - детали подшипников из теплостойких (быстрорежущих сталей), Г,Г1 - сепаратор из чёрных металлов , Б,Б1 - сепаратор из безоловянистой бронзы , Д,Д1 - сепаратор алюминиевого сплава , Н,Н1 - кольца и тела качения или только кольца (в том числе одно кольцо) из модифицированной жаропрочной стали (кроме подшипников радиальных роликовых сферических двухрядных), Э,Э1 - детали подшипника из стали марки ШХ со спецприсадками (ванадий , кобальт и др.).
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

Коренной подшипник скольжения, коленвала двигателя с заливкой баббитом.

Подшипник скольжения - опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент - 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 скольжения 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 и 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.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз , полимерных материалов , керамики , твёрдых пород дерева (железное дерево).

Классификация

В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека .

Подшипники скольжения разделяют:

в зависимости от формы подшипникового отверстия
- одно- или многоповерхностные,
- со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),
- со/без смещением центра (для конечной установки валов после монтажа);
по направлению восприятия нагрузки
- радиальные
- осевые (упорные, подпятники),
- радиально-упорные;
по конструкции
- неразъемные (втулочные; в основном для I-1),
- разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном для всех, кроме I-1),
- встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
по количеству масляных клапанов
- с одним клапаном,
- с несколькими клапанами;
по возможности регулирования
- нерегулируемые,
- регулируемые.

Ниже представлена таблица групп и классов подшипников скольжения (примеры обозначения: I-1, II-5) .

Группа	Класс	Способ смазки	Вид трения	Примерный коэффициент трения	Назначение	Область применения
I (несовершенная смазка)	1	Малое количество, подача непостоянная	Граничное	0,1…0,3	Малые скорости скольжения и небольшие удельные давления	Опорные ролики транспортеров , ходовых колес мостовых кранов
	2	Обычно непрерывная	Полужидкостное	0,02…0,1	Кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки	Линейные и формовочные машины Кузнечно-прессовое оборудование Грузоподъемные машины
	3	Масляная ванна или кольца		0,001…0,02	Мало меняющиеся по величине и направлению усилия большие и средние нагрузки	Тяжелые станки Мощные электрические машины Тяжелые редукторы Текстильные машины
	3	Под давлением		0,001…0,02	Газовые двигатели Тихоходные и судовые двигатели
II	4	Кольца, комбинированный или под давлением	Жидкостное	0,0005…0,005	Малые окружные скорости валов, особо тяжелые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках	Электрические машины средней и малой мощности Легкие и средние редукторы Центробежные насосы и компрессоры
II	5	Под давлением	Жидкостное	0,005…0,05	Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения	Водяные турбины Осевые вентиляторы

Достоинства

Надежность в высокоскоростных приводах
Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки
Бесшумность
Сравнительно малые радиальные размеры
Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте
Простая конструкция в тихоходных машинах
Позволяют работать в воде
Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала
Экономичны при больших диаметрах валов

Недостатки

В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой
Сравнительно большие осевые размеры
Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке
Большой расход смазочного материала
Высокие требования к температуре и чистоте смазки
Пониженный коэффициент полезного действия
Неравномерный износ подшипника и цапфы
Применение более дорогих материалов

Примеры

Радиально-упорный 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 (конический)

Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник

Подшипники можно классифицировать по самым разнообразным признакам, однако для упрощения понимания вопроса в данном материале рассмотрим самую простую систему классификации, основанную на двух признаках:

Тип воспринимаемой нагрузки;
Тела качения, за счет которых работает подшипник (или их отсутствие).

Типы подшипников по характеру действующей нагрузки

По типу воспринимаемой нагрузки подшипники можно разделить на

- радиальные подшипники (основной тип действующей нагрузки - радиальная);

- упорные подшипники (тип действующей нагрузки - осевая);

- радиально-упорные подшипники (воспринимают нагрузки обоих типов);

- упорно-радиальные (воспринимают нагрузки обоих типов, но преимущественно осевые);

Все иллюстрации смотрите ниже.

Типы подшипников по телам качения и количеству их рядов

По этому признаку подшипники можно разделить на

- шариковые подшипники (одно- или двухрядные);

- роликовые подшипники (одно- и двухрядные, с коническими или цилиндрическими роликами);

- игольчатые подшипники (их можно рассматривать как разновидность роликовых);

- подшипники скольжения (тела качения отсутствуют).

Кроме этого, выделяют группы подшипников по их размеру - крупногабаритные и малые (или миниатюрные). Мы не будем заострять внимание на редких для основной массы потребителей линейных подшипниках, комбинированных и более экзотических типах, например, проволочных, а рассмотрим только самые основные.

Как определить тип подшипника по его номеру

Проще всего определить тип подшипника, маркировка которого соответствует ГОСТ (отечественные, маркируемые по системе обозначений, принятой еще в советском союзе. Нужно просто посмотреть на четвертую от конца цифру, которая и кодирует тип (первая и вторая кодирует внутренний диаметр, третья - ширину). Типы импортных подшипников смотрите в описании серий (см. ниже).

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

После определения типа подшипника важное значение играет серия (кодируются 5, 6 и 7 цифрами от конца), которая определяет дополнительные конструктивные особенности.

Подшипники скольжения

Работают за счет скольжения поверхностей относительно друг друга.

Закрытые подшипники

Кроме указанных особенностей подшипники можно классифицировать также по тому, закрыты ли они дополнительными заглушками или нет. В закрытые смазка вносится заранее и они не нуждаются в дополнительном уходе, открытые обычно работают в жидком масле или даже смазываются при помощи масляного тумана. Заглушки бывают из каучука или металла, устанавливаются обе сразу или только с одной стороны.

Подшипниковые узлы

Подшипниковые узлы можно выделить в отдельный тип - они представляют собой подшипник, работающий в корпусе. Такая конструкция имеет массу преимуществ. В последнее время они получают все большее распространение из-за ввоза в страну импортного оборудования (наша промышленность их не выпускает).

По степени точности

Подшипники можно разделить по степени точности изготовления, подшипники более высоких степеней Т, 2 и 4 стоят в разы дороже, чем низких - 5, 6, 0 (нулевая степень точности обычно не указывается в номере).

Материалы для ознакомления

Дополнительно с ознакомлением с различными типами подшипников Вам наверняка будет полезна и следующая информация:

Дополнительные обозначения в номерах подшипников

Часто подшипники, имеющие один и тот же номер (ссответственно одинаковую конструкцию и размеры) могут кардинально отличаться друг от друга из-за разницы в применяемых материалах, классе точности, дополнительных требований. Таким образом, цена, казалось бы одного и того же подшипника, даже одного производителя, может отличаться в разы.

Маркировка на подшипниках

Данный материал подробно рассказывает, из чего складывается номер того или иного подшипника, причем не только отечественного, но и импортного производства. Условно говоря - какие цифры кодируют его тип, какие - серию, какие - размер.

Марки подшипников

В этой статье можно ознакомиться с наиболее распространенными в настоящее время марками подшипников. Разные производители выпускают продукцию настолько разного качества, что тут неуместно будет даже распространенное сравнение Мерседес - Жигули. Разница еще больше. Соответственно, цена и срок службы могут различаться в десятки раз.

Подшипник – изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. [ , ]

Силы, нагружающие подшипник , подразделяют на:

радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Опора с упорным подшипником называется подпятником .

Подшипник скольжения – опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент – 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.

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

низкое трение;
разделение подвижных частей;
теплоотвод;
защиту от вредного воздействия окружающей среды.

Смазка бывает :

жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников);
пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.);
твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.);
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.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

Подшипники скольжения разделяют :

в зависимости от формы подшипникового отверстия:
- одно- или многоповерхностные;
- со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения);
- со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
по направлению восприятия нагрузки:
- радиальные;
- осевые (упорные, подпятники);
- радиально-упорные;
по конструкции:
- неразъёмные (втулочные);
- разъёмные (состоящие из корпуса и крышки);
- встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
по количеству масляных клапанов:
- с одним клапаном;
- с несколькими клапанами;
по возможности регулирования:
- нерегулируемые;
- регулируемые.

Классы подшипников скольжения приведены в .

Таблица 1 – Классы подшипников скольжения

Группа	Класс	Способ смазки	Вид трения	Коэффициент трения	Назначение	Область применения
I (несовершенная смазка)	1	малое количество, подача непостоянная	граничное	0,1-0,3	малые скорости скольжения и небольшие удельные давления	опорные ролики транспортеров, ходовые колёса мостовых кранов
	2	обычно непрерывная	полужидкостное	0,02-0,10	кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки	линейные и формовочные машины, кузнечно-прессовое оборудование, прокатные станы, грузоподъёмные машины
	3	масляная ванна или кольца		0,001-0,020	мало меняющиеся по величине и направлению усилия, большие и средние нагрузки	буксы вагонов, тяжёлые станки, мощные электрические машины, тяжёлые редукторы, текстильные машины
	3	под давлением		0,001-0,020	газовые двигатели, тихоходные и судовые двигатели
II	4	кольца, комбинированный или под давлением	жидкостное	0,0005-0,0050	малые окружные скорости валов, особо тяжёлые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках	электрические машины средней и малой мощности, лёгкие и средние редукторы, центробежные насосы и компрессоры, прокатные станы
II	5	под давлением	жидкостное	0,005-0,050	слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения	паровые котлы, водяные турбины, газовые турбины, осевые вентиляторы, турбокомпрессоры

Достоинства подшипников скольжения :

надёжность в высокоскоростных приводах;
способность воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки;
сравнительно малые радиальные размеры;
допускают установку разъёмных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте;
простая конструкция в тихоходных машинах;
возможность работы в воде;
допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала;
экономичны при больших диаметрах валов.

Недостатки подшипников скольжения :

в процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой;
сравнительно большие осевые размеры;
большие потери на трение при пуске и при несовершенной смазке;
большой расход смазочного материала;
высокие требования к температуре и чистоте смазки;
пониженный КПД;
неравномерный износ подшипника и цапфы;
применение более дорогих материалов;
повышенный шум.

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.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора, которые имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно 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.

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

Примеры подшипников различных типов представлены на .