0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подшипники для чего нужны

Зачем нужны подшипники?

Как бороться с ненужным трением?

Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине значительно легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А если приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение можно, заменив сухое трение жидкостным трением скольжения или трением качения.
Опорные участки вала – их называют шипами или шейками – протачивают, шлифуют и помещают в специальные опоры – подшипники, которые разделяются на 2 основные группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Подшипники для чего нужны

Ваш обозреватель не поддерживает встроенные рамки или он не настроен на их отображение.

— 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;

— полимеры: PTFE, нейлон и полиэтилен,

— жиры, мыло, воск (стеариновая кислота),

— керамика и металлокерамика.

— Гидродинамическая смазка: толстослойная и эластогидродинамическая;
— гидростатическая смазка;
— смазка под высоким давлением.

— Смешанная смазка (полужидкостная);

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

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)

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)

Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных HDD ( Hard Disk Drive ) дает возможность регулировать скорость вращения шпинделей в 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 )

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

Персональный компьютер, сервер

Высокие скорости вращения

Низкий уровень шума

Низкий уровень шума

Пользовательский компьютер (нетбуки, SOHO)

Низкое потребление тока

Низкий крутящий момент

Мобильные компьютеры (ноутбуки)

Устойчивость к ударам

Устойчивость к ударам

Мобильные компьютеры (ноутбуки)

Устойчивость к заклиниванию

* — 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.

Подшипники качения

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)

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

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.

Для сокращения радиальных размеров и массы используются “безобоемные” подшипники

Сравнение подшипников качения по эксплуатационным характеристикам

Тип подшипника

Нагрузка

Высокая частота вращения

Восприятие перекоса

радиальная

осевая

комбинированная

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

Упорный с коническими роликами

Упорно-радиальный роликовый сферический

* — 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.

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 работой на высоких частотах вращения

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;

Читать еще:  Радиатор охлаждения алюминиевые 2108-1301012

шум во время работы, обусловленный погрешностями форм;

сложность установки и монтажа подшипниковых узлов;

повышенная чувствительность к неточности установки;

Магнитные подшипники

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.

Детская игрушка Левитрон наглядно демонстрирует, на что способны электромагнитные поля

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

на постоянных магнитах;

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.

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.

Зачем нужны подшипники?

Вспомните: тащить какой-нибудь массивный предмет по скользкой, мокрой глине намного легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А если приходится тащить по асфальтированному покрытию, то лучше подкладывать под предмет какие-то катки.

На языке техники это означает, что сделать меньше трение можно, заменив сухое трение жидкостным трением скольжения или трением качения.
Опорные участки вала — их называют шипами или шейками — протачивают, зашлифовывают и помещают в особенные опоры — подшипники, которые делятся на 2 важные группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

подшипники скольжения состоят из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще — из разъемного корпуса и вкладышей. Во время сборки вал кладется отшлифованными шейками на находящиеся снизу половинки вкладышей и укрывается верхними половинками.

В силу того, что трущиеся детали выполняют всегда из тех или иных материалов ( валы — из черных металлов, вкладыши — из бронзы или иного сплава), трение существенно уменьшается. Но этого мало. На поверхности внутри вкладышей есть бороздки, по которой растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Понемногу между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он крутится, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным https://podsnab.ru/21-ina.

При больших частотах вращения даже трение жидкостного скольжения вызывает крепкий нагрев подшипника. Его нужно охлаждать, и это обязанность также поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванную, а на вал одевают кольца, которые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В иные подшипники постоянно подают масло с помощью специализированных насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их. Обеспечить хорошую работу подшипников скольжения не просто: они просят ежедневного ухода.

Существенно лучше и удобнее в работе подшипники качения. В подобных подшипниках стальные шарики ( шариковые подшипники) или ролики ( роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между крутящимися валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковых подшипниках тратится только пару тысячных долей общей нагрузки на вал. Мазать их нужно густым маслом исключительно при очередных ремонтах машин.

Решая вопрос про то, какому виду подшипников предпочтение отдать, нужно предусматривать, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не появилась масляная пленка (стоит еще сказать, что при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается). Подшипники качения, наоборот, отлично работаю при трогании с места. Но и есть у них минус: они переносят плохо повышенные нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказывается слишком большим. Благодаря этому для любого узла машины выбирается подходящий вид подшипника. И это следует принимать во внимание, когда строишь разные модели.

В обыкновенных электродвигателях, в основном, устанавливают шариковые подшипники; в редукторах подъемных кранов, в колесных парах ЖД вагонов — роликовые. А в любом автомобиле много разных видов подшипников: коленчатый вал опирается на подшипники скольжения, полуоси передних колес — на шариковые, вал ведущей шестерни главной передачи — на конусообразные роликовые и т.д.

Для мощных авиационных двигателей, огромных прокатных станов и прочих машин, валы которых испытуют достаточно высокие и часто изменяющиеся нагрузки, используют игольчатые подшипники. У них между кольцами находятся хорошо смазанные тонкие стальные иглы. В первую очередь такой подшипник работает как роликовый — иглы катятся по поверхности колец. При увеличении скорости вала иглы перестают катиться и одновременно с маслом образовывают внутренне кольцо, которое скользит между стальными кольцами подшипника. Игольчатый подшипник сочетает хорошие качества подшипников скольжения и подшипников качения.

Сделать меньше трение можно и иными вариантами. Вы, возможно, слыхали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором воздушный поток поступает под дно судна и создаёт там давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, такое судно легко скользит по водной поверхности как будто бы на воздушной подушке.

На опытах по электричеству в школе вам, наверняка, случалось видеть, как под воздействием магнитного поля металлическое кольцо приподымается над сердечником сильного электромагнита. Оно как бы лежит на незаметной магнитной подушке.

Значит, воздушная и магнитная подушки могут уменьшать трение в самых разных механизмах. Подшипники с воздушным трением находят применение в маленьких воздушных (или газовых) турбинах, приводимых в движение сжатым воздухом. Эти турбины имеют достаточно высокие скорости вращения, нужные для создания прочной воздушной подушки между крутящимися частями и опорой. Тут воздух одновременно приводит в движение турбину, «смазывает» её и охлаждает.

9 мифов о долговечности подшипников

Многие задавались вопросом: почему подшипники иногда служат годами, а порою выходят из строя за считанные дни. Большинство отказов (как показано ниже) связаны с смазкой и загрязнением, но заблуждения и неправильные представления о монтаже и эксплуатации подшипников, передаваемые от одного поколения механиков к другому лишь множит многие легко устранимые проблемы.

Причины выхода из строя подшипников:

Неправильная смазка или загрязнение смазки — 55%

Нарушения соосности — 23%

Нарушения монтажа — 12%

Дефекты сопрягаемых элементов — 6%

Другое (усталостный износ, неправильный расчет) — 4%

Как видно из этой таблицы, среди причин неправильной работы подшипников есть множество факторов, которые являются ничем иным, как простыми ошибками тех, кто проектирует, собирает, ремонтирует или обслуживает машину.

Рассмотренные ниже мифы делятся на три части: установка, неправильное применение и смазка подшипников.

МИФЫ УСТАНОВКИ ПОДШИПНИКОВ

Миф № 1: При необходимости при установке подшипника по нему можно ударить молотком.

Никогда не наносите удар непосредственно по подшипнику. Элементы качения и дорожка качения хоть и имеют твердую поверхность, но при ударе могут быть легко повреждены. Удар молотом может оставить вмятины на дорожке качения или деформировать тела качения (шарики или ролики), что может вызвать шум при работе и значительно сократить срок службы подшипника. Если установка затруднена, то проверьте посадочную поверхность вала или корпуса, обратите внимание на заусенцы, грязь или коррозию. По возможности используйте пресс. Прикладывайте равномерное давление на поверхность внутреннего кольца при посадке на вал, чтобы не повредить дорожки качения и элементы качения.

Миф №2: Надо со всей силы затянуть винты, фиксирующие крышку подшипника

Винты должны быть затянуты строго до рекомендованного производителем крутящего момента. При затягивании винтов подшипник может смещаться. Чрезмерная затяжка может деформировать дорожку качения или сломать внутреннее кольцо. Используйте правило «50% / 100%» для затягивания пары винтов — затяните первый винт до половины рекомендуемого крутящего момента, следующий винт до полного крутящего момента, затем вернитесь к первому винту и затяните его на полный крутящий момент. При затягивании более двух винтов необходимо придерживаться схемы затяжки, указанной производителем. Если таковой нет, то затягивать надо равномерно: крест-накрест, сначала применяя 50% усилия.

МИФЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДШИПНИКОВ

Миф №3: Подшипники не должны быть горячими на ощупь

Нормальная рабочая температура подшипника может варьироваться от 25 до 65° C, но некоторые узлы могут работать при других температурах. Большинство подшипников рассчитаны на диапазон температур от -30 до 100 ° С, но могут также поставляться со специальной смазкой, уплотнениями и термостабилизацией, которая позволяет им работать при более высоких температурах. Подшипники обычно нагреваются при запуске или после набивания или шприцевания смазкой, потому что избыточная смазка увеличивает сопротивление и трение в подшипнике. Когда элементы качения выталкивают избыточную смазку через уплотнения, температура в подшипнике вновь возвращается к нормальным значениям.

Миф №4: Чем массивнее подшипник, тем лучше

Большие подшипники с большой грузоподъемностью могут быть более долговечными, но если нагрузка будет ниже минимальных требований подшипника, то элементы качения будут проскальзывать по дорожке качения. То есть, вместо трения качения будет иметь место трение скольжения. Это может привести к чрезмерному износу, высоким температурам, разложению смазки и к выходу из строя подшипника.

Миф № 5: Герметичные и смазанные подшипники будут работать вечно

Срок службы подшипника зависит от срока службы смазки, на который влияют условия эксплуатации (скорость и нагрузка) и окружающая среда (температура и загрязнение). Срок службы смазки может быть увеличен (но не до бесконечности) благодаря улучшенным уплотнениям, правильной установке и правильному выбору смазки. В конечном счете, лучший подшипник — это правильно смазанный подшипник.

МИФЫ СМАЗКИ ПОДШИПНИКОВ

Миф № 6: Повторная смазка нужна не чаще, чем раз в год.

Узлы с высокой скоростью, температурой или сильным загрязнением иногда требуют частой повторной смазки, бывает, что еженедельно или ежедневно. Напротив, легконагруженный низкоскоростной шариковый подшипник в чистой среде может отлично работать без повторной смазки до 2 и более лет.

Повторная смазка требуется, когда старая смазка разлагается. Происходит это оттого, что базовое масло в процессе работы окисляется , и чем выше рабочая температура, тем быстрее это происходит. Смазочные свойства масла исчезают, и в результате смазка перестает работать. Повторная смазка подшипника позволяет исправить положение.

Введение новой смазки в подшипник помогает удалить всевозможные загрязнения, которых много накапливается в старой смазке. Смазочные канавки подшипников спроектированы так, чтобы смазка попадала в полость подшипника как можно ближе к элементам качения. По мере добавления новой смазки старая грязная смазка выталкивается к краям подшипника и выходит наружу.

Миф № 7: Всегда шприцуйте до тех пор, пока смазка не полезет из уплотнения

Читать еще:  Как осуществляется расточка тормозных барабанов

Если вы прокачиваете смазку в подшипник до тех пор, пока она не выступит через уплотнение, то вы, вероятно, полностью заполнили смазкой подшипник. Избыточная смазка может увеличить рабочую температуру узла и даже создать необходимое избыточное давление, которое приведет к деформации уплотнения. Однако, в низкоскоростных узлах полное заполнение подшипника смазкой может быть желательным.

Миф № 8: Если подшипник шумит, просто добавьте смазку

Если подшипник создает шум, то, вероятно, он имеет какое-то внутреннее повреждение. Это со временем может привести к аварии. Добавление смазки может обеспечить временное улучшение, но при первой возможности следует немедленно заменять такой подшипник.

Миф № 9: Любая смазка подойдет, какая бы она ни была

Смазки очень сильно отличаются друг от друга. Многие из них несовместимы друг с другом из-за использования различных загустителей. Когда две несовместимые смазки смешиваются, то получившаяся смесь может загустеть, затвердеть или стать излишне текучей и вытечь из подшипника.

Знание всех этих «детских болезней» позволит избежать досадных аварий, вызванных факторами, которые можно было бы легко преодолеть, зная об ошибках смазки, монтажа и эксплуатации.

Детали машин

Подшипники качения

Общие сведения

Подшипники качения (рис. 1) представляют собой готовый узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики 2 или ролики, установленные между кольцами 1 и 3 и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором 4.

Сепаратор служит для направления и удержания тел качения в определенном положении (для обеспечения соосности колец) и для разделения тел качения от их взаимного контакта с целью уменьшения изнашивания и уменьшения потерь на трение.

Внешнее и внутреннее кольца подшипника (или, как их еще называют – обоймы) имеют на рабочей поверхности желобки – дорожки качения, по которым и перекатываются тела качения. Форма колец подшипников качения (наружных и внутренних) определяет угол контакта тел качения с дорожкой качения и, соответственно, влияет на величину осевой или радиальной грузоподъёмности подшипника.

Распределение радиальной нагрузки между телами качения, находящимися в нагруженной зоне (ограниченной дугой не более 180˚), неравномерно (рис. 2) вследствие контактных деформаций колец и различных тел качения. На размер зоны нагружения и неравномерность распределения нагрузки оказывают влияние величина радиального зазора в подшипнике и жесткость корпуса.

В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипник применяют без колец (рис. 3) и тела качения катятся по дорожкам качения, образованным непосредственно на цапфе и в корпусе (в блоке зубчатых колес). Твердость, точность и шероховатость поверхности дорожек качения в этом случае должны быть такими же, как у подшипниковых колец (обойм). Такие игольчатые подшипники могут применяться без сепаратора (а) или с сепаратором (б).

Подшипники качения стандартизированы и широко распространены во всех отраслях машиностроения. Их изготовляют в больших количествах на специализированных подшипниковых заводах, которые организованы во многих городах России и других стран.

Достоинства и недостатки подшипников качения

По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения обладают рядом положительных свойств и преимуществ:

  • Сравнительно малая стоимость благодаря возможности стандартизации и массового производства.
  • Небольшие потери на трение и незначительный нагрев при работе, при этом потери на трение в момент пуска и в рабочем режиме практически не отличаются.
  • Полная взаимозаменяемость, что облегчает монтаж и ремонт машин и механизмов.
  • Небольшой расход дефицитных цветных материалов по сравнению с подшипниками скольжения, в конструкции которых обычно применяются медесодержащие сплавы и цветные металлы.
  • Незначительный расход смазочного материала во время эксплуатации.
  • Малые осевые размеры, простота монтажа и эксплуатации.

Не лишены подшипники качения и недостатков:

  • Относительно большие радиальные размеры.
  • Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.
  • Большое сопротивление вращению, шум и низкая долговечность при высоких частотах вращения.
  • Повышенный шум из-за циклического перекатывания тел вращения через нагруженную зону подшипника (рис. 2).
  • Более сложная конструкция по сравнению с подшипниками скольжения.

Область применения подшипников качения

Подшипники качения являются основным видом опор в машинах (автомобилях, сельскохозяйственной, дорожной и военной технике, самолетах, станках и т. п.). Так, в одном автомобиле может применяться более 120 типоразмеров подшипников качения, в самолете их количество может превышать 1000 шт. При этом надежность и долговечность подшипников во многом определяют ресурс машины или механизма.

Классификация подшипников качения

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

По форме тел качения (рис. 4) – шариковые и роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликами. Применяют и тела качения сложной геометрической формы (рис. 4,а).

По направлению воспринимаемой нагрузки – радиальные, радиально-упорные, упорные и упорно-радиальные. Деление подшипников в зависимости от направления воспринимаемой нагрузки носит в ряде случаев условный характер. Например, широко распространенный шариковый радиальный однорядный подшипник успешно применяют для восприятия не только радиальной или комбинированной, но и чисто осевой нагрузки, а упорно-радиальные подшипники обычно используют только для восприятия осевых нагрузок.

По числу рядов тел качения – одно-, двух- и четырехрядные.

По основному конструктивному признаку – самоустанавливающиеся (например, сферические самоустанавливающиеся при угловом смещении осей вала и отверстия в корпусе) и несамоустанавливающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца (обоймы), сдвоенные и др.

Кроме основных подшипников каждого типа изготавливают их конструктивные разновидности (модификации).

Условные обозначения и маркировка подшипников качения

В нашей стране условные обозначения подшипников регламентируются российским стандартом ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений». Импортные подшипники имеют отличающуюся от российской маркировку, подробное описание которой приведено на следующей странице.

Условное обозначение подшипника обычно наносится на торцевую поверхность внешнего или/и внутреннего кольца (см. рисунок).

Основное условное обозначение может быть составлено из семи цифр, условно обозначающих внутренний диаметр подшипника, размерную серию, тип, конструктивные особенности и др. Нули, стоящие левее последней значащей цифры, не проставляют. В этом случае число цифр в условном обозначении может быть меньше семи, например: 7206.

Две первые цифры справа обозначают диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника. Для подшипников с внутренним диаметром d = 20…495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Так, подшипник 7206 имеет диаметр внутреннего кольца d = 30 мм (06×5).

Третья цифра справа обозначает серию диаметров и совместно с седьмой цифрой, обозначающей серию ширин, определяет размерную серию подшипника, т. е. условно характеризует его внешние габариты. В порядке увеличения наружного диаметра подшипника (при одном и том же внутреннем диаметре d) серии бывают: особо легкая – 1, легкая – 2, средняя – 3, тяжелая – 4 и др. Так, подшипник 7206 – легкой серии диаметров 2.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника:

  • 0 — Шариковый радиальный
  • 1 – Шариковый радиальный сферический двухрядный
  • 2 – Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами
  • 3 – Роликовый радиальный сферический двухрядный
  • 4 – Роликовый радиальный игольчатый однорядный
  • 5 – Роликовый радиальный с витыми роликами
  • 6 – Шариковый радиально-упорный однорядный
  • 7 – Роликовый конический
  • 8 – Шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный
  • 9 – Роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный

Приведенный выше в качестве примера подшипник 7206 является роликовым коническим.

Пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного (базового) типа. Например, подшипник 7206 основной конструкции пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный подшипник с упорным бортом на наружном кольце имеет обозначение 67206.

Седьмая цифра справа обозначает серию подшипника по ширине. В порядке увеличения ширины подшипника (при одних и тех же наружном и внутреннем диаметрах) серии по ширине бывают 0, 1, 2, 3 и др.

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

Так, класс точности подшипника маркируется цифрой слева от основного обозначения через тире (дефис). В порядке повышения классы точности обозначают: 0, 6, 5, 4, 2. Класс точности, обозначаемый цифрой и соответствующий нормальной точности, не проставляют.
В общем машиностроении применяют подшипники классов и 6. В изделиях высокой точности или работающих с высокой частотой вращения (высокооборотные электродвигатели, шпиндели скоростных станков и т. п.) применяют подшипники классов 5 и 4. Приведенный в нашем примере подшипник 7206 имеет класс точности .
Помимо приведенных выше имеются и дополнительные (более высокие и низкие) классы точности.

В зависимости от наличия дополнительных требований к уровню вибраций, отклонениям формы и расположения поверхностей качения, моменту трения и другим параметрам установлены три категории подшипников:
А – повышенные регламентированные нормы;
В – регламентированные нормы;
С – без дополнительных требований.
Знак категории указывают слева от обозначения класса точности.

Возможные знаки справа от основного обозначения:
Е – сепаратор выполнен из пластических материалов;
Р – детали подшипника из теплопроводных сталей;
С – подшипник закрытого типа, заполненный смазочным материалом и др.

Примеры обозначений подшипников:

311 – подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии диаметров 3, серии по ширине , с внутренним диаметром 55 мм, основной конструкции класса точности .

6-36209 – подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, легкой серии диаметров 2, серии по ширине , с внутренним диаметром 45 мм, с углом контакта α = 12˚, класса точности .

4-12210 – подшипник роликовый однорядный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии диаметров 2, серии по ширине , с внутренним диаметром 50 мм, с одним бортом на наружном кольце, класса точности 4.

4- 3003124Р – подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный особо легкой серии диаметров 1, серии по ширине 3, с внутренним диаметром 120 мм, основной конструкции, класса точности 4, детали подшипника изготовлены из теплостойких сталей.

Подшипники качения. Общие сведения. Классификация и область применения

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 на­стоящее время немыслимы без подшипников качения.

Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наруж­ного 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 каче­ния — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживае­мые 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 HRC60. 65, а у шариков немного больше – HRC62. 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 ка­чения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.

Подшипники качения — это опоры вращающихся или качающихся де­талей. Подшипники качения в отличие от подшипников скольжения стан­дартизованы. Подшипники качения различных конструкций (диапазон на­ружных диаметров 1,0-2600 мм, масса 0,5-3,5 т, например, микроподшип­ники с шариками диаметром 0,35 мм и подшипники с шариками диаметром 203 мм) изготовляют на специализированных подшипниковых заводах.

Читать еще:  Почему не читает диск на компьютере

Выпускаемые в СНГ подшипники качения классифицируют по способности воспринимать нагрузку — радиальные, радиально-упорные, упор­но-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 ка­чения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор

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

Упорные подшипники (см. рис. 16, и, к) воспринимают только осе­вую нагрузку.

Радиально-упорные (см. рис. 16, ж, з) и упорно-радиальные подшип­ники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую на­грузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для пре­обладающей осевой нагрузки.

В зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диа­метров, 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 кониче­скими 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. Се­параторы 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 ко­роткими цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), где наружное коль­цо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами со­ставляет 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 на­ружный 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 одно­рядный; шариковый однорядный (если левее 0 нет цифр, то 0 не указыва­ют); 1 — радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 — радиаль­ный с короткими цилиндрическими роликами; 3 — радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 — игольчатый или роликовый с длинными ци­линдрическими 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 особен­ности 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 сред­ней серии, неразборный.

Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ширине.

ГОСТом установлены следующие классы точности подшипников каче­ния: 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 обозна­чения подшипника и отделяют от него знаком тире; например, 206 означа­ет шариковый радиальный подшипник легкой серии с номинальным диа­метром 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 теп­лостойких сталей; С — подшипник закрытого типа при заполнении сма­зочным 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 одноряд­ные 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 превы­шать 70% от неиспользованной радиальной грузоподъемности подшипника.

Роликовые радиальные подшипники с короткими роликами (см. рис. 16, в) по сравнению с аналогичными по габаритным размерам шари­коподшипниками обладают увеличенной грузоподъемностью, хорошо вы­держивают 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 смягчают­ся податливостью витых роликов. Эти подшипники менее требовательны к точности сборки и к защите от загрязнений, имеют незначительные ради­альные габаритные размеры.

Игольчатые подшипники (см. рис. 16, д) отличаются малыми радиаль­ными габаритными размерами, находят применение в тихоходных (до 5 м/с) и тяжелонагруженных узлах, так как выдерживают большие ради­альные 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, не­посредственно 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 слу­чаях, когда перекос колец подшипников может составлять до 2—3°. Эти под­шипники допускают незначительную осевую нагрузку (порядка 20% от не­использованной радиальной) и осевую фиксацию вала. Подшипники имеют высокие эксплуатационные показатели, но они дороже, чем однорядные.

Конические роликоподшипники (см. рис. 16, з) находят примене­ние 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 ус­танавливать 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 на­ружным кольцом и неразъемными.

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

— 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;

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

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector