Подшипники – это технические устройства, которые служат опорой для вращающихся осей и валов. Они способны принимать радиальные и осевые нагрузки, непосредственно воздействующие на ось или вал, и затем передавать их на раму, корпус или другие части конструкции. Задача подшипника в то же время – удерживать вал в пространстве, давая ему возможность свободно качаться, вращаться или линейно перемещаться с минимальной потерей энергии. От качества этого устройства зависят работоспособность, коэффициент полезного действия и, конечно же, долговечность машины.
Виды подшипников
Исходя из принципа работы, все устройства подразделяются на газодинамические, гидростатические, газостатические, гидродинамические, магнитные, скольжения и качения. Последние два вида, как правило, применяются в машиностроении. Подшипник качения состоит из сепаратора и двух колец, который разделяет их. По внешней части внутреннего кольца и внутренней части внешнего проходит желобок – это дорожка, по которой катаются тела качения (ролики или шарики), когда устройство задействовано в работе.
По восприятию нагрузки разделяют радиальные (для радиальной и малой осевой нагрузки), упорные (для осевой нагрузки), упорно-радиальные (для осевой и малой радиальной нагрузки) и радиально-упорные подшипники (для комбинирования осевой и радиальной нагрузки).
По числу рядов для шариков или роликов выделяют однорядные, двухрядные и многорядные устройства. В зависимости от способности компенсировать имеющиеся перекосы валов, разделяют несамоустанавливающиеся подшипники, которые допускают взаимный перекос колец до восьми градусов, и самоустанавливающиеся (перекос до четырех градусов).
Условное обозначение
Российская маркировка таких устройств состоит из условного обозначения, стандартизованного в соответствии с ГОСТ 3189-89, а также из кода завода-изготовителя. Таким образом, маркировка включает семь цифр основного обозначения (если значения признаков нулевые, может быть сокращена до двух знаков) и дополнительного, расположенного справа/слева от основного. В случае расположения слева оно всегда отделяется знаком "–" (тире), а если справа, то начинается с какой-нибудь буквы. Чтение всегда осуществляется справа налево, будь то радиальные или упорные подшипники.
ГОСТ предписывает располагать элементы маркировки в определенной последовательности. Так, сначала указывается серия ширин (одна цифра), затем конструктивная разновидность (две цифры), далее тип подшипника (одна цифра), серия диаметров (одна цифра) и условное обозначение внутреннего диаметра (две цифры).
Где используется упорный подшипник?
Машин, в которых отсутствуют вращающиеся детали, очень мало. Такие части, как барабаны, рычаги, колеса, оси, валы и т. д., как правило, обязательно имеются – это знают все, кто имеет дело с автомобилями. А значит, и без подшипников здесь не обходится. Любое транспортное средство нуждается в хорошем уходе и периодическом ремонте, вот и эти устройства приходится время от времени менять. Но упорный подшипник – не только непременный атрибут автомобиля, он применяется в металлургическом, энергетическом оборудовании, машинах горнодобывающей отрасли. Такого рода конструкции позволяют усилить скоростные качества той или иной детали, поэтому их часто используют в центрифугах, автомобильных колесах, червячных редукторах, шпинделях и прочем.
Шариковые и роликовые упорные устройства
Шариковый упорный подшипник предназначается для восприятия осевых нагрузок, он является несамоустанавливающимся. Выпускают однорядные устройства, которые воспринимают осевую одностороннюю нагрузку, и двухрядные – воспринимают двустороннюю. Такие конструктивные узлы находят применение в вертикальных валах, домкратах, вращающих центрах станков, режущих металл.
Подшипник упорный роликовый используется тогда, когда действует очень большая осевая нагрузка. Эти устройства могут быть трех видов:
- с коническими роликами – предназначены для работы при крайне высоких нагрузках, повышенных скоростях вращения, ударах;
- с цилиндрическими роликами – применяются для работы на небольших скоростях, но при значительных нагрузках;
- со сфероконическими роликами - обладают свойствами самоустанавливаемости, могут нести значительные осевые и радиальные нагрузки.
Роликовый упорный подшипник используется в упорных блоках прошивных станов, экструдерах, тяжело нагруженных вертикальных валах, генераторах переменного тока. Кроме того, он является частью поворотных узлов металлургического оборудования.
Радиально-упорные подшипники
Эти устройства также применяют в разных сферах промышленности: машино- и танкостроении, химической отрасли и других. Данные конструктивные узлы способны воспринимать сразу оба вида нагрузки: и осевую, и радиальную. Ее максимальная величина напрямую зависит от того, под каким углом соприкасаются тела качения с дорожками качения. Возможно использовать радиально-упорный подшипник, имеющий четырехточечный контакт. Однако следует отметить, что в общетехнических отраслях наибольшее распространение получили однорядные и двухрядные устройства.
Разновидности радиально-упорных подшипников
Конструктивные узлы могут выполняться в разных вариантах. Подшипник радиально-упорный шариковый может быть открытым или же иметь защитную металлическую шайбу или контактное уплотнение. Устройства с четырехточечным контактом обладают разъемными внешними или внутренними кольцами и больше подходят для осевых нагрузок. Подшипник радиально-упорный шариковый зачастую оснащается сепаратором из стеклонаполненного полиамида. Но встречаются также конструктивные узлы с латунным точечным или стальным штампованным сепаратором. Такие подшипники воспринимают радиальную и осевую одностороннюю нагрузку. На внутреннем или внешнем кольце имеется скос со стороны тел качения, поэтому зачастую число роликов в данном варианте устройства превышает число шариков в соответствующем радиально-упорном конструктивном узле. Этот подшипник способен воспринимать большую нагрузку, нежели радиальный аналогичного типоразмера.
Роликовый радиально-упорный подшипник, как правило, имеет тело качения конического типа. За счет расположения роликов к оси вращения под определенным углом такой тип устройства способен воспринимать комбинированные нагрузки. В то же время радиально-упорный конический подшипник обладает гораздо более низкой допустимой частотой вращения, чем конструктивный узел с цилиндрическими роликами. Уровень принятия осевых нагрузок определяется углом конусности: при его увеличении уменьшается радиальная нагрузка, и вследствие этого увеличивается действующая осевая. При желании использовать такие подшипники нужно убедиться, что отсутствует перекос гнезд опор и оси вала, в которые они устанавливаются.
Варианты роликовых радиально-упорных конических устройств:
- 7000 – основной;
- 27000 – с высоким углом конусности;
- 97000 – двухрядный;
- 77000 – четырехрядный.
Типы 27000 и 7000
Предназначены для восприятия радиальных и осевых односторонних нагрузок. Такие конструктивные узлы нуждаются в регулировке осевых зазоров и монтаже внешних колец - как в процессе установки, так и во время эксплуатации.
Тип 97000
Эти устройства способны воспринимать односторонние и двухсторонние радиальные и осевые нагрузки одновременно. Если требуется изменить радиальный или осевой зазор, в подшипнике подшлифовывается дистанционное кольцо, установленное посередине внутренних колец. Максимальная нагрузка в конструктивных узлах такого типа в 1,7 раз превышает ту, что допустима для однорядных подшипников.
Тип 77000
Устройства данного вида предназначены для восприятия значительных радиальных и незначительных двусторонних осевых нагрузок. Такой конструктивный узел может выдержать гораздо большее действие радиальных сил, нежели соответствующий однорядный.
Выбор подшипника
При выборе типа и размера устройства следует учитывать следующие факторы:
- характер нагрузки (переменная, ударная, вибрационная, постоянная);
- необходимый ресурс (в миллионах оборотов или часах);
- направление и значение нагрузки (осевая, радиальная, комбинированная);
- состояние окружающей среды (запыленность, температуру, кислотность, влажность);
- частоту вращения кольца конструктивного узла;
- особые требования, которые зависят от конструкции подшипника (требуемые габариты, свойства самоустанавливаемости, снижение шума и т. п.).
Габариты и классы точности
Такие устройства имеют размерные серии. По габаритным размерам они делятся на тяжелые/средние/легкие/особо легкие/сверхлегкие, а по ширине – на особо широкие/широкие/нормальные/узкие. Наиболее распространенными являются средние, легкие и особо легкие разновидности.
Выделяют классы точности конструктивных узлов: сверхпрецизионный/прецизионный/высокий/повышенный/нормальный. Выпускают также подшипники, у которых класс точности ниже нормального (самые неточные) или выше сверхпрецизионного (самые точные). В зависимости от этого параметра и иных дополнительных требований, таких как уровень вибрации и прочее, все устройства подразделяют на категории: классы А, В, С.
В заключение дадим расшифровку условных обозначений типов подшипников:
- 0 – радиальный/шариковый;
- 1 – радиальный/шариковый сферический;
- 2 – радиальный/роликовый с цилиндрическими короткими роликами;
- 3 – радиальный/роликовый со сферическими роликами (бочкообразной формы);
- 4 – радиальный/роликовый с игольчатыми или цилиндрическими длинными роликами;
- 5 – радиальный/роликовый с витыми роликами;
- 6 – радиально-упорный/шариковый;
- 7 – конический/роликовый;
- 8 – упорно-радиальный/шариковый, упорный/шариковый;
- 9 – упорно-радиальный/роликовый, упорный/роликовый.
