Подшипником называют особый узел, представляющий собой часть опоры для поддержки вала и предназначенный для вращения или качения последнего без потери энергии на трение. Существует несколько разновидностей подобных конструктивных элементов. При этом размеры подшипников в большинстве случаев регулируются ГОСТ.
Разновидности
Узлы этого типа используются в промышленности и других отраслях народного хозяйства очень широко. Существуют гидростатические, газостатические, магнитные и другие группы подшипников. Однако самыми распространенными разновидностями являются узлы скольжения и качения. По воспринимаемой нагрузке обе этих группы подразделяются на:
радиальные;
упорные;
радиально-упорные.
Подшипники качения
Основными элементами узлов этого типа являются шарики или ролики, расположенные на определенном расстоянии друг от друга в специальной обойме, называемой сепаратором. В процессе работы подшипника они катятся по беговым дорожкам двух колец, одно из которых в большинстве случаев статично. Узлы этого типа используются в промышленности чаще всего. Дело в том, что в сравнении с подшипниками скольжения они имеют целый ряд преимуществ. К таковым можно отнести в первую очередь небольшое трение и незначительный расход смазки. Простота эксплуатации и монтажа — это также то, чем отличаются такие подшипники. Стандарты (размеры их регулирует ГОСТ) таких узлов представлены в специальных таблицах. Поэтому найти подходящий в том или ином случае подшипник особого труда не составит. Узел этого типа можно подобрать абсолютно к любой типовой конструкции.
Чувствительность к вибрационным и ударным нагрузкам — единственный недостаток, которым отличаются такие подшипники. Стандарты при их изготовлении должны соблюдаться обязательно. Иначе слишком долго они не прослужат.
Виды подшипников качения
Помимо воспринимаемой нагрузки, узлы этого типа классифицируются на группы по следующим признакам:
Форме тел качения. В этом плане различают шариковые и роликовые подшипники. Тела качения последнего вида при этом могут быть коническими, цилиндрическими, игольчатыми, витыми, бочкообразными и т. д.
По способности самоустановления. В данном случае различают сферические и несамоустанавливающиеся подшипники.
По количеству тел качения. Существуют однорядные и двухрядные подшипники.
По размерам. Все выпускаемые на сегодняшний день подшипники по этому признаку подразделяются на несколько серий.
В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре, ширина подшипника и его наружный D могут меняться. Использоваться подшипники качения могут при сборке автомобилей, велосипедов, ветряков и т. д.
Размеры
Габариты узлов этого типа определяет ГОСТ 3478-79. При его соблюдении получаются очень прочные и долговечные подшипники. Стандарты эти распространяются на все разновидности узлов качения, за исключением моделей специального назначения, имеющих особую конструкцию. В последнем случае узлы могут изготавливаться самых разных габаритов, наиболее подходящих для той или иной конструкции.
Узнать стандартные размеры подшипников каждой серии можно, как уже упоминалось, по специальным таблицам, в которых указываются внешний и внутренний диаметры, наименьшие предельные габариты (Rmin), а также номинальная ширина внутреннего и наружного колец (В). В качестве примера ниже приводим вашему вниманию таблицу для серии подшипников диаметров 8 (сокращенную).
d | D | Размер B для серий | Rmin | ||||||
7 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
0.6 | 2.5 | - | 1 | - | 1.4 | - | - | - | 0.05 |
1.5 | 4.0 | - | 1.2 | 1.7 | 2 | - | - | - | 0.05 |
3 | 7 | - | 2 | 2.5 | 3 | - | - | - | 0.10 |
7 | 14 | - | 3.5 | 5 | 6 | - | - | - | 0.15 |
20 | 32 | 4 | 7 | 8 | 10 | 12 | 16 | 22 | 0.3 |
200 | 250 | 16 | 24 | 30 | 37 | 50 | 67 | 90 | 1 для серии 7, 1.5 — для серий 1-6 |
Более подробные таблицы можно найти в специализированной литературе. Также имеются стандарты подшипников в Компасе — графическом редакторе, предназначенном для автоматизированного проектирования (в конструкторской библиотеке). Существуют таблицы для разных диаметров узлов.
Классы точности
Стандартные размеры подшипников качения, таким образом, можно узнать из специальных таблиц. Однако в некоторых случаях допускаются некоторые отклонения в габаритах от ГОСТ. По классу точности подшипники качения подразделяются на:
нормальные «0»;
повышенной точности «6»;
высокой «5»;
особовысокой «4»;
сверхвысокой «2».
Узлы, предназначенные для разных конструкций, могут иметь строго определенные допустимые отклонения. Так, к примеру, стандарты подшипников для велосипеда (608 типа) такие:
допуски шариков — 0/-0.005;
внутренней дорожки - +0.0001/-0.0003;
внешней дорожки - +0.0001/-0.0005.
Обозначения
Стандарты подшипников качения при их изготовлении соблюдаются обязательно. Для того чтобы потребитель мог видеть, что за узел перед ним и для каких целей его можно использовать, применяются специальные маркировки. Обозначаются подшипники качения обычно гравированным набором цифр. Иногда стандартные маркировки включают в себя и буквы. При этом:
Первые цифра или буква указывают на тип подшипника.
Следующие две цифры определяют серии узла. Первая указывает на группу ширины или высоты, вторая — диаметра.
Последние две цифры представляют собой код диаметра отверстия. Если умножить его на 5, можно получить величину d в мм.
Стандартные размеры подшипников 66414 (посадки в данном случае выбирают по ГОСТ 3325-85), к примеру, такие:
d — 70 мм;
D — 180 мм;
ширина — 42 мм;
масса — 5.74 кг.
Подшипники скольжения
Узлы этого типа состоят из двух основных элементов: прочного корпуса и вкладыша, между которыми находятся специальные смазывающие вещества. К основным достоинствам таких подшипников относят прежде всего небольшие диаметры, а также возможность делать их разъемными и использовать для валов очень сложной конструкции. Недостатками узлов этой разновидности считаются не слишком долгий срок службы и необходимость применения дорогостоящих смазок.
Виды подшипников скольжения
На настоящий момент существуют узлы этой группы:
высокоскоростные;
разъемные (используются, к примеру, в коленчатых валах);
прецизионных машин, точно направляющие валы и дающие возможность регулировки зазора;
дешевых тихоходных механизмов;
предназначенные для работы в особых условиях (воде, агрессивных средах).
В зависимости от режима работы в подшипнике такого типа может быть жидкостное или полужидкостное трение. В первом случае рабочие поверхности корпуса и вала разделены довольно-таки толстым слоем масла. При полужидкостном трении к жидкостному добавляется граничное (через тончайшую масляную пленку, образованную молекулярными связями).
Размеры подшипников скольжения
Габариты узлов этой группы определяются ГОСТ 2795. Данные из специальных таблиц — это также то, что обязательно учитывают, изготавливая такие подшипники. Стандарты в данном случае распространяются на такие параметры, как:
наружный и внутренний диаметр;
длина (l);
размер фаски (С);
допуски (предельные отклонения).
В таблице ниже (сокращенной) представлены стандартные размеры подшипников скольжения разных рядов.
d | D для рядов | L для рядов | ||||
1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
1 | 3 | 1 | 2 | |||
9 | 14 | 12 | 6 | 10 | 14 | |
25 | 32 | 30 | 20 | 25 | 30 | 35 |
Конструктивные особенности и материалы
Стандарты подшипников скольжения, таким образом, строго определены ГОСТ. Предъявляются некоторые требования и к качеству используемых для их изготовления материалов. Корпус подшипника скольжения, как уже упоминалось, может быть цельным или разъемным. В последнем случае для соединения частей используются специальные шпильки или болты. Вкладыш подшипника скольжения выполняется в виде втулки. В неразъемном узле он может быть изготовлен из двух половинок. На валы, подверженные деформациям, монтируют обычно самоустанавливающиеся подшипники скольжения.
Для изготовления узлов этого типа могут использоваться следующие материалы:
чугун (для корпуса);
бронза, чугун или пластмасса (для втулок).
В некоторых случаях, но конечно же, очень редко, втулки изготавливаются из дерева либо даже из ДСП.
Основные требования
Таким образом, подшипники стандарты (а вернее, их соблюдение) позволяют изготавливать максимально качественные, долговечные и с отличными эксплуатационными характеристиками. Требования к узлам этой группы предъявляются следующие:
Материалы и конструкция подшипников скольжения должны быть такими, чтобы обеспечить минимальный коэффициент трения между корпусом и втулкой.
Прочность и жесткость узла должны быть такими, чтобы он мог выдерживать любые необходимые нагрузки.
Приветствуется максимальная простота конструкции подшипника. При его монтаже не должно возникать никаких сложностей.
Изготавливать подшипники следует таким образом, чтобы их поверхность имела достаточную для отвода возникающего в процессе работы тепла площадь.
Как делают
Изготавливают подшипники скольжения и качения на специализированных крупных предприятиях, в состав которых обычно входит два основных цеха: термический и механический. Сборочные линии таких заводов чаще всего работают в автоматическом режиме. Кроме них, в цехах устанавливаются также современные станки напыления.
В нашей стране наибольшей популярностью пользуются узлы, произведенные на отечественных заводах, а также в Швейцарии (SKF). Стандарты подшипников SKF такие же, как и у российских.
