Статья. Подшипники: разновидности и состав
Подшипник является устройством, которое представляет собой определенный элемент опоры, поддерживающий какую-либо конструкцию, такие как вал, ось и др. Предназначение подшипника заключается в том, чтобы зафиксировать вал в пространстве, обеспечить свободу его различных движений при наименее возможных энергетических потерях в процессе трения. Также его предназначение состоит в восприятии и передаче нагрузок механического характера на другие конструкционные составляющие. Опора, оснащенная упорным подшипником, называется подпятником.
Подшипники бывают следующих типов:
- качения;
- скольжения;
- гидростатический;
- гидродинамический;
- газостатический;
- газодинамический;
- магнитный.
В машиностроительной отрасли, функционирующей в настоящее время, наиболее применимыми являются первых два из вышеперечисленных типов подшипников (подшипник качения и подшипник скольжения), о которых и расскажем ниже.
Подшипники качения
В их конструкцию входит пара колец, тела качения и сепаратор. С помощью сепаратора тела качения удерживаются на расстояниях, которые необходимы для эффективного использования подшипника. В некоторых случаях подшипники эксплуатируются без установленного в них сепаратора.
В определенных устройствах с помощью совмещенных подшипников увеличивают уровень точности работы, конструкционной жесткости, снижают размеры конструкции. Одним из колец таких подшипников является непосредственно сам вал или элемент корпуса.
Применяются и подшипники с телами качения, которые не снабжены сепараторами. Они характеризуются увеличенным уровнем грузоподъемности и имеют гораздо более низкие максимальные частоты относительно обычных подшипников с сепараторами, что обусловлено повышенными потерями в процессе трения.
Функционирование подшипников качения основывается на трении качения, что обусловлено, как правило, невысоким показателем трения скольжения между сепаратором и телами качения. Таким образом, в подшипниках качения фиксируются существенно более низкие показатели энергетических потерь и механического износа относительно подшипников скольжения. Закрытые подшипники качения (с крышками, предназначенными для защитных целей) отличаются от открытых тем, что для них не требуется никакое обслуживание. Наряду с тем, подшипники качения открытого типа характеризуются определенной чувствительностью к инородным веществам, способствующим высокоскоростному их разрушению.
Нагрузки механического характера, воздействующие на подшипник, бывают радиальными и осевыми. Действие первых производится под прямым углом к оси подшипника, действие вторых – по длине данной оси.
Конструкционные особенности
Разграничение таких подшипников производится по следующим критериям:
- форме тел качения: могут быть шариковыми или роликовыми;
- направлению нагрузок, которые бывают радиальными, радиально-упорными или осевыми;
- рядности движения тел качения: 1-, 2- или 4-рядные;
- уровню чувствительности к имеющимся перекосам: могут быть самоустанавливающимися или несамоустанавливающимися;
- форме отверстия внутреннего кольца: цилиндр или конус;
- конструкционным характеристикам корпуса: бывают сдвоенными и др.
Помимо подшипников вышеуказанных типов изготавливаются также комбинированные изделия.
Виды
На сегодняшний день подлежат применению подшипники качения:
- шариковые;
- роликовые с цилиндрическими роликами;
- роликовые подшипники с коническими роликами;
- роликовые со сферическими роликами;
- роликовые (игольчатые ролики);
- прочие.
Каждый из указанных видов в свою очередь классифицируется на определенные подвиды.
| Радиальный 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 |
| Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник | Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник | Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами(сферический) |
| Упорный шариковый подшипник | Упорный роликовый подшипник | Ролики и сепаратор упорного игольчатого подшипника |
Условные обозначения подшипников в мире
ISO 15:1998 — Подшипники качения. Радиальные подшипники. Габаритные размеры. Общий вид.
ISO 104:2002 — Подшипники качения. Упорные подшипники. Габаритные размеры и общий вид.
ISO 113:1999 — Подшипники качения. Корпуса опорных подшипников. Габаритные размеры.
ISO 355:1977/Amd 2:1980 — Подшипники качения. Конические роликовые подшипники метрической серии. Габаритные размеры и обозначения серий.
ISO 1132-1:2000 — Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.
Условные обозначения, использующиеся в РФ
Маркировка всех подшипников, которые производятся в России, осуществляется изготовителями по ГОСТ 3189-89. Основное обозначение производится посредством 7 цифр (если значения конкретных признаков равняются нулю, обозначения могут быть сокращены вплоть до двух цифр). При этом также подшипники маркируются и через дополнительное обозначение, при нанесении знаков с правой и левой стороны относительно цифр основного. При этом для разделения между левым дополнительным и основным обозначением применяется дефис, а при правой маркировке - 1-ым символом всегда идет буква.
Чтение знаков необходимо осуществлять справа налево. Необходимо отметить, что при основном условном исполнении фиксируются следующие положения. Схема 1 для изделий, диаметр отверстия которых не превышает 10 мм (кроме 0,6, 1,5 и 2,5-миллиметровых размеров, обозначаемых посредством дроби).
| X | XX | X | 0 | X | X |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
- диаметр отверстия, количество знаков - 1;
- серия диаметров, количество знаков - 1;
- нулевой знак;
- тип подшипника, количество знаков - 1;
- исполнение конструктивного типа, количество знаков - 2;
- размерная серия (ширин или высот), количество знаков - 1.
Схема 2 для изделий, диаметр отверстия которых превышает 10 миллиметров (кроме 22, 28 и 32-миллиметровых размеров, обозначаемых посредством дроби).
| X | XX | X | X | XX |
|---|---|---|---|---|
| 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
- диаметр отверстия, количество знаков - 2;
- серия диаметров, количество знаков - 1;
- тип подшипника, количество знаков - 1;
- исполнение конструктивного типа, количество знаков - 2;
- размерная серия (ширин или высот), количество знаков - 1.
Условные знаки:
Слева производится указание следующих значений:
- какую категорию имеет изделие;
- какая момент его трения;
- какая группа зазора по ГОСТ 21810;
- какой класс точности.
Слева указываются следующие данные:
- из какого материала выполнены элементы;
- каковы корректировки произошли в рамках конструкционных особенностей;
- какая температурная величина отпуска;
- какой материал применяется для смазки;
- какие имеются требования к вибрации.
Обозначения для диаметров отверстий
На основании схемы 1 можно сделать вывод, что диаметры, значения которых составляют до 10 мм, обозначаются в качестве номинальных. Исключения составляют диаметры от 0,6 до 2,5 миллиметров, для которых используются дробные числа. Все остальные случаи, при которых диаметр отверстия имеет значение дробного числа, предусматривают округление его в обозначении до определенного целого числа по математическому правилу округления: если цифра, определяющая разряд десятых, равняется от 0 до 4, то цифра, определяющая разряд единиц, при обозначении остается такой же; если же цифра, определяющая разряд десятых, равняется от 5 до 9, то цифра, определяющая разряд единиц, при обозначении увеличивается на 1; при этом все дробные части числа удаляются. Второй должна быть цифра «5». Для обозначения радиальных 2-ухрядных сферических подшипников, отверстия которых имеет 9-миллиметровый диаметр, используется стандартное положение ГОСТ 5720. По схеме 2 диаметр, варьирующийся по значению от 10 до 500 миллиметров, при его кратности цифре 5, маркируется посредством двух цифр, берущихся из результата операции, при которой настоящий диаметр разделяется на 5.
Для обозначения 10, 12, 15, 17-миллиметровых диаметров применяются: для 10 миллиметров - число 00, для 12 миллиметров - число 01, для 15 миллиметров - число 02, для 17 миллиметров - число 03. Если диаметр, варьирующийся от 10 до 19 мм, отличается от вышеперечисленных, он обозначается через самое ближнее число из данного ряда: то есть, к примеру, для 13 мм используется число 01 (поскольку диаметр 12 мм, обозначаемый через 01, является самым ближним из указанного ряда к 13 мм), а для 18 мм – число 03 (поскольку диаметр 17 мм, который обозначается через 03, является ближайшим к 17 мм). Третьей в данном обозначении должна быть цифра 9.
Если диаметры отверстия составляют 22, 28, 32, 500 миллиметров, их значения будут дробными: к примеру, 22-миллиметровый диаметр обозначается как 602/22. Отдельное правило имеется для обозначения диаметров со значениями в виде чисел, с последней цифрой от 1 до 4 или от 6 до 9. Такие диаметры обозначаются числом, которое можно получить через две операции: первая предусматривает получение числа посредством деления настоящего диаметра на 5; вторая предусматривает округление данного числа до целой части. В рамках основной маркировки на третьей позиции должна находиться цифра 9.
Обозначение внутреннего диаметра, начинающегося с 500 мм, совпадает со значением диаметра отверстия в мм.
Как обозначаются размерные серии
Размерная серия подшипника является диаметрами и ширинами (высотами), посредством которых определяются размеры изделия. Для подшипников по ГОСТ 3478:
- диаметры 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
- ширины и высоты 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Обозначение не предусматривает указание серии 0.
Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) обозначаются через 6,7 или 8.
Обозначение типов подшипников
Обозначение подшипников осуществляется по таблице.
| Тип подшипника |
|---|
| Шариковый радиальный |
| Шариковый радиальный сферический |
| Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами |
| Роликовый радиальный сферический |
| Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами |
| Радиальный роликовый с витыми роликами |
| Радиально-упорный шариковый |
| Роликовый конический |
| Упорный или упорно-радиальный шариковый |
| Упорный или упорно-радиальный роликовый |
Как обозначается конструктивное исполнение
По ГОСТ 3395 исполнение конструкции для подшипников обозначается числами, диапазон которых варьируется от 00 до 99.
Дополнительное обозначение
Слева от основной маркировки производится указание:
- класса точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2);
- группы радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (от 1 до 9);
- момента трения (от 1 до 9);
- категории подшипников (А, В, С).
Справа от основной маркировки производится указание:
- материала подшипниковых деталей (к примеру, Е (пластические материалы), Ю (нержавеющая сталь), Я (редко использующиеся) и другие, обозначающие определенный материал;
- изменений конструкционных особенностей (К (конструкционные изменения в деталях) М (изменения контактов в роликовых подшипниках и т.д.)
- требований, предъявляемых к температурной величине отпуска (Т, Т1,...Т5);
- смазочного материала, который закладывается в закрытые подшипники при их производстве (к примеру, С1, С2, С3 и т.д.);
- и другие.
Подшипники скольжения
Обычно конструкция таких подшипников состоит из корпуса с отверстием в форме цилиндра, куда вставляется специальная втулка. Для выполнения втулки используется антифрикционный материал. Данная конструкция характеризуется наличием в ней механизма смазки, продвигающим смазку в зазор, имеющийся между втулкой и валом. Расчет зазоров в изделиях, работающих со смазочных составом, производится на основании гидродинамической теории.