Статья. Подшипники: их типы, назначение, параметры и особенности выбора

Сфера применения подшипников включает практически все сферы – от тяжёлой и лёгкой промышленности до энергетики и коммунального хозяйства. Без них не сможет работать большая часть машин и механизмов, оборудования, и даже тележек в супермаркетах. Благодаря им работают турбины, едет транспорт, перемещаются элементы мебели и крутятся барабаны стиральных машин. Подшипники – важные сборочные узлы, которые входят в состав множества устройств и оборудования. И существовать они могут в разных формах, отличаясь конструкциями и формами. Но каждому из них можно дать общее определение – это такой компонент, обеспечивающий перемещение с ограниченным количеством степеней свободы в системе, подвергающейся разным видам нагрузок. Рассматривая примеры таких устройств, стоит обратить внимание на механизм раздвижной двери между комнатами или в составе шкафа. Она может только скользить вправо или влево, но не подниматься или опускаться. У большинства подшипников 2 или 3 степени свободы.

Назначение подшипников

Функция подшипника – сделать так, чтобы между двумя находящимися в относительном движении деталями отсутствовал прямой контакт. Это уменьшает силу трения, избежав нагрева контактирующих элементов и уменьшив их износ. И сокращает потребление энергии оборудованием или механизмом, в составе которого находится подшипник А, значит, снижает и расход электричества или топлива. Благодаря подшипникам, нагрузка вращающейся детали направляется на корпус, где может стать осевой, радиальной или комбинированной. Кроме того, использование таких опорных узлов ограничивает свободу движения движущихся элементов в определенных направлениях.

Критерии выбора

Все стандартные подшипники относятся к определенным сериям (по ГОСТ). А их обозначения формируются на основе типа и размеров. В зависимости от формы тел качения подшипники могут быть шариковыми и роликовыми. По типу воспринимаемой нагрузки эти опорные они подразделяются на:

• радиальные, предназначенные для восприятия нагрузки, действующей в направлении, перпендикулярном оси опорного элемента;
• упорные, предназначенные для восприятия только осевой нагрузки;
• радиально-упорные, рассчитанные на одновременное восприятие осевых и радиальных нагрузок.

Подшипники выбираются по следующим критериям:

• тип, учитывающий характер и количество направлений нагрузки;
• исполнение, под которым понимается число рядов;
• статическую грузоподъемность – значение, превышение которого приводит к появлению остаточных деформаций в зонах контакта между элементами качения и обоймами;
• динамическую грузоподъемность – значение, соблюдение которого позволяет рассчитывать на отсутствие износа в течение всего срока службы элемента;
• максимальное число оборотов – величина, при которой сохраняется нужная точность работы узла;
• массу, имеющую значение при расчетах нагрузки и энергопотребления;
• габаритные размеры;

Внутренний и наружный диаметр обозначают как d и D, соответственно, и указывают в миллиметрах. Первый показатель характеризует общие размеры элемента, второй – его отверстия. Шириной (В, мм) называется расстояние между наружными и внутренними поверхностями узла. Радиусом монтажной фаски (r, мм) называют радиус скругления на кромке, с помощью которого упрощается монтаж. Выпущенные в РФ подшипники имеют дополнительные обозначения в соответствии с ГОСТ 520-89, где указываются такие классы точности:

• для шариковых, роликовых, радиальных и шариковых радиально-упорных: 0, 6, 5, 4, 2, Т;
• для упорных и радиально-упорных: 0, 6, 5, 4, 2;
• для роликовых конических: 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 (при обозначении класса точности 6Х может указываться только знак «Х»).
• дополнительно предусмотрены ещё два класса точности – 7 и 8 (ниже класса 0), предназначенные для неответственных узлов.

При отсутствии специальных требований, в условном обозначении не указывается класс точности 0. Цифры указываются через дефис непосредственно перед условным обозначением самого элемента. Например, 5-205 указывает, что у радиального однорядного шарикоподшипника 205 класс точности 5. Для обозначения радиальных зазоров применяются две цифры – например, код 60-205. Здесь 0 – это тоже класс точности, а 205 – обозначение подшипника. Но цифрой 6 обозначается группа радиального зазора. Стандартную группу радиального зазора в названии не указывают. При наличии специальных требований (отличающихся от тех, которые установлены ГОСТ 24810-81) в обозначение добавляется буква Н. Иногда в названии может указываться момент трения. Например, по обозначению 4М6-1000900 можно понять, что это однорядный радиальный шарикоподшипник. Класс его точности – 6 (ГОСТ 520-89). Радиальный зазор – нормальный (ГОСТ 24810-81). Момент трения – соответствует 4 ряду. Также в названии могут указываться параметры создаваемый во время работы подшипников вибрации и шума. Например, обозначение 5-8322 ЛШ1 показывает, что у шарикоподшипника 8322 (одинарный упорный элемент) 5-й класс точности, сепаратор латунный (Л), а стандарт шума – Ш1. При выборе подшипников можно применять «Библиотеку стандартных изделий» из отечественной программы Компас 3D, упрощающей выбор необходимых размеров и типов элементов. ПО работает на ПК с ОС Windows, а использовать его пробную версию можно бесплатно в течение месяца.

Подшипники качения

В составе подшипников этого типа есть тела качения различной формы, благодаря которым упрощается свободное движение деталей при вращении. Принцип их работы аналогичен колёсам, которые проще катить, чем перемещать скольжением. И основан на том, что трение качения меньше трения скольжения. Даже при линейном перемещении вращательное движение легко преобразуется в скользящее. Примером может стать эскалатор. Движение конструкции линейное. Но ступеньки крепятся к цепям, опирающимся на скользящие по направляющим ролики. Движение осуществляется с помощью двух вращающихся валов, расположенных в верхней и нижней части. Примерами могут стать и поршневые насосы, преобразующие вращательную энергию двигателя в поступательное движение с помощью рычажных механизмов. Задача шарикоподшипников в этом случае – поддержка валов двигателя и других роликов узла. Подшипники качения могут быть шариковыми или роликовыми. Это зависит от формы элементов качения, в качестве которых могут использоваться шарики или ролики, соответственно. Их перемещение позволяет уменьшить силу трения по сравнению со скольжением в несколько раз – иногда даже больше, чем в 20. Кроме того, в составе подшипников есть два кольца (наружное и внутреннее), между которыми перемещаются шарики или ролики, и сепаратор – деталь, которая удерживает элементы качения и сохраняет нужное расстояние между ними.

Шариковые подшипники

Шарикоподшипники являются самым распространённым типом среди всех подшипников. В качестве тел качения в них предусмотрен ряд шариков, которые зажаты между двумя кольцевыми металлическими элементами. Разделение тел качения и их удержание между кольцами применяются специальные клетки, называемые «сепаратором». Конструкция предусматривает фиксацию внешнего кольца в неподвижном положении и возможность вращения для внутреннего.

Особенность шарикоподшипников – минимальная сила трения при качении шариков. Однако из-за небольшой площади контакта тел качения с дорожками грузоподъёмность таких узлов ограничена. С другой стороны, они могут выдерживать нагрузки сразу в двух направлениях – причём, как осевые, так и радиальные.

Для решения конкретных задач применяются разные типы шарикоподшипников. Так, например, с их помощью можно управлять колебательным и вращательным движением. И это позволяет использовать такие детали в электродвигателях, где вращается только вал, а корпус остаётся неподвижным. Чтобы соединить подвижный и неподвижный элементы используются шарикоподшипники.

Преимущества шарикоподшипников:

• высокая устойчивость к износу;
• минимальный объём смазки;
• низкое трение, а, значит, и небольшие энергетические потери;
• длительный эксплуатационный срок;
• возможность быстрой и простой замены;
• компактные размеры;
• относительно невысокая стоимость;
• способность выдерживать осевые нагрузки.

Недостатки элементов:

• невысокая устойчивость к ударам;
• шум во время работы;
• неспособность выдержать значительную нагрузку.

Радиальные шариковые подшипники

Самый распространенный вид шарикоподшипников, где между двумя кольцами размещено кольцо из шариков. Его задача – передача вращательного движения и нагрузки. Кроме того, в состав узла входит специальный фиксатор, удерживающий шарики.

Шариковые радиальные однорядные подшипники представлены такими вариантами:

• основные виды – подшипники 1000810 (ГОСТ 8338-75), 920902 (ГОСТ 23179-78) и 4А-1000081 (ГОСТ 10058-90);
• с одной (60000) и двумя (80000) защитными шайбами, предотвращающими утечку смазочного материала и пыли – например, модель 60200 (ГОСТ 7242-81);
• с канавкой на наружном кольце (исполнение 50000) для упорного пружинного кольца, упрощающего осевое крепление подшипника в корпусе – например, 1050820 (ГОСТ 2893-82);
• с односторонним (160000) и двухсторонним (180000) уплотнением из обрезиненных металлических шайб и мембранного полотна – например, 160120 (ГОСТ 8882-75).

Однорядные радиальные и однорядные и двухрядные сферические шариковые подшипники с выступающим внутренним кольцом; Подшипник 80701 ГОСТ 9592-75. Эти подшипники обладают низким трением и оптимизированы для минимизации уровня шума и вибрации, что делает их идеальным выбором для высокоскоростных устройств. Установка относительно проста, и для минимизации риска вмятин на кольцах следует проявлять осторожность при установке на вал или в корпус устройства.

• цилиндрические радиальные многорядные подшипники;
• цилиндрические радиальные без сепаратора подшипники, особенность которых заключается в возможности выдерживать высокие радиальные нагрузки.

Радиально-упорные шариковые подшипники

Узлы такого типа, которые относятся к сериям INA, FAG: 718.., 719.., 70.., 72.., 73.., 74.., 811.., 812.., представляют собой шарикоподшипники со смещением наружного и внутреннего колец друг относительно друга вдоль подшипниковой оси. Этот подшипник, примером которых может стать модель 46214 (ГОСТ 831-75), предназначены для восприятия высоких радиальных нагрузок и осевых нагрузок в одном направлении. Их опорные кольца неразъёмные и комплектуются верхними и нижними заплечиками.
Такой тип подшипника часто регулируется относительно второго подшипника, который устанавливается зеркально для восприятия осевых сил в противоположном направлении. Благодаря смещению внутреннего и внешнего колец, подшипник способен передавать осевую нагрузку через корпус, что делает его идеальным для применений, где необходима жесткая осевая направляющая. Подшипники шариковый радиально-упорный, двухрядный, включают в себя серии INA, FAG: 30..., 32.., 33.., 38.., 39.. и предназначены для восприятия как радиальных, так и осевых нагрузок в двух направлениях. Конструкционно они схожи с парой однорядных упорных подшипников. В случае, например, подшипников 3056200 ГОСТ 4252-75, 236100K ГОСТ 832-78 и 176100 ГОСТ 8995-75 с одним разъемным кольцом, они разработаны для выдерживания больших осевых нагрузок в обоих направлениях, дополнительно к радиальным нагрузкам.
Радиально-упорные подшипники широко используются в сельскохозяйственном оборудовании, автомобилях, коробках передач, насосах и других высокоскоростных устройствах.

Самоустанавливающиеся шариковые подшипники

К таким шарикоподшипникам, предназначенным для работы даже при наличии угловой несоосности вала и корпуса, относятся радиальные сферические двухрядные элементы из серий NSK, INA, FAG, SKF, NTN, ISB, KOYO, SKF: 12.., 13.., 22.., 23..), а также модели 1025 (ГОСТ 28428-90) и 971067 (ГОСТ 9592-75).

В зависимости от конструкции самоустанавливающийся шарикоподшипник относится к такому типу:

• 1000 – на внутреннем кольце такого элемента находится цилиндрическое отверстие;
• 111000 – форма отверстия на внутреннем кольце коническая;
• 11000 – элемент, у которого есть закрепительная втулка, позволяющая устанавливать его на гладкий вал.

По своей структуре они соответствуют паре шариковых наклонных однорядных подшипников. Эти подшипники способны воспринимать радиальные и осевые нагрузки в обеих направлениях. Внутреннее и наружное кольца могут наклоняться друг относительно друга, при этом центры колец всегда совпадают. Это позволяет компенсировать угловой перекос между валом и корпусом примерно на 1,5°–3°. Такие подшипники соответствуют техническим требованиям посадочных мест вала и корпуса, а также допустимым углам взаимного перекоса колец, согласно ГОСТ 3325. Они являются устойчивыми к смещению вала и корпуса, возможному из-за отклонения вала или ошибок монтажа. Внутреннее кольцо оборудовано глубокими канавками, подобными радиальным шарикоподшипникам, за которыми следуют два ряда шариков и внешнее кольцо. Вогнутое наружное кольцо предоставляет внутреннему кольцу определённую свободу перемещения.

Упорные шарикоподшипники

Шариковые упорно-радиальные однорядные элементы (серии INA, FAG: 7602..., 7603..) – уникальный тип шарикоподшипников, специально спроектированный для эффективной передачи осевых нагрузок. Они совершенно не предназначены для радиальных нагрузок. Они характеризуются тем, что тугое кольцо устанавливается на валу, а свободное – в корпусе. Диапазон стандартизированных посадочных диаметров на вал составляет от 10 до 480 мм. Буква «Н» в обозначении подшипника указывает на соответствие диаметральных размеров свободного кольца международному стандарту. Элементы могут быть в одинарном исполнении 8000 или в исполнении 8000Н – для передачи нагрузки в одном направлении. В двух направлениях способны передавать нагрузку подшипники двойного исполнения типа 38202Н (ГОСТ 7872-89) или 178808 (ГОСТ 20821-75). В зависимости от направления нагрузки выбираются и упорные сдвоенные шарикоподшипники серий INA, FAG: 2344... или 2347...

Условия применения шарикоподшипников

Необходимость применение шарикоподшипников возникает при следующих условиях:

• присутствие осевых нагрузок, для которых эти элементы и спроектированы;
• отсутствие высоких нагрузок, способных привести к преждевременному износу;
• высокие скорости – небольшая зона контакта шарикоподшипников снижает трение, уменьшая сопротивление и не позволяя элементам изнашиваться даже при быстром движении.

Роликовые подшипники

Роликовые подшипники представляют собой механизмы, где цилиндрические тела качения, являющиеся роликами, заменяют шарики в качестве несущих элементов между дорожками качения. Отличительной чертой ролика является его длина, которая, хоть и незначительно, превышает диаметр. Этот фактор, в сочетании с прямым контактом с внутренними и внешними кольцами, в отличие от точечного контакта в шариковых подшипниках, придает роликовым подшипникам способность выдерживать значительные нагрузки.

Существует разнообразие типов роликовых подшипников, и выбор подходящего зависит от различных факторов, таких как тип и величина нагрузки, условия эксплуатации, возможные перекосы и др.

Преимущества роликовых подшипников:

• простота обслуживания;
• низкий коэффициент трения;
• способность выдерживать высокие радиальные нагрузки;
• способность конических роликоподшипников переносить высокие осевые нагрузки;
• высокая точность;
• возможность регулировки осевого смещения;
• низкий уровень вибрации.

Недостатки роликовых подшипников:

• высокий уровень шума при использовании;
• сравнительно высокая стоимость.

Цилиндрические роликовые подшипники

Подшипники роликовые радиальные, представленные сериями INA, FAG (202.., 203.., 213.., 222.., 223.., 230.., 231.., 232.., 238.., 239.., 240.., 241..), включают в себя различные модификации для различных условий эксплуатации. Подшипник 52610 ГОСТ 8328-75, подшипник 10292204H ГОСТ 5377-79 без внутреннего или наружного кольца, а также подшипник 42724Ф ГОСТ 18572-81 для ж/д букс предоставляют разнообразные варианты конфигураций:

• 2000 – наружное кольцо без бортов;
• 12000 – наружное кольцо, где есть один борт;
• 32000 – внутреннее кольцо без бортов;
• 42000 – внутренним кольцом с одним бортом;
• 52000 – внутреннее кольцо без бортов и фасонное упорное;
• 62000 – внутреннее кольцо с одним бортом и фасонное упорное;
• 92000 – однобортовое внутреннее кольцо и плоское упорное;
• 102000 – наружное кольцо без бортов и две запорные шайбы.

Роликоподшипники такого типа представляют собой простые и надежные механизмы, способные справляться с радиальными нагрузками и высокими скоростями. Их преимущества включают превосходную жесткость, передачу осевой нагрузки, низкий коэффициент трения и долгий срок службы. Возможность увеличения допустимой нагрузки путем отказа от использования сепараторов или фиксаторов, обычно применяемых для удержания цилиндрических роликов, делает эти подшипники исключительно эффективными. Они предлагают однорядные, двухрядные и четырехрядные конфигурации, а также раздельные и герметичные варианты, обеспечивая широкий выбор для различных условий эксплуатации, таких как коленчатые валы двигателя или другие труднодоступные участки. Герметичные варианты предотвращают загрязнение и сохраняют смазку, что делает их необслуживаемыми.

Сферические роликовые подшипники

Сферические роликовые подшипники ГОСТ 5721-75 (серии INA, FAG: 222..., 231... ); Подшипник 3505 ГОСТ 5721-75, Подшипник 153505 ГОСТ 24696-81, Подшипник 13508 ГОСТ 8545-75 с закрепительными втулками.

Элементы могут относиться к одному из следующих типов:

• 3000 – с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца;
• 113000 – с коническим отверстием внутреннего кольца, конусностью 1:12;
• 4113000 – с коническим отверстием внутреннего кольца, конусностью 1:30.

Сферические роликовые подшипники прекрасно справляются с большими радиальными и осевыми нагрузками, особенно при наличии перекоса вала. Отличительной особенностью этих подшипников является их способность к компенсации комбинированных нагрузок. Используя закрепительные втулки, например, Подшипник 13508 ГОСТ 8545-75, они обеспечивают стабильное функционирование в самых тяжелых условиях.

Сферические роликовые подшипники также обладают высокой грузоподъемностью и способностью справляться с перекосами между валом и корпусом. Это снижает расходы на техническое обслуживание и продлевает срок службы оборудования.

Дорожки качения этих подшипников наклонены под углом к оси подшипника, что в сочетании с сферическими сторонами роликов компенсирует небольшие перекосы. Это позволяет им успешно применяться в различных областях, таких как машиностроение и тяжелая промышленность, включая внедорожники, насосы, механические вентиляторы, судовые двигательные установки, ветряные турбины и коробки передач.

Конические роликовые подшипники

Конические роликовые подшипники (серии NSK, INA, FAG, SKF, NTN, ISB, KOYO, SKF: 302.., 303..); Подшипник 1027305А (ГОСТ 27365-87). Конструкция конического роликоподшипника включает в себя секции конуса в качестве несущего элемента. Ролики этого подшипника располагаются между двумя дорожками, которые также представляют собой секции полого конуса. Если бы продлили колеи и оси роликов, все они сошлись бы в общей точке. Основное назначение конических роликоподшипников — не только перенос радиальных, но и высоких осевых нагрузок. Способность выдерживать осевые нагрузки зависит от угла наклона этого общего конуса: чем он больше, тем большую осевую нагрузку подшипник способен выдержать. Таким образом, они функционируют как упорные и радиальные подшипники, обеспечивая эффективное решение для различных инженерных приложений.

Конические двухрядные роликовые подшипники

Подшипники роликовые конические двухрядные, такие как SKF тип TDO (Подшипник 97506 ГОСТ 6364-78), отличаются особой конструкцией, в которую добавлена промежуточная обойма с беговыми дорожками и еще один набор тел качения. Существует несколько вариантов сборки этих подшипников. В случае со сдвоенным наружным кольцом они могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми. В регулируемой схеме, оформленной в виде О-образной, предусмотрена возможность установки дистанционного контура. В нерегулируемой схеме торцы сборочного узла, со стороны "тугой" стороны, увеличены практически до полного смыкания, минимизируя зазор, который практически не изменяется в течение заявленного производителем эксплуатационного срока. В случае подшипников с сдвоенным внутренним кольцом используется схема сборки Х-образной. Они включают один комплект тел качения и сепаратор, а также предоставляют возможность установки промежуточной обоймы. Эти подшипники находят свое применение в неподвижных валах во вращающихся установках. Использование подобных подшипников позволяет максимально увеличить площадь контакта тел качения и поверхностей колец, что приводит к значительному увеличению грузоподъемности механизма и повышению радиальной жесткости. Чаще всего для этого применяются сепараторы из стали или латуни, иногда редко встречаются сепараторы из полиамида.

Особенности применения роликовых подшипников

В силу особенной конструкции цилиндрических подшипников существуют определенные ограничения в их применении в различных отраслях. На наиболее востребованными являются сферические подшипники, оборудованные бочкообразными телами качения. Этот тип подшипников успешно сочетает в себе все преимущества сферических и цилиндрических роликов, обеспечивая высокую эффективность работы.
Роликовые двухрядные подшипники наиболее часто применяются в тихоходных машинах, где наблюдается значительная радиальная нагрузка на вал. Их уникальная конструкция позволяет эффективно справляться с этими условиями работы. Цилиндрические механизмы используют в габаритных электродвигателях, осевых буксах и редукционных механизмах, обеспечивая надежное функционирование в разнообразных технических устройствах.
Конические подшипники применяются в передаточных механизмах с косыми зубчатыми колесами и передних ступицах легковых и некоторых грузовых автомобилей. Их уникальные характеристики делают их незаменимыми элементами в трансмиссиях, где требуется эффективная передача нагрузок и обеспечение стабильной работы.
Сферические двухрядные подшипники широко используются в станках для производства проката, где требуется надежность и высокая производительность. Они также неотъемлемы при создании промышленных вентиляторов и опорных механизмов ветрогенераторов, где обеспечивают стабильную работу в различных условиях эксплуатации.

Игольчатые подшипники

Игольчатые подшипники представляют собой роликовые радиальные однорядные подшипники (серии NSK, INA, FAG, SKF, NTN, ISB, KOYO, SKF: NA48.., NA 49.., NA69.., NKI.., NAO.., RNAO.., PNA.., HK.., BK..), такие как подшипник 4024900 ГОСТ 4657-82.

Список разновидностей таких опорных элементов включает:

• 244000 – с сепаратором и двумя кольцами (наружным и внутренним);
• 254000 – с сепаратором, но без внутреннего кольца;
• 344000 – с сепаратором, двумя типами колец и вставными бортиками;
• 354000 – с сепаратором, только с наружным кольцом и бортиками;
• 74000 – без сепаратора и с двумя видами колец;
• 24000 – без сепаратора и внутреннего кольца.

Кроме основных, существуют и дополнительные модели подшипников: I-941/6 (ГОСТ 4060-78), A2-РИК 1545К (ГОСТ 26290-90) и KK 10X13X23 (ГОСТ 24310-80). Игольчатые роликоподшипники отличаются наличием цилиндрических роликов с малым диаметром, напоминающих иголки своим видом. Длина этих роликов, как правило, в несколько раз превышает их диаметр. Этот особенный дизайн позволяет разместить больше роликов в ограниченном пространстве, увеличивая площадь контакта с дорожками качения. Это обеспечивает игольчатым подшипникам способность выдерживать значительные нагрузки.
Игольчатые подшипники находят применение в автомобильной технике, такой как трансмиссии и шарниры коромысел, а также применяются в компрессорах и насосах.

Когда использовать роликовые подшипники?

Роликовые подшипники представляют собой наиболее часто используемую альтернативу шариковым подшипникам. И лучше всего подходят для тяжелых нагрузок и низких скоростей. А обеспечивается это, в первую очередь, большой площадью контакта. Она обеспечивает более равномерное распределение нагрузки, позволяя опорным элементам реже ломаться и дольше работать. Повышенная площадь контакта также снижает силу трения. Благодаря этому поверхность подшипника меньше нагревается и изнашивается. Поэтому на низких скоростях элемент прослужит дольше.

Подшипник втулка скольжения

Стандарт ГОСТ ИСО 4379-2006 распространяется на сплошные монометаллические втулки подшипников скольжения из медных сплавов, оснащенные масляными отверстиями и канавками, или без них. Пример обозначения такого элемента: Втулка ИСО 4379-2005-С 202420 Y-CuSn8P. Подшипник скольжения представляет собой самый простой тип подшипника, используемый для поддержания скольжения или вращения между двумя частями машины. Его главная функция - предотвращение износа точек опоры машины, что могло бы произойти при прямом контакте валов. Этот вид подшипников не содержит тел качения, а его основным компонентом является опорная поверхность. Подшипник состоит из втулки, установленной на валу и вставленной в отверстие. Эти подшипники компактны, легки и отличаются высокой грузоподъемностью. В зависимости от системы смазки существуют три основных типа подшипников скольжения:

• самосмазывающиеся элементы, которые не требуют внешней смазки, благодаря изготовлению из пористых материалов, способных впитывать и распределять масло.
• подшипники с необходимостью в регулярной смазке;
• подшипники, требующие постоянной смазки.

Подшипники такого типа обеспечивают разные виды движения, включая вращательное, скользящее, возвратно-поступательное и колебательное. Сам элемент остается неподвижным, а шейка перемещается по его внутренней поверхности. Для обеспечения плавности движения используются материалы с низким коэффициентом трения, либо применяется специальная смазка типа графита или тефлона.
Подшипники скольжения справляются с перекосами и направленными в разные стороны движениями, потому подходят как для статических, так и для динамических нагрузок. И применяются в различных отраслях, включая сельское хозяйство, автомобилестроение, судостроение и строительство. В дизельных двигателях, например, они входят в состав поршневых пальцев, соединяющих поршень с шатуном как раз с помощью такого элемента.

Основные преимущества подшипников скольжения:

• минимум радиального пространства, за счёт тонких стенок подшипников;
• простая установка;
• отсутствие необходимости в смазке.

Несколько минусов таких элементов:

• высокое трение при переходных процесса, включая запуск;
• необходимость в большем осевом пространстве;
• повышенный по сравнению с подшипниками качения износ из-за прямого трения между валом и втулкой;
• высокие требования к материалам, используемым для изготовления таких элементов.

Процесс установки подшипников требует особой внимательности, особенно в отношении точной центровки валов. Работа начинается с тщательной проверки, чтобы обеспечить, что цапфы вала свободно вращаются без заедания в подшипнике. Необходимо избегать любых неисправностей, так как заедание может привести к перегреву и досрочному выходу из строя. Особое внимание следует уделять состоянию вала и опорной поверхности. Острые края вала или другие дефекты могут выступать в роли скребков, нарушая целостность смазочной пленки. Это может привести к нежелательному трению и, в конечном итоге, повредить подшипники. Все этапы установки требуют аккуратности и следования рекомендациям производителя, что позволяет обеспечить долгий и бесперебойный срок службы подшипников.

Радиальный сферический подшипник скольжения

Сферический подшипник, несмотря на свою принадлежность к категории подшипников скольжения, представляет собой уникальную конструкцию, состоящую из двух ключевых компонентов: внутреннего кольца с выпуклым сферическим наружным диаметром и наружного кольца с соответствующим сферическим вогнутым профилем. Эта особенная организация делает сферические подшипники идеальным выбором для узлов, где необходимо компенсировать выравнивающие смещения между валом и корпусом. Применение сферических подшипников особенно эффективно в ситуациях, где требуется компенсация колебательных или периодически повторяющихся наклонных и поворотных движений на относительно низких скоростях скольжения. Процесс часто сопровождается значительными нагрузками. И сферические подшипники успешно справляются с этими условиями, обеспечивая стабильность и надежность в работе.

Подшипники жидкостного трения

Жидкостный подшипник представляет собой специальный механизм, который использует сжатый газ или жидкость, такую как масло, для передачи нагрузки и уменьшения трения. Применение этих подшипников оправдано в случаях, когда традиционные металлические подшипники имеют недостаточный срок службы, сопровождаемый высоким уровнем шума и вибрации. Жидкостные подшипники делятся на два основных типа: гидростатические и гидродинамические. Гидростатические подшипники используют сжатый газ или масло под давлением для создания подушки, которая поддерживает вал. С другой стороны, гидродинамические подшипники зависят от движения вала и жидкости для создания поддерживающей силы. Эти инновационные подшипники находят применение там, где традиционные металлические подшипники не могут обеспечить нужный уровень производительности, обладая при этом долгим сроком службы и минимальным уровнем шума и вибрации.

Гидростатические подшипники

В таких подшипниках обеспечивается поступление текучей среды под давлением между двумя элементами, находящимися в относительном движении. Жидкость, находящаяся под давлением, формирует тонкий клин между двигающимися частями, разделяя их. Несмотря на то, что слой жидкости может быть очень тонким, отсутствие непосредственного контакта исключает износ. Процесс циркуляции жидкости осуществляется с использованием насоса, и диаметр выходного отверстия регулируется для того, чтобы поддерживать жидкость под давлением при всех скоростях вращения вала и различных нагрузках. Таким образом, обеспечивается точный контроль зазора, что способствует длительной и эффективной работе подшипника.

Гидродинамические подшипники

Этот тип подшипников основан на использовании движения шейки, чтобы создать поток жидкости между валом и корпусом. Процесс движения шейки приводит к втягиванию смазочной жидкости между подвижными частями, формируя постоянный клин.
Однако важно отметить, что при старте и остановке, а также при низких нагрузках и скоростях, образование зазора может быть недостаточно эффективным для предотвращения износа. Эта система работает точно только при определенных расчетных скоростях.
Подшипники жидкостного трения (ПЖТ) применяются в качестве опор валков прокатных проволочных, сортовых и листовых станов. Наличие несущей масляной пленки между трущимися поверхностями исключает механический контакт и обеспечивает следующие ключевые свойства подшипников:

• малый коэффициент трения при установившемся режиме работы, составляющий 0,001–0,005;
• высокую допустимую скорость;
• высокую несущую способность;
• малую чувствительность к кратковременным динамическим нагрузкам.

ООО "ЭЗТМ" является единственным предприятием в России, СНГ и Восточной Европе, осуществляющим комплектные поставки подшипников жидкостного трения (ПЖТ). Эти подшипники применяются в машинах, работающих при высоких скоростях и нагрузках, предлагая долгий срок службы и минимальные затраты на обслуживание. Размеры подшипников охватывают диапазон от 140 до 1800 мм, и каждый подшипник представляет собой закрытый узел, легко монтируемый на шейке прокатного валка, обеспечивая высокую долговечность и низкие затраты на обслуживание. Подшипники жидкостного трения исключают практический износ в течение большей части рабочего времени, за исключением периодов запуска и остановки машины.

Магнитные подшипники

Магнитные подшипники применяют принцип магнитной левитации для удержания вала в воздухе. Благодаря отсутствию физического контакта, магнитные подшипники считаются подшипниками с нулевым износом. Эти инновационные системы не ограничены максимальной относительной скоростью, что открывает новые горизонты в области производительности вращающегося оборудования. В отличие от традиционных подшипников качения или жидкостных пленок, магнитные подшипники обеспечивают эффективную работу на уровнях, ранее считавшихся недостижимыми. Уникальной особенностью магнитных подшипников является их способность компенсировать некоторые неровности конструкции вала. Позиция вала автоматически регулируется в зависимости от его центра масс, что позволяет поддерживать высокую производительность даже при некоторых смещениях. Компания SKF, с реализованными более чем 130 000 проектами, является лидером в поставках магнитных подшипников и высокоскоростных электродвигателей для различных отраслей промышленности. Эти инновационные решения магнитных подшипников от SKF успешно применяются в проектах по очистке сточных вод во Франции. Весьма разнообразные по своему применению, магнитные подшипники делятся на два основных типа: активные и пассивные.

Активные магнитные подшипники

Активные магнитные подшипники представляют собой инновационные системы, в которых электромагниты вокруг вала играют ключевую роль в поддержании его положения. При использовании датчиков для фиксации изменений положения система автоматически регулирует ток, подаваемый в электромагниты, возвращая ротор в исходное положение. ОАО "Корпорация "ВНИИЭМ" и ООО "ЭМПР-ГАЗ", при активном участии ОАО «Газпром», представили унифицированный ряд электромагнитных подшипников, предназначенных для газоперекачивающих агрегатов мощностью от 2,5 Мвт до 25 Мвт. Эта разработка открывает новые перспективы в области энергетики и компрессорных технологий, позволяя эффективно управлять положением вала и обеспечивать стабильную работу агрегатов больших мощностей.

Пассивный магнитный подшипник

В пассивных магнитных подшипниках используются стационарные магниты для поддержания магнитного поля вокруг вала, и это сопровождается отсутствием потребления электроэнергии. Однако создание такой системы представляет определенные сложности из-за технологических ограничений, поскольку эта инновация все еще находится в начальной стадии развития.
В некоторых случаях эффективно комбинируют два вида магнитных подшипников: стационарные магниты эффективно справляются со статической нагрузкой, тогда как электромагниты используются для точного управления положением. Примером такой системы является магнитный подшипник, спроектированный российской компанией «Магниты и магнитные технологии» в Москве по заказу немецкой энергетической компании SEEBA. Автором изобретения является профессор, доктор наук Н.В. Гулиа.
В практическом применении магнитные опоры нашли свое применение в качестве подшипников для подвеса роторов высокоскоростных машин, работающих в условиях, исключающих применение традиционных подшипников качения или скольжения. Примерами таких устройств являются ультрацентрифуги, гироскопы, высокоскоростные газовые турбины, точные приборы и лабораторные установки. С развитием силовой электроники и микропроцессорной техники активные магнитные подшипники стали конкурентоспособными даже в таких областях, как точное станкостроение (высокоскоростные шлифовальные и фрезерные шпиндели), газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным и электроприводом, а также электродвигатели.

Контрафактные подшипники: проблема и способы её избежать

Производство поддельных товаров становится темной стороной волнующей популярности, представляя собой целую индустрию нелегального изготовления контрафактной продукции. Эта практика является признанием бесспорного превосходства мировых брендов. Подшипники таких известных марок, как NSK, INA, FAG, SKF, NTN, ISB, оказываются объектом жадных дельцов различных масштабов, которые стремятся извлечь прибыль за счет чужих трудов и заслуг.
Проблема контрафактных подшипников является масштабной и глобальной, поскольку риск покупки таких некачественных товаров существует повсеместно. Компании, создавшие мировые бренды подшипников, давно осведомлены о сложившейся ситуации. Они знают, что рядом с их оригинальными продуктами предлагаются поддельные подшипники с похожей маркировкой, логотипом и ценой. Упаковка товара на первый взгляд также имитирует фирменный стиль. Однако подделки раскрывают свое сомнительное происхождение и непредсказуемое поведение в реальных условиях эксплуатации. Большинство конечных пользователей, сталкивающихся с контрафактными подшипниками, невольно допускают, что они приобрели оригинальный продукт. В силу отсутствия специализированных знаний в этой области, потребители часто бывают не в состоянии отличить подлинный товар от подделки, особенно в момент доставки.

Несколько способов отличить оригинальные подшипники

Каждый высококачественный подшипник, изготовленный на подшипниковом заводе в СНГ, обладает уникальной маркировкой, соответствующей ГОСТу, индивидуальной упаковкой и, что наиболее важно, сопроводительным паспортом. Неисправный подшипник, как правило, лишен этого паспорта и индивидуальной упаковки, что служит явным признаком отклонения. На упаковке оригинальных подшипников присутствует наклейки-пломбы с надписями. У подделок их нет. А ещё на упаковках можно найти адрес официального представителя компании по производству подшипников в вашей стране. По данным штрих-кода можно установить соответствие информации на упаковке и вложениях – должны точно совпадать марка подшипника и страна, где изделие было произведено. При внимательном осмотре упаковки в 50% случаев можно выявить признаки фальсификации: переклеенные ленты со штрих-кодом или полное отсутствие последней. Надписи на оригинальной упаковке выглядят четкими, без размытия букв и прочих дефектов. На поддельных упаковках надписи выглядят размыто и отличаются шрифтом. Правоохранительные органы регулярно изымают крупные партии поддельных подшипников, иногда достигая десятков тонн. Компании активно присоединяются к Всемирной Ассоциации Подшипников (World Bearing Association/WBA) и, совместно с другими производителями подшипников, борются против контрафактной продукции. Так, в 2007 году в Германии было обнаружено и уничтожено 40 тонн контрафактной продукции с маркировкой SKF на сумму более 8 миллионов евро. А в 2017 году в Греции завершилась долгосрочная операция, начатая в 2009 году, которая закончилась уничтожением 15 тонн контрафактной продукции и раскрытием нелегальной дилерской сети с многомиллионным оборотом. У производителей подделок постоянно обнаруживают и конфискуют оборудование для лазерной маркировки, запасы почти аутентичной упаковки и базы данных каналов сбыта.

Подведение итогов

Выбирая подходящие подшипники, следует точно знать, какие из них подходят для решения определённой задачи, а какие – нет. Помочь с определением нужных размеров и типа опорного элемента, дать консультации по выбору промышленных подшипников известных марок, может опытный эксперт. К которому стоит обратиться, если самостоятельно выбрать такие детали не получилось.

Из-за невозможности точного предсказания эксплуатационного периода подшипников, при их выборе пользуются специальными корректирующими коэффициентами. Больше всего влияют на выбор показатели, учитывающие такие особенности:

• срок службы в зависимости от параметров нагрузки;
• материал подшипника;
• условия эксплуатации.

При выполнении расчетов подшипников качения важно учитывать все эти показатели для получения более точной информации о сроке службы. Это позволяет прогнозировать потребности в подборе, обслуживании и необходимости замены элементов.