Подшипники, Павлодар

Подши́пник (от слова шип) — изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фикс

Основные типы подшипников

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:
подшипники качения;
подшипники скольжения;
газостатические подшипники;
газодинамические подшипники;
гидростатические подшипники;
гидродинамические подшипники;
магнитные подшипники.
Основные типы, которые применяются в машиностроении — это подшипники качения и подшипники скольжения.

[править]Подшипники качения

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника:
1) внешнее кольцо; 2) шарик (тело качения); 3) сепаратор; 4) дорожка качения; 5) внутреннее кольцо.

Подшипники качения различных размеров и конструкций
Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без 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.
В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.
Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.
Подшипники качения работают преимущественно на трении качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения) поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые — чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.
[править]Классификация
Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:
По виду тел качения
Шариковые,
Роликовые;
По типу воспринимаемой нагрузки
Радиальные,
Радиально-упорные,
Упорно-радиальные,
Упорные,
Линейные;
По числу рядов тел качения
Однорядные,
Двухрядные,
Многорядные;
По способности компенсировать перекосы валов[4]
Самоустанавливающиеся
Несамоустанавливающиеся.
[править]Механика
Подшипник представляет собой по существу планетарный механизм, в котором водилом является сепаратор, функции центральных колес выполняют внутреннее и наружное кольца, а тела качения заменяют сателлиты.
Частота вращения сепаратора или частота вращения шариков вокруг оси подшипника

где n1 — частота вращения внутреннего кольца радиального шарикоподшипника,
Dω — диаметр шарика,
dm = 0,5(D+d) — диаметр окружности осей шариков.
Частота вращения шарика относительно сепаратора

Частота вращения сепаратора при вращении наружного кольца

где n3 — частота вращения внешнего кольца радиального шарикоподшипника.
Для радиально-упорного подшипника

Из приведенных выше соотношений следует, что при вращении внутреннего кольца сепаратор вращается в ту же сторону. Частота вращения сепаратора зависит от диаметра Dω шариков при неизменном dm: она возрастает при уменьшении Dω и уменьшается при увеличении Dω.
В связи с этим разноразмерность шариков в комплекте подшипника является причиной повышенного износа и выхода из строя сепаратора и подшипника в целом.
При вращении тел качения вокруг оси подшипника на каждое из них действует нагружающая дополнительно дорожку качения наружного кольца центробежная сила

где m — масса тела качения,
ωс — угловая скорость сепаратора.
Центробежные силы вызывают перегрузку подшипника при работе на повышенной частоте вращения, повышенное тепловыделение (перегрев подшипника) и ускоренное изнашивание сепаратора. Всё это сокращает срок службы подшипника.
В упорном подшипнике, кроме центробежных сил, на шарики действует обусловленный изменением направления оси вращения шариков в пространстве гироскопический момент

Гироскопический момент будет действовать на шарики и во вращающемся радиально-упорном шарикоподшипнике при действии осевой нагрузки

где — полярный момент инерции массы шарика;
ρ — плотность материала шарика;
ωsp и ωс — соответственно угловая скорость шарика при вращении вокруг своей оси и вокруг оси вала (угловая скорость сепаратора).
Под действием гироскопического момента каждый шарик получает дополнительное вращение вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной векторами угловых скоростей шарика и сепаратора. Такое вращение сопровождается изнашиванием поверхностей качения, и для предотвращения вращения подшипник следует нагружать такой осевой силой, чтобы соблюдать условие , где Tf – момент сил трения от осевой нагрузки на площадках контакта шариков с кольцами.
[править]Условное обозначение подшипников качения в России

Подшипники с российской маркировкой на выставке.

Чашечные подшипники, шарикоподшипники специального назначения и шарикоподшипниковые узлы.
Маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована в соответствии ГОСТ 3189-89 и условного обозначения завода-изготовителя.
Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно сокращается до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (—), а дополнительное обозначение, расположенное справа всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.
Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.
X XX X 0 X X
6 5 4 3 2 1
диаметр отверстия, один знак;
серия диаметров, один знак;
знак ноль;
тип подшипника, один знак;
конструктивное исполнение, два знака;
размерная серия (серия ширин или высот), один знак.
Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.
X XX X X XX
5 4 3 2 1
диаметр отверстия, два знака;
серия диаметров, один знак;
тип подшипника, один знак;
конструктивное исполнение, два знака;
размерная серия (серия ширин или высот), один знак.
Знаки условного обозначения:
Слева:
категория подшипника;
момент трения;
группа радиального зазора по ГОСТ 24810;
класс точности.
Справа:
материал деталей;
конструктивные изменения;
температура отпуска;
смазочный материал;
требования к уровню вибрации.
[править]Обозначение диаметра отверстия
Знак обозначающий диаметр отверстия схемы 1 с диаметром отверстия до 10 мм должен быть равен номинальному диаметру отверстия, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь. Если диаметр отверстия подшипника — дробное число, кроме величин перечисленных ранее, то он имеет обозначение диаметра отверстия округлённого до целого числа, в этом случае в его условном обозначении на втором месте должна стоять цифра 5. Двухрядные сферические радиальные подшипники с диаметром отверстия до 9 мм сохраняют условное обозначение по ГОСТ 5720.
Два знака обозначающие диаметр отверстия схемы 2 с диаметром отверстия от 10 мм до 500 мм если диаметр кратен 5, обозначаются частным от деления значения диаметра на 5.
Обозначение подшипников с диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 как 00, 01, 02, 03 соответственно. Если диаметр отверстия в диапазоне от 10 до 19 мм отличается от 10, 12, 15 и 17 мм, то ему присваивается обозначение ближайшего из указанных диаметров, при этом на третьем месте основного обозначения ставится цифра 9.
Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь (например: 602/32 (д=32мм)
Диаметры отверстия, равные дробному или целому числу, но не кратное 5, обозначаются целым приближенным частным от деления значения диаметра на 5. В основное условное обозначение таких подшипников на третьем месте ставится цифра 9.
Подшипники имеющие диаметр отверстия 500 мм и более, внутренний диаметр обозначается как номинальный диаметр отверстия.
[править]Обозначение размерных серий
Размерная серия подшипника — сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478):
диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.
Серия 0 в обозначении не указывается.
Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.
[править]Обозначение типов подшипников
Типы подшипников обозначаются согласно таблице 1.
Таблица 1
Обозначение типов подшипников.
Тип подшипника Обозначение
Шариковый радиальный 0
Шариковый радиальный сферический 1
Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами 2
Роликовый радиальный сферический 3
Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами 4
Радиальный роликовый с витыми роликами 5
Радиально-упорный шариковый 6
Роликовый конический 7
Упорный или упорно-радиальный шариковый 8
Упорный или упорно-радиальный роликовый 9
[править]Обозначение конструктивного исполнения
Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395, обозначают цифрами от 00 до 99.
[править]Знаки дополнительного обозначения
Слева от основного обозначения ставят знаки:
класс точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 (или Т) – в порядке увеличения);
группа радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (1, 2…9; для радиально-у