Общее назначение и функции подшипников

Введение: что такое подшипники

Промышленные подшипники – это что такое? Если объяснить просто, подшипники – это механические устройства, предназначенные для снижения трения между вращающимися частями механизмов. С технической точки зрения это специализированный элемент машин, выполняющий функцию опоры для вращающихся валов и осей, перераспределяющий нагрузку и минимизирующий трение.

 

Подшипники – это узлы, которые являются одними из самых распространенных и важных компонентов в машиностроении. По сути, подшипники – это опоры, обеспечивающие вращательное или линейное перемещение с минимальным трением. Это часть практически любого механизма, от простейших бытовых приборов до сложнейших промышленных установок.

Основное назначение подшипников

Подшипники –  что это для и чего они нужны? Основное назначение подшипников можно разделить на несколько ключевых функций:

• Снижение трения – подшипники существенно уменьшают трение между вращающимися и неподвижными частями механизма

• Передача нагрузки – подшипники передают и распределяют нагрузку между валом и корпусом механизма

• Фиксация вала – подшипники обеспечивают точное позиционирование вала относительно других частей механизма

• Поглощение вибраций – многие типы подшипников помогают снизить вибрации и шум при работе механизма

Подшипники это критически важные компоненты, без которых невозможна эффективная работа большинства машин и устройств, так как именно они обеспечивают плавное и энергоэффективное вращение.

Важно знать:

Без подшипников эффективность работы механизмов снизилась бы в разы из-за высокого трения, которое приводит к потере энергии, перегреву и быстрому износу деталей. Подшипник, который может сэкономить до 70% энергии, затрачиваемой на преодоление трения.

Типы подшипников и их функциональность

В зависимости от конструкции и принципа работы подшипники делятся на две основные категории:

Подшипники качения

В подшипниках качения между кольцами расположены тела качения (шарики, ролики, иглы), которые обеспечивают низкое трение за счет замены трения скольжения на трение качения. Для чего нужны шарики из подшипников? Они обеспечивают точку контакта между внутренним и внешним кольцом подшипника, распределяя нагрузку и уменьшая трение.

 

Тип подшипника качения	Особенности	Основное применение
Шариковые подшипники	Универсальные, компактные, работают на высоких скоростях	Электродвигатели, насосы, вентиляторы
Роликовые подшипники	Высокая грузоподъемность, жесткость	Тяжелое машиностроение, прокатные станы
Игольчатые подшипники	Компактность, высокая радиальная нагрузка	Коробки передач, шарниры
Шариковые подшипники ГОСТ	Соответствуют российским стандартам	Промышленное оборудование в РФ

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения работают на принципе скольжения поверхностей с образованием масляной пленки между ними. Такие подшипники используются в условиях, где требуется высокая надежность, бесшумность или работа в агрессивных средах.

 

Тип подшипника качения	Особенности	Основное применение
Втулки	Простота конструкции, экономичность	Малонагруженные узлы, шарниры
Вкладыши	Разъемная конструкция, заменяемость	Коленчатые валы двигателей
Подпятники	Воспринимают осевую нагрузку	Вертикальные валы насосов, турбин
Подшипники Fluro	Высокое качество, износостойкость	Прецизионное оборудование

 

Специализированные подшипники

Существуют также специализированные типы подшипников для особых условий эксплуатации:

• Высокотемпературные подшипники — для работы при температурах до 350°C

• Низкотемпературные подшипники — для эксплуатации при отрицательных температурах

• Корпусные подшипники — со встроенным корпусом для быстрого монтажа

• Линейные подшипники — для поступательного движения

• Линейные подшипники в сборе с корпусом — готовые узлы для линейного перемещения

Подвесные подшипники

Этот тип подшипников применяется для поддержки длинных валов в промежуточных точках. Они устанавливаются на раме или корпусе машины и обеспечивают дополнительную опору для вала, предотвращая его прогиб и вибрации.

Важно понимать, что каждый тип подшипника имеет свое специфическое назначение и область применения. Неправильный выбор типа подшипника может привести к преждевременному выходу из строя, повышенному шуму и вибрации, а также к снижению эффективности работы механизма в целом.

Основные части подшипников

Несмотря на широкий модельный ряд и многообразие конструкций, практически у всех типов подшипников имеется стандартный набор сборных элементов. Из чего состоит подшипник? Любое готовое изделие использует следующие компоненты:

Тела качения

Если рассматривать подшипник с точки зрения его предназначения, то определенно, внутри подшипника качения должны находиться какие-то элементы качения. В зависимости от типа и предназначения запчасти в качестве таких тех могут выступать или шарики, или ролики.

Шарики

Если используются шарики, то такие подшипники(из-за небольшой площади поверхности соприкосновения тела качения с внутренним кольцом) способны выдерживать относительно невысокую нагрузку. Фактически, передача нагрузки осуществляется через точку. У роликового подшипника нагрузка передается через линию – соответственно, несущая способность увеличивается в разы!

Шарики(металлические, керамические или из других инновационных материалов) – это достаточно распространенный и стандартный вариант тел качения. Они имеют круглую форму, устанавливаются в один или 2 ряда и обеспечивают надежную продолжительную работу изделия.

Ролики

Ролики же применяются самые разнообразные. Они могут быть:

• цилиндрической формы(короткие или длинные);

• игольчатыми;

• коническими или сферическими.

Принять присваивать название подшипнику такое, какой формы ролики установлены внутри детали.

Обойма

Конструктивно изделие представляет собой высокопрочное стальное кольцо с тщательно обработанными поверхностями. У подшипников, изготавливаемых из высокопрочных сплавов, как правило, имеется внутреннее и внешнее кольца, с которыми непосредственно контактируют шарики или ролики. Некоторые модели не имеют наружной обоймы: ее функцию выполняет деталь механизма, в которую вставляется подшипник.

 

К точности изготовления обойм предъявляются достаточно жесткие требования, ведь именно здесь размещаются дорожки качения, обеспечивающие точность прохождения шариков по заданной траектории, без перекосов.

Сепаратор

Является одним из основных элементов шарикового или роликового подшипника. Эта деталь предназначена для удержания тел качения в заданном положении и недопущения их соприкосновения между собой. В процессе эксплуатации подшипника на сепараторы не воздействует высокая механическая или статичная нагрузки. Тем не менее, деталь подвергается определенному внешнему давлению, что может привести к истиранию, деформации и пр. Для изготовления сепараторов может использоваться не только сталь(нержавеющая), но и более легкая латунь, различные полимерные составы.

Классификация подшипников

Существует множество различных типов подшипников, выбор которых зависит от конкретных условий эксплуатации и требований к механизму.

По типу тел качения

• Шариковые подшипники - используют шарики в качестве тел качения

• Роликовые подшипники - используют ролики различной формы

• Игольчатые подшипники - особый вид роликовых подшипников с тонкими цилиндрическими роликами

По принципу действия

Подшипники делятся на две основные категории:

• Подшипники качения - используют тела качения (шарики или ролики) между внутренним и наружным кольцами

• Подшипники скольжения - обеспечивают перемещение за счет скольжения рабочих поверхностей с использованием смазки

По воспринимаемой нагрузке

• Радиальные подшипники - воспринимают нагрузку, направленную перпендикулярно оси вращения

• Упорные подшипники - воспринимают осевую нагрузку, параллельную оси вращения

• Радиально-упорные подшипники - воспринимают комбинированную нагрузку

По количеству рядов тел качения

• Однорядные подшипники - один ряд тел качения

• Двухрядные подшипники - два ряда тел качения

• Многорядные подшипники - три и более рядов тел качения

По особенностям конструкции

• Самоустанавливающиеся подшипники - компенсируют несоосность валов

• Корпусные подшипники  - поставляются в сборе с корпусом

• Линейные подшипники - обеспечивают линейное перемещение

Подшипники: для чего нужны?

Для чего нужен промышленный подшипник? Подшипники используются практически во всех современных механизмах: от бытовой техники до крупных промышленных станков. Есть универсальные модели комплектующих и специальные, предназначенные для конкретного оборудования.

Для чего нужны подшипники: сферы их использования:

• Автомобилестроение. Подшипниковые узлы содержатся в ходовой части машин, двигателе, трансмиссии, сцеплении и рулевом управлении. Также вращающиеся механизмы присутствуют в генераторах, кондиционерах и вентиляторах.

• Ж/д транспорт. Детали используются в конструкции ходовых букс, которые удерживают оси колес подвижного состава.

• Станкостроение. Подшипники передают вращение на функциональную область станков, позволяя вести механическую обработку деталей, выполнять резку и другие производственные задачи.

• Энергетика. Узлы с телами качения используются в составе роторов всех электродвигателей и генераторов, которые вырабатывают и преобразуют электрический ток.

• Добыча и переработка полезных ископаемых. Подшипники устанавливают в буровые машины, скважинные насосы, двигатели и компрессоры насосного оборудования. Также детали задействованы в узлах горнодобывающей, подъемной и дробильной техники.

• Металлообработка. Комплектующие работают в прокатных станах, отрезных установках и печных агрегатах.

• Сельское хозяйство. Конструкции тракторов, комбайнов, косилок, мельниц содержат подшипниковые узлы.

Также подшипники применяются в пищевой, печатной и фармацевтической промышленности. С их помощью работают производственные линии, мешалки, сепараторы и фасовки.

Подшипники в автомобильной промышленности

Автомобиль содержит десятки различных подшипников, каждый из которых выполняет критически важную функцию. Подшипник для автомобиля служит для обеспечения надежной работы множества узлов и агрегатов.

Колесные подшипники

Колесные подшипники — одни из наиболее нагруженных подшипников в автомобиле. Они должны выдерживать радиальные (вес автомобиля) и осевые (боковые силы при поворотах) нагрузки, а также обеспечивать точное вращение колеса.

Подшипники трансмиссии

В коробке передач, дифференциале и других элементах трансмиссии используются различные типы подшипников, включая конические роликовые подшипники для высоких осевых нагрузок и игольчатые подшипники для компактных решений.

Выжимной подшипник

Подшипник выжимной предназначен для чего? Он служит для передачи усилия от педали сцепления к нажимному диску в системе сцепления автомобиля. Этот подшипник работает только в момент выключения сцепления и должен обеспечивать плавное и надежное разъединение двигателя и трансмиссии.

Условные обозначения (маркировка) подшипников качения

Маркировка подшипников состоит из их условного обозначения в соответствии с ГОСТ 3189-89 и условного обозначения предприятия-изготовителя. Маркировку в зависимости от применяемого технологического процесса наносят на любые поверхности подшипника, кроме поверхностей качения.

Маркирование проводят любым способом, не вызывающим коррозии подшипников. При маркировании собранных подшипников электрографическим способом ток не должен проходить через тела качения.

ГОСТ 3189-89 устанавливает систему условных обозначений подшипников и распространяется на шариковые и роликовые подшипники (кроме подшипников по ГОСТ

 

4060-78 и ГОСТ 24310 80).

Построение условного обозначения подшипников. Основное условное обозначение подшипника состоит из 7 основных знаков, обозначающих следующие признаки:

• размерную серию (серию диаметров и серию ширин) по ГОСТ 3478-79;

• тип и конструктивное исполнение по ГОСТ 3395-89;

• диаметр отверстия.

Основное условное обозначение подшипника характеризует основное исполнение (базовый типоразмер):

• с кольцами и телами качения из подшипниковой стали ШХ15;

• со знаком 0 в обозначении класса точности по ГОСТ 520-2002;

• с сепаратором, установленным для основного конструктивного исполнения согласно отраслевой документации.

 

Условное обозначение подшипника, состоящее из основных знаков и дополнительных знаков, является полным условным обозначением.

Частным случаем полного условного обозначения является основное условное обозначение.

 

Расшифровку знаков выполняют в порядке перечисления справа налево.

Обозначение диаметра отверстия по ГОСТ 3189-89 и в системе ИСО одинаковое.

Обозначение диаметра отверстия.

 

 Первый знак, обозначающий диаметр отверстия подшипника, должен быть равен номинальному диаметру отверстия. Диаметры отверстия подшипников: 0,6; 1,5; 2,5 мм — обозначают через дробь. Если диаметр отверстия подшипника выражен дробным числом, кроме перечисленных выше значений, то ему присваивают обозначение диаметра отверстия, округленного до целого числа. В условном обозначении таких подшипников на втором месте ставят цифру 5.

 

Двухрядные сферические шариковые радиальные подшипники с диаметром отверстия до 9 мм сохраняют условное обозначение по ГОСТ 28428 90.
Первые два знака обозначают диаметр отверстия подшипника. Диаметры отверстия, кратные 5, обозначают частным от деления значения этого диаметра на 5.

Обозначения диаметров отверстия подшипников от 10 до 17 мм приведены в табл. 1.

1. Обозначения диаметров отверстия
подшипников от 10 до 17 мм

 

 

Диаметр отверстия подшипника, мм	Обозначение
10	0
12	1
15	2
17	3

 

Диаметры отверстия от 10 до 17 мм, не перечисленные в табл. 1, должны иметь обозначение по ближайшему указанному диаметру. В условном обозначении таких подшипников на третьем месте ставят цифру 9.

Диаметры отверстия, равные 22, 28, 32, 500 мм и более, обозначают через дробь.

Для подшипников с диаметром отверстия 500 мм и более внутренний диаметр обозначают знаками, равными номинальному диаметру.

Диаметры отверстия, выраженные дробным числом или числом, не кратным 5, обозначают знаками, равными приближенному целому числу, полученному от деления значения диаметра на 5. В условном обозначении таких подшипников на третьем месте ставят цифру 9.

 

Для подшипников шариковых упорных двойных за диаметр отверстия принимают номинальный диаметр отверстия тугого кольца одинарного подшипника.

Обозначение размерных серий. Размерная серия подшипника — сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника.

Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478-79):
диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5 и 6;
ширин или высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5 и 6.

 

Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом диаметре отверстия. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Второй знак и  третий знак, обозначающие серию диаметров совместно с седьмым знаком, обозначающим серию ширин (высот), обозначают размерную серию подшипника.

 

Серия ширин (высот), имеющая знак 0, в условном обозначении не указывается.

Третий знак — всегда 0.

Подшипники, нестандартные по внутреннему диаметру или ширине, относят к неопределенной серии и обозначают знаком 6 или 7
на втором месте и знаком 7 или 8 на третьем месте при нестандартном наружном диаметре или ширине. Такие подшипники не имеют в обозначении седьмого знака (серию ширин).
Обозначение типов подшипников. Четвертый знак схем 1 и 2 обозначает тип подшипника.

 

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

 

Обозначение конструктивного исполнения. Пятый и шестой знаки нения для каждого типа подшипников обозначают цифрами от 00 до 99.

Основные конструктивные исполнения подшипников — по ГОСТ 3395-89.

Обозначение серии ширин, конструктивного исполнения и типа подшипника, имеющее знак 0 (00), стоящий левее последней значащей цифры, опускают, если серия ширин обозначена знаком 0. В этом случае условное  обозначение подшипника может состоять из  двух, трех или четырех цифр.

Примеры основных условных обозначений.

 

Примеры основных условных обозначений подшипников:

1000094 — подшипник шариковый радиальный однорядный с диаметром отверстия  4 мм, серии диаметров 9, серии ширин 1, основного конструктивного исполнения;
25 - подшипник шариковый радиальный однорядный с диаметром отверстия 5 мм, серии диаметров 2, серии ширин 0, основного конструктивного исполнения;

184009/1,5 — подшипник шариковый радиальный однорядный с упорным бортом на наружном кольце с диаметром отверстия 1,5 мм, серии диаметров 9, серии ширин 1;

1068 — подшипник шариковый радиальный сферический основного конструктивного исполнения с диаметром отверстия 8 мм, неопределенной серии (6).

Примеры основных условных обозначений подшипников по схеме 2:

32205 — подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами без бортов на внутреннем кольце с диаметром отверстия 25 мм, серии диаметров 2, серии ширин 0;

 

4074103 — подшипник радиальный роликовый игольчатый с массивными кольцами с диаметром отверстия 17 мм, серии диаметров 1, серии ширин 4;

901 — подшипник радиальный шариковый однорядный с диаметром отверстия 12,7 мм (01 - обозначение ближайшего из указанных в табл. 1 диаметра отверстия 12 мм), неопределенной серии (9);

602/32 — подшипник радиальный шарико¬ вый однорядный с защитной шайбой, с диаметром отверстия 32 мм, серии диаметров 2, серии ширин 0;

20071/1175 — подшипник роликовый конический однорядный основного конструктивно¬ го исполнения с диаметром отверстия 1175 мм, серии диаметров 1, серии ширин 2.

 

Знаки, обозначающие дополнительные требования, проставляют слева и справа от основного обозначения.

 

Слева от основного обозначения проставляют знаки, определяющие класс точности (8, 7, 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, Т, 2), группу радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (0, 1, 2, 3, ..., 9, для радиально-упорных шариковых подшипников обозначают степень преднатяга: I, 2, 3), момент трения 0, 2, 3....., 9 — обозначения рядов моментов трения) и категорию подшипника (А, В, С).

Знаки располагают в порядке перечисления  справа налево от основного обозначения подшипника и отделяют от него знаком тире, например: А125-3000205, где 3000205 — основное обозначение; 5 — класс точности; 2 — группа радиального зазора; 1 — ряд момента трения;  А - категория подшипника.

Для всех подшипников, кроме конических, для обозначения нормального класса точности применяют знак "О". Для конических подшипников для обозначения нулевого класса точности применяют знак "0”, нормального класса точности — знак "N", класса точности 6Х — знак "X".

 

Знак категории в условном обозначении подшипников не указывают для подшипников, не отнесенных к категориям А, В и С.

В условном обозначении подшипников категории С, а также подшипников, не отнесенных к категориям, имеющих величину зазора по нормальной группе и при отсутствии требования по моменту трения, знак ”0", обозначающий класс точности нормальный, не указывают: 205.

 Знаки дополнительных технических требований к подшипникам категорий А и В обозначают в соответствии с техническими условиями на эти подшипники и указывают перед обозначением категории.

 

 В условном обозначении подшипников с регламентированным моментом трения, со значением зазора по нормальной группе, т.е. не имеющей в обозначении знака зазора, на его месте проставляют букву М, например: А1М5-1000900, В1МО-205, В2М6-Э06.

В условном обозначении подшипников категории С знак категории не проставляют.
Обозначение категорий А и В указывают:

 

•  перед знаком зазора - при отсутствии требований по моменту трения и группе зазора, отличной от нормальной, например А25-204;

•  перед классом точности - при отсутствии требований по моменту трения и нормальной группе зазора, например А5-205; при этом для всех подшипников, кроме конических, нормального класса точности в обозначении проставляют знак "0", например В0-205.

Для роликовых конических подшипников категории С и подшипников, не отнесенных к  категориям, по монтажной высоте установлены нормальная и повышенная точности.

Для подшипников повышенной точности  слева от основного обозначения после знака  класса точности проставляют дополнительный знак "У", например 6У-7510.

Справа от основного обозначения проставляют знаки, определяющие материалы деталей (например, Ю - все детали подшипника или часть деталей из коррозионно-стойкой стали), конструктивные изменения (например: К - для роликовых цилиндри ческих подшипников обозначает стальной  штампованный сепаратор; М - роликовые подшипники с модифицированным контактом), требования к температуре отпуска (например, Т1 - температура отпуска 225 °С),  смазочный материал (например, C1 - смазочный материал ОКБ-122-7), требования по уровню вибрации (Ш, Ш1...Ш5 - с возрастанием цифрового индекса величина уровня вибрации уменьшается).

Более подробно обозначения и порядок расположения дополнительных знаков приведены в ГОСТ 3189-89.

 

Пример условного обозначения подшипника с дополнительными знаками:

А75-3180206ЕТ2С2 - подшипник шариковый радиальный однорядный с двусторонним уплотнением, с диаметром отверстия 30 мм серии диаметров 2, серии ширин 3, класса точности 5, радиальный зазор - по группе 7, при отсутствии требований по моменту трения, категории А с сепаратором из пластического материала (Е), температура стабилизирующего отпуска колец 250 °С (Т2), заполнен на заводе изготовителе смазочным материалом ЦИАТИМ-221 (С2).

14.08.2019

 

Источник: СПРАВОЧНИК КОНСТРУКТОРА-МАШИНОСТРОИТЕЛЯ Анурьев В. И.

ИНТЕРЕСНЫЕ СТАТЬИ И ПОЛЕЗНЫЕ КНИГИ

• Шлифовальные станки - назначение, классификация, расшифровка

• Фрезерные станки HECKERT - конструктивные и технические особенности

• Индустриальное масло - ГОСТ, характеристики, классификация

• ОАО «СтанкоГомель» - лучшие фрезерные станки для производства

• Зубофрезерные станки. Конструкция, описание и технические характеристики.

• Отечественный токарный станок ГС526У – лучший выбор

• Контроль деталей, обработанных на металлорежущих станках А. В. Коваленко

• Микромодели токарных и фрезерных станков

• Фрезерные станки А. Г. Ничков

• Токарные станки В.П. Батов

Назначение подшипника и подбор

Подшипник:  для чего нужен? Правильный выбор подшипника зависит от множества факторов и требует учета конкретных условий эксплуатации.

Критерии выбора подшипников

• Нагрузка - величина, направление и характер (постоянная, переменная, ударная)

• Скорость вращения - определяет тепловыделение и требования к смазке

• Температурный режим - влияет на выбор материалов и смазки

• Точность вращения - определяет класс точности подшипника

• Жесткость - способность противостоять деформациям

• Вибрация и шум - критично для некоторых применений

• Условия окружающей среды - наличие влаги, пыли, агрессивных веществ

• Монтажные условия - доступность для обслуживания и замены

Подшипники промышленные: производители

На рынке присутствует множество производителей подшипников, каждый из которых специализируется на определенной продукции:

• SKF (Швеция) - широкий ассортимент подшипников для различных отраслей

• NSK (Япония) - специализация на высокоточных подшипниках

• KOYO (Япония) - подшипники для автомобильной промышленности

• IKO (Япония) - игольчатые и линейные подшипники

• NACHI (Япония) - подшипники для тяжелого машиностроения

• NKE (Австрия) - специальные подшипники для промышленного применения

• BECO (Германия) - подшипники для конвейерных систем

• Fluro (Германия) - подшипники скольжения для специальных применений

Шариковые подшипники ГОСТ выпускаются по российским стандартам и широко применяются в отечественной промышленности.

Обслуживание и диагностика

Правильное обслуживание подшипников значительно продлевает срок их службы и повышает надежность оборудования.

Смазка подшипников

Смазка выполняет несколько важных функций:

• Снижение трения между деталями подшипника

• Защита от коррозии

• Отвод тепла

• Уплотнение от проникновения загрязнений

В зависимости от условий эксплуатации применяют различные типы смазки:

 

Методы контроля состояния подшипников

• Вибродиагностика - наиболее информативный метод

• Термометрия - контроль температуры подшипниковых узлов

• Акустический контроль - анализ шумов подшипника

• Контроль смазки - анализ состояния и загрязнения смазочного материала

Признаки неисправности подшипников

Своевременное выявление проблем с подшипниками позволяет предотвратить аварийные ситуации:

• Шум и вибрация - указывают на износ или повреждение дорожек и тел качения

• Повышенная температура - признак недостаточной смазки или перегрузки

• Утечка смазки - свидетельствует о повреждении уплотнений

• Увеличенный радиальный или осевой зазор - признак износа

• Затрудненное вращение - может быть вызвано загрязнением или деформацией