Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

Основные типы подшипников скольжения и качения

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Подшипник – изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. [1, 2]

Силы, нагружающие подшипник, подразделяют на:

  • радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
  • осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Подшипник скольжения – опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент – вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу.

В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает:

  • низкое трение;
  • разделение подвижных частей;
  • теплоотвод;
  • защиту от вредного воздействия окружающей среды.

Смазка бывает:

  • жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников);
  • пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.);
  • твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.);
  • газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

Подшипники скольжения разделяют:

  • в зависимости от формы подшипникового отверстия:
    • одно- или многоповерхностные;
    • со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения);
    • со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
  • по направлению восприятия нагрузки:
    • радиальные;
    • осевые (упорные, подпятники);
    • радиально-упорные;
  • по конструкции:
    • неразъёмные (втулочные);
    • разъёмные (состоящие из корпуса и крышки);
    • встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
  • по количеству масляных клапанов:
    • с одним клапаном;
    • с несколькими клапанами;
  • по возможности регулирования:
    • нерегулируемые;
    • регулируемые.

Классы подшипников скольжения приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Классы подшипников скольжения
Группа Класс Способ смазки Вид трения Коэффициент трения Назначение Область применения
I (несовершенная смазка) 1 малое количество, подача непостоянная граничное 0,1-0,3 малые скорости скольжения и небольшие удельные давления опорные ролики транспортеров, ходовые колёса мостовых кранов
2 обычно непрерывная полужидкостное 0,02-0,10 кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки линейные и формовочные машины, кузнечно-прессовое оборудование, прокатные станы, грузоподъёмные машины
3 масляная ванна или кольца 0,001-0,020 мало меняющиеся по величине и направлению усилия, большие и средние нагрузки буксы вагонов, тяжёлые станки, мощные электрические машины, тяжёлые редукторы, текстильные машины
под давлением переменная нагрузка газовые двигатели, тихоходные и судовые двигатели
II 4 кольца, комбинированный или под давлением жидкостное 0,0005-0,0050 малые окружные скорости валов, особо тяжёлые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках электрические машины средней и малой мощности, лёгкие и средние редукторы, центробежные насосы и компрессоры, прокатные станы
5 под давлением 0,005-0,050 слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения паровые котлы, водяные турбины, газовые турбины, осевые вентиляторы, турбокомпрессоры

Достоинства подшипников скольжения:

  • надёжность в высокоскоростных приводах;
  • способность воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки;
  • сравнительно малые радиальные размеры;
  • допускают установку разъёмных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте;
  • простая конструкция в тихоходных машинах;
  • возможность работы в воде;
  • допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала;
  • экономичны при больших диаметрах валов.

Недостатки подшипников скольжения:

  • в процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой;
  • сравнительно большие осевые размеры;
  • большие потери на трение при пуске и при несовершенной смазке;
  • большой расход смазочного материала;
  • высокие требования к температуре и чистоте смазки;
  • пониженный КПД;
  • неравномерный износ подшипника и цапфы;
  • применение более дорогих материалов;
  • повышенный шум.

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, которые имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение 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.

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

  • по виду тел качения:
    • шариковые;
    • роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные);
  • по типу воспринимаемой нагрузки:
    • радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается);
    • радиально-упорные, упорно-радиальные (воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала, часто нагрузка вдоль оси только одного направления);
    • упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается);
    • линейные (обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно, встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники);
    • шариковые винтовые передачи (обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения);
  • по числу рядов тел качения:
    • однорядные;
    • двухрядные;
    • многорядные;
  • по способности компенсировать несоосность вала и втулки [3]:
    • самоустанавливающиеся;
    • несамоустанавливающиеся.

Примеры подшипников различных типов представлены на рисунке 1 [4].

Радиальный роликовый подшипник

Радиальный роликовый подшипник

Упорный шариковый подшипник

Упорный шариковый подшипник

Упорный роликовый подшипник

Упорный роликовый подшипник

Радиально-упорный шариковый подшипник

Радиально-упорный шариковый подшипник

Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом

Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом

Радиально-упорный роликовый подшипник (конический)

Радиально-упорный роликовый подшипник (конический)

Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник

Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник

Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник

Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник

Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник

Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник

Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами (сферический)

Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами (сферический)

Сепаратор с роликами игольчатого подшипника

Сепаратор с роликами игольчатого подшипника

Линейный рельсовый подшипник

Линейный рельсовый подшипник

Линейный телескопический подшипник

Линейный телескопический подшипник

Шариковая винтовая передача

Шариковая винтовая передача

Рисунок 1 – Разновидности подшипников

Перечень ссылок

  1. Сведения о подшипниках: Что такое подшипники и их основные разновидности // NTN-SNR. – http://www.snr.com.ru/e/about_bearings/ about_bearing.htm.
  2. Подшипник // Энциклопедия Кругосвет. – http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/PODSHIPNIK.html.
  3. Скойбеда А.Т., Кузьмин А.В., Макейчик Н.Н. Детали машин и основы конструирования: Учеб. / Под общ. ред. А.Т. Скойбеды. – Минск: Вышэйшая школа, 2000. – 584 с.
  4. Подшипник // Википедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Подшипник.

Вопросы для контроля

  1. Какие функции выполняют подшипники?
  2. Какие силы действуют на подшипники?
  3. Какие функции выполняет смазка в подшипниках?
  4. Какие бывают смазки?
  5. Как устроены и на чём основан принцип работы подшипников скольжения?
  6. Как классифицируют подшипники скольжения?
  7. Каковы основные достоинства и недостатки подшипников скольжения?
  8. Как устроены и на чём основан принцип работы подшипников качения?
  9. Как классифицируют подшипники качения?
 < Оси, валы, опоры Содержание Назначение и краткая классификация муфт >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • Трение, его виды. Трение скольжения и трение качения. Сила и коэффициент... материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Трение (фрикционное взаимодействие) – процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется трибология (механика фрикционного [...]
  • Виды деформаций деталей: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Деформация – изменение формы, размеров тела под действием приложенных к нему сил. Линейная деформация – изменение линейных размеров тела, его рёбер. Линейные размеры тела могут изменяться одновременно в одном, двух или трёх взаимно перпендикулярных направлениях, что соответствует линейной, плоской и объёмной деформации. Линейная деформация, как правило, сопровождается изменением объёма [...]
  • Механизмы преобразования движения: их назначение и устройство материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механизм преобразования движения предназначен для преобразования вида движения или его характеристик от одного к другому. К механизмам преобразования движения [...]
  • Передаточное число и отношение, редукторы материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Передаточное число – отношение числа зубьев зубчатого колеса с большим числом зубьев (колеса) к числу зубьев зубчатого колеса с меньшим числом зубьев (шестерни). [1] Передаточное отношение – отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого [...]
  • Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механическая передача – механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики

  
  Ключи и пин-коды
Steam: случайные, Minecraft, Xbox LIVE (Microsoft Points), Prepaid Debit Cards, Playstation Network, Counter-Strike, Ведьмак, Cities: Skylines, World of Warcraft, Fallout, Hearthstone: Heroes of Warcraft, Grand Theft Auto (GTA), ...
  Электронные книги
В помощь студенту, Контрольные работы, Физика, Математика, Музыка, ноты, тексты песен, Чертежи, Рукоделие, Химия, Дипломы, Аттестация работников, Фантастика, Английский язык, ...
  Цифровые товары
Аккаунты Origin, Аккаунты Uplay, Разное, Аккаунты Fortnite, Аккаунты GTA V, Аккаунты Minecraft, iTunes & App Store, Игровые аккаунты, Аккаунты Steam, Аккаунты Xbox, Sms-reg.com, Анонимные прокси, ...
  Программное обеспечение
Антивирусы, Разблокировка телефонов, Принтеры, Windows, Приватные читы, Спортивные, Программы для сотовых телефонов, Шифрование, Защита ПК, ОС и сетей, Базы данных, Office, Программы > MMORPG, ...
  
  Ключи и пин-коды
Steam: случайные, Minecraft, Xbox LIVE (Microsoft Points), Prepaid Debit Cards, Playstation Network, Counter-Strike, Ведьмак, Cities: Skylines, World of Warcraft, Fallout, Hearthstone: Heroes of Warcraft, Grand Theft Auto (GTA), ...
  Электронные книги
В помощь студенту, Контрольные работы, Физика, Математика, Музыка, ноты, тексты песен, Чертежи, Рукоделие, Химия, Дипломы, Аттестация работников, Фантастика, Английский язык, ...
  Цифровые товары
Аккаунты Origin, Аккаунты Uplay, Разное, Аккаунты Fortnite, Аккаунты GTA V, Аккаунты Minecraft, iTunes & App Store, Игровые аккаунты, Аккаунты Steam, Аккаунты Xbox, Sms-reg.com, Анонимные прокси, ...
  Программное обеспечение
Антивирусы, Разблокировка телефонов, Принтеры, Windows, Приватные читы, Спортивные, Программы для сотовых телефонов, Шифрование, Защита ПК, ОС и сетей, Базы данных, Office, Программы > MMORPG, ...