Bearing

Bearing

Подши́пник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий 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].

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Основные параметры подшипников:

-Максимальная динамическая и статическая нагрузка (радиальная и осевая).

-Максимальная скорость (оборотов в минуту для радиальных подшипников).

-Посадочные размеры.

-Класс точности подшипников.

-Требования к смазке.

-Ресурс подшипника до появления признаков усталости, в оборотах.

-Шумы подшипника

-Вибрации подшипника

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

-радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;

-осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Основные типы подшипников

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

подшипники качения;

подшипники скольжения;

К подшипникам скольжения также относят:

-газостатические подшипники;

-газодинамические подшипники;

-гидростатические подшипники;

-гидродинамические подшипники;

-магнитные подшипники.

Основные типы, которые применяются в машиностроении, — это подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения

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. Такие подшипники называются промышленными.

Также существуют насыпные подшипники, состоящие из сепаратора и вставленных в него шариков (см. рис. ниже), которые можно вытаскивать.

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 большее 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

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:

-Самоустанавливающиеся.

-Несамоустанавливающиеся.

Условное обозначение подшипников качения в России

Основная статья: ru.wikipedia.org/wiki/Маркировка_подшипников_качения

Советская и российская 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 может сокращаться 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.

Подшипники скольжения

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. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки.

При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. 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 может быть:

-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.) и

-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).

Классификация

В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.

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:

-неразъемные (втулочные; в основном, для I-1),

-разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном, для всех, кроме I-1),

-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.

Ниже представлена таблица групп и классов подшипников скольжения (примеры обозначения: I-1, II-5).

Достоинства

Надежность в высокоскоростных приводах

Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки

Сравнительно малые радиальные размеры

Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте

Простая конструкция в тихоходных машинах

Позволяют работать в воде

Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала

Экономичны при больших диаметрах валов

Недостатки

В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой

Сравнительно большие осевые размеры

Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке

Большой расход смазочного материала

Высокие требования к температуре и чистоте смазки

Пониженный коэффициент полезного действия

Неравномерный износ подшипника и цапфы

Применение более дорогих материалов