Подшипники качения

Работают благодаря качению шариков или роликов в подшипнике, то есть, бывают шариковые и роликовые. Имеют малое трение, хорошие нагрузочные и скоростные способности, широко используются в промышленности. Эту статью и подразделы можно использовать как справочник по подшипникам качения.

Подшипники качения Подшипники скольжения Шариковые подшипники Роликовые подшипники Корпуса подшипников Подшипниковые узлы Производители подшипников Игольчатые подшипники

Подшипник качения Шариковый подшипник качения
Подшипники качения Роликовый подшипник качения
Подшипник качения. Модель Модель шарикового подшипника качения
Подшипники качения. Модель Модель роликового подшипника качения

Подшипники качения называются так потому, что нагрузки в них распределяются телами качения – шариками или роликами – которые катятся по дорожкам качения, расположенным на окружности колец подшипника. При этом очень мало как кинетическое трение, так и трение покоя, поэтому подшипники качения позволяют легко начать и поддерживать вращение. Чаще всего подшипник качения имеет один или два, реже до четырех, кольцевых ряда тел качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами. Дорожки качения на кольцах удерживают и направляют шарики или ролики, которые движутся по их поверхности. Для их равномерного распределения внутри подшипника применяется сепаратор, удерживающий тела качения с боков и на расстоянии друг от друга по всей длине окружности. Оставшееся внутреннее свободное пространство заполняется смазкой, которая позволяет снизить трение, замедлить износ деталей и отвести выделяющееся тепло. Для того чтобы смазка не вытекла из подшипника, а грязь не попала внутрь него, открытый участок между кольцами чаще всего закрывается уплотнениями.

Особенности устройства и конструкции конкретного подшипника качения главным образом определяются нагрузками и воздействиями, для которых он предназначен. Шарики могут различным образом располагаться относительно колец, а ролики кроме того могут иметь различную форму. Самое главное, чтобы нагрузки на тела качения должным образом компенсировались прилегающими поверхностями качения.

Поверхности качения располагаются с внутренней стороны наружного кольца и с наружной стороны внутреннего кольца. Кольца изготавливаются из легированных сталей, подвергнутых термохимической обработке. Доступны и специальные подшипники с пластиковыми кольцами.

Шарики и ролики в большинстве случаев изготавливаются из подшипниковой стали, реже – из керамических материалов. Подшипник, имеющий стальные кольца и керамические тела качения, называется гибридным.

Основной характеристикой подшипников качения являются размеры – диаметр отверстия, наружный диаметр и ширина. Именно комбинацией этих размеров подшипника задается стандартное четырехзначное обозначение подшипника. Размеры подшипников варьируются в очень широких пределах – от нескольких миллиметров до десятков метров.

При выборе между различными типами подшипников качения следует принимать во внимание несколько факторов.

Главным фактором является преобладающая нагрузка. Так, для радиальных нагрузок предпочтительны радиальные шарикоподшипники и роликоподшипники с цилиндрическими роликами. К комбинированным нагрузкам лучше приспособлены радиально-упорные шарикоподшипники, конические роликоподшипники, а также двухрядные, многорядные и комбинированные подшипники различных типов. Для осевых нагрузок предназначены упорные подшипники – как шариковые, так и роликовые. На подшипник качения могут воздействовать моментные нагрузки – для таких случаев подходят многорядные конструкции.

Иногда от подшипника требуется не принять на себя нагрузку, а выдержать вызванное ей смещение колец подшипника друг относительно друга – угловой перекос и осевой сдвиг. Для работы в условиях углового перекоса предназначены самоустанавливающиеся подшипники. Если предполагается осевой сдвиг, следует использовать плавающие подшипники.

Один из важных параметров – максимально допустимая скорость вращения подшипника. Она тем выше, чем ниже тепловыделение при работе и лучше теплоотвод. Самыми скоростными являются шариковые подшипники, роликовые подшипники несколько медленнее. Производители дают указания по максимально допустимой скорости подшипника качения. Она может указываться через предельную скорость вращения в оборотах в минуту или через коэффициент скорости DN, рассчитываемый как произведение диаметра отверстия подшипника в миллиметрах и предельной скорости вращения вала в об/мин. Типичные значения составляют от 200000 до 750000 DN, в зависимости от типа подшипника качения и используемой смазки (масляная или консистентная). Параметр DN позволяет оценить, насколько скоростным является подшипник конструктивно.

Как уже было сказано, подшипники качения могут иметь сепаратор. Подшипники с сепаратором содержат меньше тел качения по сравнению с бессперараторными подшипниками, поэтому их грузоподъемность ниже, но они имеют более высокую допустимую скорость вращения. Сепараторы изготавливаются из стали, латуни или полимерных материалов.

Важна также устойчивость к загрязнениям и агрессивным средам. Предотвратить попадание крупных частиц и капель жидкости помогут металлические защитные шайбы, а полимерные контактные уплотнения обеспечивают герметичность.

Иногда доступное для установки место бывает ограничено. Доступны подшипники малого сечения (тонкостенные), а подшипники с игольчатыми роликами компактны по диаметру.

Среди других факторов, влияющих на выбор, можно назвать требования к точности (класс точности, внутренние зазоры), жесткости (преднатяг), долговечности (номинальный ресурс), шуму и вибрациям. Также важно учитывать предполагаемые условия работы (температура, загрязнения).

Подшипники качения широко используются в технике, например, в электродвигателях, генераторах, редукторах, трансмиссиях оборудования и транспортных средств. Их можно найти практически везде, где требуется плавное и достаточно быстрое вращение при ощутимых нагрузках.