Шариковый подшипник качения |
|
Роликовый подшипник качения
|
|
Модель шарикового подшипника качения |
|
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.
Поиск по обозначению
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.