О качестве радиально-шариковых подшипников качения

Подшипники качения

Подшипник, согласно ГОСТ 24955-81 — опора, определяющая положение движущихся частей механизма относительно других частей.

В зависимости от характера взаимодействия подвижных и неподвижных элементов подшипника различают подшипники скольжения и качения.

Рассмотрим подробнее устройство, разновидности, особенности подшипников качения.

Классификация подшипников качения

В зависимости от формы тел качения различают подшипники:

• Шариковые
• Роликовые
  • с цилиндрическими роликами
  • с коническими роликами
  • с бочкообразными роликами
  • с витыми роликами
  • с игольчатыми роликами

По числу рядов различают подшипники:

• однорядные
• двурядные
• четырехрядные

По возможности самоустановки:

• несамоустанавливающиеся
• сферические самоустанавливающиеся

По направлению воспринимаемой нагрузки:

• радиальные
• упорные
• радиально-упорные

Устройство подшипников качения

В общем случае подшипник качения состоит из наружного 1 и внутреннего 1 кольца, на которых могут быть выполнены беговые дорожки (канавки). Между кольцами расположены тела качения 3 (шарики, ролики). Для базирования тел качения внутри подшипника используется сепаратор. Внутренне кольцо устанавливается на валу, наружное — в корпусе (опоре).

Передача усилий от вала на опоры осуществляется через тела качения.

Осевые и радиальные нагрузки

В зависимости от типа, подшипники способны воспринимать радиальные и осевые нагрузки.

Радиальной называют нагрузку, направленную в радиальном направлении, то есть от центра к наружному диаметру.

Осевой называют нагрузку, действующую в направлении оси вала.

Основные типы подшипников

Типы и конструктивные исполнения подшипников стандартизованы в ГОСТ 3395-89.

Шарикоподшипники

Телом качения в подшипниках данного типа являются шарики, их контакт в идеальном случае — точечный. Шариковые подшипники более быстроходны, чем роликовые.

Однорядные радиальные шариковые подшипники

Подшипники этого типа предназначены для восприятия нагрузки в радиальном направлении.

За счет размещения шариков в желобе шариковые подшипники способны воспринимать кратковременную осевую нагрузку.

Благодаря точечному контакту между обоймой е телами качения подшипник обладает наименьшим трением и подходит для высоких частот вращения.

Двухрядные радиальные шариковые подшипники

Обладают повышенной грузоподъемностью по сравнению с однорядными подшипниками, но требуют более точной установки.

Двухрядные шариковые сферические подшипники

Самоустанавливающиеся подшипники, применяют в конструкциях где возможны смещения осей подшипников друг относительно друга или в случае отсутсвия возможности обеспечения соосности подшипников.

Обладают меньшей грузоподъемностью по сравнению с несамоустанавливающимися шариковыми подшипниками.

Шариковые радиально-упорные подшипники

Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия как осевых, так и радиальных усилий.

Одиночную установку шарикового радиально-упорного подшипника применяют редко, только в том случае если осевая нагрузка всегда действует только в одном направлении. Обычно шариковые радиально-упорные подшипники устанавливают парно, с затяжкой внутренних или внешних обойм.

Однорядные шариковые упорные подшипники

Предназначены для восприятия осевой нагрузки, действующей в одном направлении. Радиальную нагрузку воспринимать не могут.

Двухрядные шариковые упорные подшипники

Способны воспринимать осевую нагрузку, действующую в обоих направлениях. Частота вращения ограничена величиной центробежных сил, под действием которых шарики могут смещаться за пределы беговых канавок.

Упорно-радиальные шариковые подшипники

Способны воспринимать, как осевые, так и радиальные нагрузки.

Роликоподшипники

Телом качения в подшипниках этого типа являются ролики, поверхности ролика и обоймы контактируют по линии (если считать их абсолютно твердыми). Роликовые подшипники обладают большей грузоподъемностью, чем шариковые.

Радиальные роликовые подшипники

Роликовые подшипники данного типа способны воспринимать высокую нагрузку в радиальном направлении. Их несущая способность в 1,5 — 2 раза выше, чем у шариковых подшипников тех же размеров.

Подшипники с длинными роликами отличаются меньшими габаритами в радиальном направлении и большей несущей способностью.

Подшипники с витыми роликами обладают меньшей несущей способностью, но повышенной упругостью.

Игольчатые подшипники

Особый вид роликовых подшипников с длинными роликами малого диаметра. Игольчатые подшипники предназначения для восприятия очень высоких радиальных нагрузок при небольших частотах вращения.

Двурядные подшипники с бочкообразными роликами

Самоустанавливающиеся роликовые подшипники. Отличаются от шариковых сферических повышенной грузоподъемностью как в радиальном так и в осевом направлении.

Конические радиально упорные подшипники

Конические подшипники используют при высоких радиальных и осевых нагрузках. Угол конуса наружной беговой дорожки составляет 20-30 градусов. Осевое усилие вызывает высокие нагрузки на ролики.

Частота вращения конических подшипников ограничена, они требуют точно установки, для чего могут использоваться регулировочные шайбы, прокладки.

Увеличение угла конуса наружной беговой дорожки позволяет увеличить допускаемую осевую нагрузку.

Упорные подшипники с цилиндрическими роликами

Состоят из колец, роликов и центрирующего сепаратора. Упорные цилиндрические подшипники применяют при низких частотах вращения и высоких нагрузках.

Упорные с коническими роликами

Телом качения являются ролики, вершины которых сходятся на оси подшипника.

Сфероконические упорные

Самоустанавливающиеся подшипники, предназначенные для работы с большими радиальными и осевыми нагрузками. Профили тел качения — бочкообразные.

Обозначение подшипников качения

Рассмотрим обозначения стандартизированных подшипников.

Обозначение подшипников по ГОСТ

Обозначение состоит из набора цифр, каждая из которых указывает на ту или иную техническую характеристику.

Для обозначений подшипников с внутренним диаметром до 10 мм используется следующая схема:

Подшипники с внутренним диаметром более 10 мм обозначают следующим образом:

Расшифровку обозначения удобно проводить справа налево.

Первые две цифры справа обозначают внутренний диаметр подшипник. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм указывается цифра диаметра, разделенная на 5. Для подшипников с диаметром меньше 10 указывается одна цифра, соответствующая внутреннему диаметру.

Для подшипников с внутренним диаметром от 10 до 20 указываются следующие цифры.

Третья цифра для подшипников с диаметром больше 10 указывает на серию диаметров. При внутреннем диаметре меньше 10 третей цифрой указывается 0.

Четвертая цифра обозначает тип подшипника.

• 0 радиальный шариковый однорядный
• 1 радиальный шариковый двурядный сферический
• 2 радиальный с короткими цилиндрическими роликами
• 3 радиальный роликовый двурядный сферический
• 4 роликовый с длинными или игольчатыми роликами
• 5 роликовый свитыми роликами
• 6 радиально-упорный шариковый
• 7 роликовый конический
• 8 упорный шариковый
• 9 упорный роликовый

Пятая и шестая цифра указывает на конструктивные особенности подшипника.

Конструктивные исполнения подшипников указаны в ГОСТ 3395 Подшипники качения. Типы и конструктивные исполнения Седьмая цифра справа обозначают серию по ширине:

• узкие
• нормальные
• широкие
• особо широкие

Нули в левой части обозначения могут опускаться (не указываться).

Примеры обозначения подшипников по ГОСТ

Рассмотрим пример обозначения радиального шарикоподшипника с внутренним диаметром 30 мм, сверхлегкой серии диаметров 9, нормальной серии ширин 1.

• Первые две цифры справа 30/5=06
• Третья цифра — серия диаметров — 9
• Четвертая цифра справа для шарикового радиального однорядного подшипника — 0
• Пятая и шестаяя цифра 00 — без конструктивных особенностей
• Седьмая цифра справа — серия ширин — 1

Получается, что обозначение данного подшипника — 1000906.

Расшифруем обозначение подшипника 2007108, расшифровку будем проводить справа налево.

• 08 — цифра указывает на внутренний диаметр подшипника, поделенный на 5, значит диаметр кольца подшипника — 08*5=40мм
• 1 — серия диаметров 1
• 7 — роликовый конический
• 00 — без конструктивных особенностей
• 2 — серия ширин 2

Получается, что обозначение 2007108 имеет роликовый конический подшипник серии диаметров 1, серии ширин 2.

Рассмотрим обозначение подшипника с диаметром меньше 10 — 1000088.

• 8 — диаметр подшипника меньше 10 мм, цифра обозначает внутренний диаметр подшипника 8 мм.
• 8 — серия диаметров 8
• 0 — третья цифра 0, при обозначении подшипников с внутренним диаметром меньше 10
• 0 — шариковый радиальный однорядный
• 00 — без конструктивных особенностей
• 1 — серия ширин 1

Подшипник 107, для расшифровки удобнее записать 0 00 0 107.

• 07 — внутренний диаметр 35
• 1 — серия диаметров 1
• 0 — шариковый радиальный однорядный
• 00 — без конструктивных особенностей
• 0 — серия ширин 0

Обозначение подшипников по ISO/DIN

Обозначение импортных подшипников основано на тех же принципах, что и обознчаение по ГОСТ.

Если расшифровывать обозначение справа налево, первая цифра (или первые две цифры) указывает на внутренний диаметр. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм указывается цифра диаметра, разделенная на 5.

Для подшипников с диаметром меньше 10 указывается одна цифра, соответствующая внутреннему диаметру. Соответствие цифр диаметрам подшипников от 10 до 20 указано в таблице.

Вторая справа цифра указывает на серию ширин, третья — серия диаметров, четвертая — тип подшипника:

• 0 — шариковые радиально-упорные
• 1 — шариковые сферические
• 2 — роликовые сферические
• 3 — роликовые конические
• 4 — шариковые радиальные двурядные
• 5 — шариковые упорные
• 6 — шариковые радиальные однорядные
• 7 — шариковые радиально-упорные
• 8 — роликовые цилиндрические упорные
• C — роликовые тороидальные
• N — роликовые цилиндрические
• QJ — шариковые с четырехточечным контактом
• T — роликовые конические по ISO 35

После обозначения может указываться суффикс, свидетельствующий о наличии конструктивных особенностей, например:

• Z — наличие защитного кольца с одной стороны
• ZZ — Наличие защитного кольца с двух сторон

Перед базовым обозначением может находится префикс, указывающий на тип и профиль подшипника, например:

• H — высокоскоростной
• HS — сверхскоростной

Детали машин

Основные типы подшипников качения

Шариковый радиальный однорядный подшипник (рис. 1) – самый распространенный в машиностроении тип подшипников качения. Конструкция этого подшипника качения наиболее простая, и подразумевает восприятие, преимущественно, радиальной нагрузки.
Благодаря желобкам на внешнем и внутреннем кольцах такие подшипники могут воспринимать и незначительные осевые нагрузки, направленные в ту или иную сторону. Это свойство шариковых однорядных подшипников обычно используется для фиксации вала в осевом направлении.
Он дешев в изготовлении, допускает значительный перекос внутреннего кольца относительно наружного (до 0˚10‘). При одинаковых габаритных размерах шариковый радиальный однорядный подшипник работает с меньшими потерями на трение и при большей частоте вращения вала, чем любой из других типов подшипников качения.

Шариковый радиальный сферический двухрядный подшипник (рис. 2) предназначен в основном для восприятия радиальной нагрузки. Одновременно он способен воспринимать незначительную осевую нагрузку в обоих направлениях.
Особенностью конструкции такого подшипника является то, что дорожка качения на внешнем (наружном) кольце выполнена по сфере. Благодаря этому подшипник способен работать при значительном (до 2˚ и более) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться и определяет область его применения.

Роликовый радиальный сферических двухрядный подшипник (рис. 3) обладает теми же свойствами, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью среди всех других подшипников таких же габаритных размеров.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рис. 4) воспринимает большие радиальные нагрузки, обладает значительно большей грузоподъемностью, чем шариковый радиальный однорядный подшипник такого же размера. Конструкция этого подшипника допускает незначительное осевое смещение колец, но он чувствителен к взаимному перекосу внутреннего и наружного кольца. Такие подшипники устанавливаются на жестких коротких валах при повышенных требованиях к соосности посадочных мест.
Применяют в качестве «плавающих» опор (например, для валов шевронных зубчатых колес и т. п.).
При необходимости осевой фиксации вала, нагруженного незначительной осевой силой одного направления, применяют подшипники с бортом на наружном кольце (тип 12000, рис. 4, б), а для осевой фиксации в двух направлениях – подшипники с одним бортом на внутреннем кольце и плоским упорным кольцом (тип 92000, рис. 4, в).

Роликовый радиальный игольчатый однорядный подшипник (рис. 5) воспринимает только радиальную нагрузку. При сравнительно небольших радиальных размерах он обладает высокой радиальной грузоподъемностью.
Для уменьшения диаметрального размера широко используется без внутреннего кольца. Из-за отсутствия сепаратора характеризуется высокими потерями на трение между иглами и низкими значениями предельных частот вращения. Перекос внутреннего кольца относительно наружного не допустим.
Обычно такие подшипники используются для работы в режиме качательного движения.

Шариковый радиально-упорный однорядный подшипник (рис. 6) предназначен для восприятия комбинированных (радиальных и осевых) нагрузок. Способность воспринимать осевую нагрузку зависит от угла контакта α = 5…45˚; с увеличением угла контакта возрастает воспринимаемая подшипником односторонняя осевая нагрузка. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в обоих направлениях.
При монтаже такие подшипники требуют регулировки осевого зазора.
Сепараторы для шариковых радиально-упорных однорядных подшипников обычно выполняют массивными, способными прочно и точно удерживать шарики относительно колец.

Роликовый конический подшипник (рис. 7 и 8) воспринимает одновременно радиальную и одностороннюю осевую нагрузки. Обладает большой грузоподъемностью. По применению в машиностроении стоит на втором месте после шариковых радиальных однорядных подшипников. Такие подшипники очень чувствительны к взаимному перекосу наружного и внутреннего колец, а при монтаже требуют регулировки осевого зазора.
При повышенных требованиях к соосности посадочных мест подшипники устанавливают попарно на жестких коротких валах.
Применяются при средних и низких частотах вращения.

Шариковый упорный подшипник (рис. 9, а) воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. Для восприятия осевых сил попеременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник (рис. 9, б). Такие подшипники применяют при средних и малых частотах вращения, поскольку на большой скорости возможно заклинивание шариков между обоймами (кольцами) вследствие значительных центробежных сил.

Материалы деталей подшипников

Детали подшипников качения работают в условиях высоких контактных напряжений, поэтому должны иметь повышенную прочность, однородность и твердость. При подборе металла для изготовления подшипников качения большое внимание уделяется его качественным физико-механическим характеристикам и технологической чистоте. Для удаления нежелательных примесей используют вакуумную дегазацию, электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав.

Кольца и тела качения изготовляют из специальных шарикоподшипниковых высокоуглеродистых хромистых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ15СГ-В и др. Кольца имеют твердость Н = 61…66 HRC, тела качения – Н = 63…67 HRC.

Большое влияние на работоспособность и ресурс подшипника оказывает качество сепаратора. Сепаратор разделяет, направляет и удерживает тела качения, заставляя их перемещаться в строгом порядке, не контактируя между собой.
Сепараторы чаще всего штампуют из мягкой углеродистой стали марок 08 КП, 10 КП. Для высокоскоростных подшипников сепараторы выполняют массивными (рис. 10) из текстолита, фторопласта, латуни или бронзы. Материалы перечислены в порядке увеличения быстроходности подшипников. При невысоких скоростях вращения и при качательном движении применяют подшипники без сепараторов (рис. 11).

Характер и причины отказов подшипников качения

В результате длительной и интенсивной эксплуатации подшипников нередко имеют место различные поломки, частичные и полные отказы, что приводит к неисправности узла, механизма или машины в целом.
Внешними признаками нарушения работоспособности подшипников являются: потеря точности вращения, повышение шума и вибрации, повышенное сопротивление вращению.
Наиболее характерные причины поломок подшипников качения приведены ниже.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец является основным видом разрушения подшипников при хорошем смазывании и защите от попадания абразивных частиц.

Усталостное выкрашивание проявляется образованием на рабочих поверхностях деталей подшипника дефектов в виде крохотных раковин, щербинок или отслоений (шелушений). Причиной появления таких дефектов является циклическое контактное напряжение, которое вызывает наиболее негативные последствия в условиях хорошей смазки узла.

Циклические контактные напряжения характеризуются образованием в зоне контакта деталей микроскопических трещин, которые при цикле нагружения заполняются смазочным материалом. При снятии нагрузки (при цикле разгружения) смазочный материал не полностью вытесняется из трещины, и при последующем цикле нагружения создает своеобразный клиновый эффект, способствующий прогрессивному развитию микротрещины. В результате от поверхности металла откалывается крохотная чешуйка и образуется раковина или щербинка.

При длительной работе подшипника в описанных выше условиях зона поражения усталостным выкрашиванием может достигать значительных размеров, охватывая всю поверхность рабочей дорожки или тела качения. Это приводит к шуму и вибрациям при работе узла, а в дальнейшем возможен полный отказ механизма.

Смятие рабочих поверхностей дорожек и тел качения (образование лунок и вмятин) вследствие местных пластических деформаций под действием вибрационных, ударных или значительных статических нагрузок.

Абразивное выкрашивание имеет место при плохой защите подшипника от попадания абразивных частиц. Для устранения негативных последствий абразивного износа применяют специальные уплотнения, предотвращающие попадание внутрь подшипника посторонних частиц. Это позволяет значительно увеличить ресурс подшипников качения, которые работают в условиях возможного загрязнения.
Для подшипников, работающих в конструкции закрытых агрегатов или редукторов этот вид разрушений менее актуален, чем усталостное выкрашивание или смятие рабочих поверхностей.

Разрушение сепараторов от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор разноразмерных тел качения иногда имеет место в быстроходных подшипниках. Центробежные силы, стремящиеся отбросить тела качения к внешнему кольцу подшипника, пропорциональны квадрату частоты вращения и достигают внушительных значений, поэтому способны разорвать нежные перегородки сепаратора.

Разрушение колец и тел качения вследствие перекосов колец или вследствие перегрузок ударного характера (скалывание бортов, раскалывание колец и др.). Этот тип отказа подшипников обычно возникает из-за отклонений от номинального режима работы узла или всего механизма, поэтому его предотвращение возможно только увеличением общего запаса прочности подшипника.

Радиальные подшипники

Радиальные подшипники используют для восприятия нагрузки, перпендикулярной оси вала, нагрузка вдоль оси вала не допускается

Радиальные подшипники дешевле подшипников других типов, допускают наиболее простой монтаж и демонтаж, не требуют высокой точности в соосности опор и жесткости валов и способны воспринимать как радиальные, так и осевые нагрузки.

На рисунке радиальные подшипники по видам тел качения

1 — с шариковыми телами качения, 2 — с короткими цилиндрическими роликами, 3 — с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами, 4 — с коническими роликами,
5 — с бочкообразными роликами
Примечание: приведены только некоторые виды тел качения

Радиальные роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с бочкообразными роликами концентрация нагрузки от

неизбежного перекоса вала существенно снижается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми и роликовыми подшипниками.

Самоустанавливающиеся шариковые и роликовые подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2…3°). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.

Виды радиальных подшипников

Шариковый радиальный однорядный подшипник

Шариковый радиальный однорядный подшипник. Это наиболее распространенный и дешевый тип подшипников. Он предназначен для преимущественного восприятия радиальных нагрузок (F_r), но может воспринимать и осевые нагрузки (F_a), фиксируя вал в обоих осевых направлениях. Предельно допустимый перекос оси внутреннего кольца относительно оси наружного кольца не должен превышать 20 · . При большем перекосе, а также при приложении чрезмерных осевых сил подшипник заклинивается, т.е. его проворот становится очень трудным либо невозможным. Предельно допустимая линейная скорость качения шариков (на среднем диаметре) составляет 20 м/с. При составлении расчетной схемы в опоре за точку приложения радиальной реакции принимается середина подшипника.

Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник

Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник. Главная особенность конструкции – наличие сферической поверхности на внешнем кольце, что позволяет ликвидировать главный недостаток однорядного шарикового подшипника – невозможность работы при перекосе или изгибе валов. Это самоустанавливающаяся опора, хорошо воспринимающая радиальные нагрузки при перекосе осей колец до 3 о (возможен и больший перекос, но тогда должна снижаться величина воспринимаемой нагрузки). Такие перекосы возникают в конструкциях с недостаточно жесткими валами (когда увеличение их жесткости нецелесообразно), а также у гибких валов. Подшипник может воспринимать и двустороннюю осевую нагрузку (пунктирные вектора на рисунке), но она затрудняет отслеживание перекосов, и поэтому нагружать ею подшипник не рекомендуется.

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами. Предназначен для восприятия большой радиальной нагрузки, но, вследствие повышенной чувствительности к перекосу осей, должен устанавливаться на жестких валах (перекос не должен превышать 10…15º). Вследствие скосов на одном из колец (на рисунке – на внутренней поверхности наружного кольца) кольцо становится подвижным в осевом направлении. По этой причине подшипник не способен воспринимать осевую нагрузку, и необходима его осевая фиксация в конструкции подшипникового узла. Подшипники применяют в качестве плавающей опоры. Предельно допустимая скорость качения роликов на среднем диаметре не должна превышать 10 м/с.

Роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник

Роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник. Предназначен для восприятия особо больших радиальных нагрузок при значительном перекосе осей колец (до 3°). Внутренняя поверхность наружного кольца имеет сферическую форму (

что позволяет компенсировать перекосы валов), а ролики – бочкообразную форму. Подшипники могут воспринимать и осевые нагрузки.

Радиально-упорные подшипники

Радиально-упорные подшипники при увеличении угла контакта увеличивают осевую нагрузку, однако существенно снижается радиальная грузоподъемность.

Радиально-упорные шариковые подшипники.

Радиально-упорные шариковые подшипники. Предназначен для восприятия радиальной и односторонней осевой нагрузок. Приложение к подшипнику осевой силы другого направления (к узкому торцу наружного кольца) может вызвать съем кольца с тел качения, что недопустимо. Середина площадки контакта шариков с наружным кольцом (дорожки качения) смещена относительно вертикального положения на угол b, что улучшает восприятие осевой нагрузки. При этом для восприятия относительно небольших осевых нагрузок (F_a/F_r о и повышенным b>25°, с ростом этого угла повышается осевая нагрузочная способность. С другой стороны, во избежание заклинивания роликов не рекомендуется применение при больших осевых нагрузках подшипников с малым углом b. Коническая форма подшипника, как и в случае с шариковым радиально-упорным подшипником, вызывает самодогружение его осевой силой S. Подшипники требуют обязательной осевой регулировки. На рисунке точка приложения радиальной реакции смещена относительно середины подшипника и находится в точке А пересечения оси подшипника и нормали к оси ролика, проведенной из его середины. При больших углах контакта эта точка может выйти за пределы подшипника.

Роликовые подшипники с цилиндрическими роликами обладают большей грузоподъемностью, однако не воспринимают осевых нагрузок, а с коническими роликами менее быстроходны.

Упорные шариковые подшипники.

Упорные подшипники

Упорные шариковые подшипники. Предназначен для восприятия односторонней сжимающей осевой нагрузки. Наличие радиальной нагрузки недопустимо. У этой конструкции подшипников прекрасные скоростные качества, но невысокая нагрузочная способность. Для восприятия двусторонних осевых нагрузок применяют двухрядные подшипники со средним кольцом, фиксируемом на валу. Упорные подшипники чувствительны к перекосу оси вала, и поэтому их часто устанавливают на промежуточных сферических опорах. При горизонтальном расположении валов подшипник работает хуже, чем на вертикальных валах, и требует хорошей регулировки или постоянного поджатия колец подшипника, например, пружинами. Предельно допустимая скорость качения шариков на среднем диаметре не должна превышать 5 м/с (при больших частотах вращения центробежная сила вдавливает шарики в клиновой зазор, образованный дорожками качения, что приводит к их заклиниванию).

Упорные роликовые подшипники

Упорные роликовые подшипники. Ролики могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими. В зависимости от формы роликов, упорные роликовые подшипники могут компенсировать перекосы и несовпадения осей вала. Упорные роликовые подшипники применяются в тяжелых условиях работы. при больших осевых нагрузках. Предназначен для восприятия больших осевых нагрузок при небольших частотах вращения (с окружной скоростью до 5 м/с). Упорные подшипники чувствительны к перекосу оси вала, и поэтому их часто устанавливают на промежуточных сферических опорах.

Игольчатые радиальные подшипники.

Игольчатый радиальный подшипник

Применение игольчатых подшипников позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках. Упорный подшипник воспринимает только осевые нагрузки и плохо работает при перекосе оси. Игольчатый роликоподшипник (рисунок 25, б, номер обозначения типа – 4). Предназначен для восприятия радиальных нагрузок при очень стесненных радиальных габаритах. Очень чувствителен к перекосу осей и поэтому требует высокой жесткости вала. Предельно допустимая скорость качения роликов-иголок на среднем диаметре не должна превышать 5 м/с. Подшипнику свойственен повышенный коэффициент трения и износ.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Радиально-упорные шариковые подшипники

Радиально-упорные шарикоподшипники имеют дорожки качения на внутреннем и наружном кольцах, смещённые относительно друг друга вдоль оси подшипника. Такая конструкция позволяет подшипнику воспринимать комбинированные нагрузки, то есть нагрузки, действующие в радиальном и осевом направлениях. Подшипник радиально упорный может выдерживать только осевую нагрузку и работать с высокими скоростями.

Осевая грузоподъёмность радиально-упорного шарикоподшипника возрастает с увеличением угла контакта. Угол контакта — это угол между линией, соединяющей точки контакта шарика с дорожками качения, по которым нагрузка передаётся от одной дорожки качения на другую, и линией, перпендикулярной оси подшипника (рис. 1).

Рис.1 Угол контакта

На рис. 2 представлены наиболее распространёнными типами радиально-упорных шарикоподшипников являются:

• однорядные радиально-упорные шарикоподшипники (воспринимает осевые нагрузки, действующие в одном направлении);
• двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники (по конструкции двухрядный подшипник радиально упорный похож на два однорядных упорно радиальных подшипника расположенных вместе);
• шарикоподшипники с четырёхточечным контактом (они позволяют воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях). Подшипник шариковый упорно радиальный с четырехточечным контактом занимает меньше осевого пространства, и внутреннее кольцо является разборным. Это позволяет поместить большое количество шариков и иметь большую грузоподъемность.

Рис.2 Типы радиально-упорных шариковых подшипников

Дуплексированные подшипники

Дуплексом называется комплект из двух сдвоенных подшипников, равномерно воспринимающих нагрузку и способных работать как один подшипник. Каждая пара таких подшипников имеет свой уникальный номер, указанный вместе со стрелочками, показывающими направление дуплексации, на внешнем кольце (рис.3). Каждый подшипник из комплекта может применяться как одинарный, но два одинарных подшипника, не сдуплексированных, в качестве дуплексных использовать нельзя. Высокоточные дуплексные подшипники используются, например, в шпинделях металлорежущих станков.

Рис.3 Дуплексированный подшипник

Подшипники, скомплектованные из двух радиально-упорных подшипников с одинаковыми углами контакта имеют три варианта схемы комплектации (дуплексации) (рис.4). Это схема «О» (пример: 236208 ), схема «Х» (пример: 336317 ) и схема «Т» («тандем»; пример: 466311 ). При схеме «О» линии действия нагрузки пересекают осевую линию в двух сравнительно отдаленных точках. При схеме «Х» точки пересечения линий действия нагрузки и осевой линии находятся вблизи друг друга (иногда – линии действия нагрузки пересекаются до достижения линии оси). При схеме «Т» (тандем) линии действия нагрузки параллельны друг другу.

Подшипники — Качения

1. Подшипники шариковые радиальные однорядные предназначены для восприятия радиальных нагрузок, а также осевых нагрузок в обоих направлениях, особенно при увеличенных радиальных зазорах. При этом осевые нагрузки могут достигать 70% неиспользованной радиальной.

Подшипники обладают значительной быстроходностью при соответствующих конструкциях, материале сепаратора и соответствующем смазывании.

Радиальные шарикоподшипники фиксируют положение вала относительно корпуса в обоих направлениях. Не являясь самоустанавливающимися, эти подшипники допускают без уменьшения долговечности лишь небольшие перекосы валов в опоре (до 0,5°), величина которых зависит от внутренних зазоров. При этом подшипники должны вращаться с небольшой частотой. Число конструктивных разновидностей данных подшипников достаточно велико, и большинство их стандартизировано.

2. Подшипники радиально-упорные шариковые предназначены для восприятия комбинированных нагрузок (радиальных и осевых). Могут воспринимать чисто осевую нагрузку. Осевая грузоподъемность их зависит от угла контакта.

При этом подшипники некоторых типов способны воспринимать осевую нагрузку только в одном направлении. Радиально-упорные шарикоподшипники с трех- и четырехточечным контактом могут воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях. Преимущественно применяются при средних и высоких числах оборотов.

Радиально-упорные шарикоподшипники воспринимающие только односторонние осевые нагрузки, требуют установку еще одного подшипника, фиксирующего вал в обратном направлении.

Часто решение достигается посредством установки специально подобранных пар подшипников, которые имеют отрегулированный одинаковый зазор или натяг.

3. Подшипники радиальные шариковые сферические предназначены для восприятия радиальных и незначительных осевых нагрузок. Не рекомендуется для восприятия значительных осевых нагрузок, так как в этом случае нагружается один ряд шариков и, следовательно, снижается грузоподъемность. При качательном движении эти подшипники работают лучше, чем радиальные однорядные шарикоподшипники.

Подшипники фиксируют положение вала в осевом направлении в обе стороны. Конструктивно они состоят из двух рядов шариков, внутреннего кольца с двумя дорожками качения и наружного с одной сферической дорожкой качения, что позволяет внутреннему кольцу с комплектом шариков поворачиваться вокруг центра подшипника, т.е. Самоустанавливаться.

4. Подшипники упорные (упорно-радиальные) шариковые допускают значительно меньшую частоту вращения по сравнению с другими типами шариковых подшипников, так как дорожки качения могут воспринимать лишь ограниченные центробежные нагрузки, возникающие при движении шариков. Выпускаются подшипники со штампованным или массивным сепаратором следующих разновидностей:

Упорные шариковые подшипники применяются в тихоходных редукторах, в шпинделях и вращающихся центрах металлорежущих станков, в домкратах, задвижках, поворотных устройствах и т.п.

Упорно-радиальные шариковые подшипники устанавливают в качестве поворотных опор. Они могут воспринимать радиальную, осевую и моментную нагрузку. Подшипники изготавливают с наружными и внутренними кольцами, имеющими отверстия для их крепления в опорном узле, а так же с наружным или внутренним зубчатым венцом.

1. Подшипники радиальные роликовые с короткими цилиндрическими роликами предназначены для восприятия значительных радиальных нагрузок, и только некоторые из них дополнительно воспринимают кратковременные небольшие осевые нагрузки. По быстроходности эти подшипники почти не уступают радиальным однорядным шариковым подшипникам. Требуют точной соосности посадочных мест.

Выпускаются подшипники с короткими цилиндрическими роликами со штампованными, массивными, пластмассовыми сепараторами или бессепараторные, однорядные, двухрядные, или многорядные. Штампованные сепараторы изготавливаются из низкоуглеродистой стали, массивные — из латуни или алюминиевых сплавов, пластмассовые — из полиамида.

Бессепараторные подшипники обладают максимальной грузоподъемностью за счет полного заполнения роликами.

2. Подшипники роликовые радиально-упорные с коническими роликами воспринимают радиальные и осевые нагрузки. Способность воспринимать осевые нагрузки зависит от угла контакта дорожки качения наружного кольца. При его увеличении осевая грузоподъемность возрастает, при этом уменьшается радиальная.

Допустимые частоты вращения конических роликоподшипников по сравнению с подшипниками, имеющими цилиндрические ролики, значительно ниже, они примерно такие же, как у сферических роликоподшипников. Конические роликоподшипники разъемные, что позволяет производить раздельный монтаж и демонтаж наружных и внутренних колец с комплектом роликов.

3. Подшипники радиальные роликовые сферические предназначены для восприятия тяжелой радиальной нагрузки, но могут одновременно воспринимать и осевую нагрузку, действующую в обоих направлениях и не превышающую 25% величины неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.

Они способны компенсировать значительную несоосность, образовавшуюся в результате прогиба вала под действием нагрузки, а также вследствие технических погрешностей при обработке посадочных поверхностей или сборки узла. Работоспособность подшипников сохраняется при перекосах оси внутреннего кольца относительно оси наружного кольца до двух градусов. Фиксируют вал в осевом направлении в обе стороны в пределах имеющихся осевых зазоров.

Сферические радиальные роликовые подшипники применяются в опорах узлов и механизмов, где действуют большие радиальные нагрузки и неизбежна несоосность посадочных мест. Это мощные насосы, вентиляторы, редукторы, а также лесопильные рамы, гребные валы, прокатные станы.

4. Подшипники упорные (упорно-радиальные) роликовые воспринимают большие осевые нагрузки. Подшипники некоторых конструктивных групп могут воспринимать дополнительно незначительную радиальную нагрузку. Допускают значительно меньшие скорости вращения в сравнении с подшипниками других типов.

Массивные сепараторы изготавливаются из цветных металлов или стали.

Упорные роликовые подшипники применяются в прокатных станах, глобоидных редукторах, столах металлорежущих станков, вертлюгах нефтедобывающих машин.

5. Радиальные роликовые подшипники с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами обладают максимальной радиальной грузоподъемностью при минимальных габаритах. Осевые нагрузки игольчатые роликоподшипники воспринимать не могут.

Предельная частота вращения этих подшипников меньше, чем у обычных роликоподшипников. Однако эти подшипники хорошо работают в условиях большой частоты качения одного из колец.

Подшипники требуют точной соосности посадочных мест в опоре.

6. Подшипники с витыми роликами воспринимают только радиальные нагрузки, не фиксируя вал в осевом направлении. Могут воспринимать ударные нагрузки и малочувствительны к загрязнению. По сравнению с подшипниками с цилиндрическими роликами они имеют примерно вдвое меньшую грузоподъемность и могут работать при небольших частотах вращения.

В случае применения подшипников без внутреннего кольца или без колец, твердость поверхности вала и корпуса должна быть не ниже 46 — 51 HRC.

Подшипники с витыми роликами применяются в тихоходных узлах, не требующих точности вращения: в рольгангах прокатных станов, узлах сельскохозяйственных машин, на трансмиссионных валах металлургического оборудования.

Виды и назначение радиальных подшипников

Радиальный подшипник — механизм, находящийся в узле опоры вала и воспринимающий исключительно перпендикулярную осевую нагрузку. Существует много видов этого устройства. Некоторые модели способны воспринимать только радиальную нагрузку, а другие являются универсальными, например, упорный роликоподшипник. Все механизмы можно разделить на 2 большие группы: подшипники качения и радиальные подшипники скольжения.

Конструкция радиальных подшипников

Радиальный подшипник — опора для вала, в которой трение реализовано путем скольжения сопряженных поверхностей. Конструкция механизма включает следующие элементы:

• корпус со специальными отверстиями;
• вкладыши или втулки с небольшим зазором между осью устройства или валом;
• внутренние или наружные кольца с сепараторами, имеющими роликовые или сферические тела качения.

Зазор между валом или осью устройства во время работы заполняется смазочным материалом для создания жидкостного, газодинамического, сухого, граничного трения скольжения. Втулки и вкладыши в основном воспринимают именно нагрузку, направленную перпендикулярно валу.

Наружное кольцо часто неподвижно. Его фиксируют на опорах или корпусе оборудования. Производители периодически выпускают модели без наружных колец, при этом на корпусе механизма присутствуют выточки для крепления. Внутреннее кольцо имеет диаметр, совпадающий с типоразмером изделия.
В процессе работы все виды радиальных подшипников частично воспринимают осевую нагрузку. Редко можно встретить изделие, способное воспринимать аксиальные и радиальные усилия. Такие подшипники называют . Радиальный подшипник скольжения имеет только вкладыш или втулку из антифрикционного материала. Ролики и шарики применяются исключительно в моделях, работающих на силе трения.

Виды радиальных подшипников, часто применяемых в промышленности

У производителей эти механизмы отличаются по типоразмерам и сериям. В промышленности применяют классификацию подшипников по особенностям конструкции. Они бывают:

• шариковыми однорядными;
• шариковыми двухрядными;
• с короткими цилиндрическими роликами;
• роликовыми сферическими двухрядными;
• шариковыми и роликовыми.

Шариковый однорядный радиальный подшипник

Считаются самыми простыми и самыми распространенными устройствами. Размер воспринимаемой аксиальной нагрузки равен 50% от величины статической нагрузки, указанной в паспорте механизма. Модели бывают открытыми, закрытыми, односторонне закрытыми. На внешнем кольце часто имеется проточка под стопор.

Сепараторы однорядных шарикоподшипников штампованные, выполнены из стали, центрированы по телам качения. Также можно встретить модели с крупными сепараторами из латуни и полиамида. Их центрируют по бортам наружных колец. Модели могут иметь стандартный внутренний зазор, уменьшенный или увеличенный. Шарикоподшипники разобрать нельзя.

Шариковый двухрядный радиальный подшипник качения

В основном этот тип радиального подшипника воспринимает нагрузку, идущую перпендикулярно валу. Этому способствует два ряда сферических тел качения. Механизмы отличаются габаритами и большой массой, имеют нулевой класс точности. Они воспринимают небольшие аксиальные усилия. Преимущества двухрядных шарикоподшипников:

• способность к самоустановке;
• стабильная работы при несоосности валов до 2,5° с определением положения вала в обе стороны по оси.

Механизмы этого вида предназначены для работы в устройствах, подвергающихся большим нагрузкам. Их можно устанавливать в оборудование с высокой частотой вращения. Сепараторы двухрядных моделей изготавливают из латуни, полиамида, штампованной стали. Их производят с открытыми и закрытыми уплотнениями.

Роликовый радиальный подшипник качения

Главный плюс роликов в сравнении с шарикоподшипниками заключается в увеличении порога воспринимаемых нагрузок. При этом все остальные характеристики практически не изменяются. Осевые нагрузки роликоподшипники не воспринимают. При значительной несоосности валов их устанавливать тоже не рекомендуется. С малыми аксиальными нагрузками роликоподшипники с бортами справятся. Характеристики радиальных подшипников роликового типа в зависимости от серии:

• Серия 2000. Предусмотрено вращение наружного кольца, но внутреннее прочно зафиксировано.
• Серия 12000. Аналог серии, но кольцо фиксируется только с одной стороны.
• Серия 32000. Предусмотрена возможность движения внутреннего кольца относительно внешнего и сепаратора.
• Серия 42000. Упор внутреннего кольца односторонний.
• Серия 92000. Роликоподшипники с приставными кольцами.

Радиальные двухрядные роликоподшипники

Этот тип радиального подшипника способен воспринимать нагрузки, направляемые вдоль и параллельно валу. Максимальная осевая нагрузка равна 25% от неиспользуемой перпендикулярной валу. Механизм можно использовать при значительных перекосах валов. От других моделей двухрядные роликоподшипники отличаются возможностью использования их при несоосности внутреннего и наружного колец до 2°.

Самые популярные серии этих изделий — 3500, 3600. В них ролики размещены по очереди с каждой стороны, а сепаратор изготовлен из латуни. Пользуются спросом модели 53500 и 53600. У них сепараторы стальные, а тела качения расположены друг против друга. Эти серии также могут выпускаться и с латунными сепараторами, но при этом к названию механизма будет приписана буква Л. Особенности производства двухрядных роликоподшипников:

• бывают с цилиндрической и конической посадкой;
• могут устанавливаться под закрепительную втулку;
• серии бывают с зазором и без него;
• практически во всех моделях присутствуют канавки и отверстия для введения жидкости.

Радиально-упорные подшипники

Этот конструктивный узел предназначен для того, чтобы принимать на себя нагрузку по оси и перпендикулярно валу. Величина максимального аксиального усилия определяется углом соприкосновения тел качения с дорожками. Самыми распространенными считаются упорные роликоподшипники и шарикоподшипники одно- и двухрядного типов. Реже для оборудования применяют четырехрядные механизмы. Конструктивные особенности узла:

• бывает полностью открытым или защищенным металлической шайбой, контактным уплотнителем;
• при наличии четырех контактов внутренние и внешние кольца являются разъемными;
• сепараторы бывают латунными, стальными, полиамидными.

Упорные шарикоподшипники

Используются для восприятия односторонних осевых и перпендикулярных усилий. Их осевая грузоподъемность возрастает с увеличением контактного угла. Он образуется между линиями, соединяющими точки взаимодействия шарика с дорожками качения. По ним комбинированные усилия передаются с одной дорожки на другую. При изготовлении сепараторов для упорных шарикоподшипников часто используют стеклонаполненный полиамид. На внутреннем или наружном кольце обязательно присутствует скос со стороны шариков.

Упорные роликоподшипники

В качестве тел качения в этих механизмах применяются конические ролики, за счет размещениях которых под определенным углом изделие сможет воспринимать серьезные комбинированные усилия. Единственный минус конических роликов — мало количество допустимых оборотов. Степень восприятия аксиальной нагрузки зависит от угла конусности. Чем он больше, тем больше изделие воспринимает осевые усилия.

Очень важно при установке соблюдать соосность. Перекосов для нормальной работы роликоподшипников быть не должно. В промышленности часто используют следующие типы изделий:

• Серия 7000. Способна воспринимать всю перпендикулярную и одностороннюю осевую нагрузку. Периодически во время эксплуатации нужно регулировать осевые зазоры.
• Серия 27000. Характеризуется большим углом контакта (не менее 200). Роликоподшипники этой серии тоже требуют периодической регулировки осевых зазоров.
• Серия 97000. Двухрядные роликоподшипники способны воспринимать сразу двухстороннюю осевую нагрузку. Осевой зазор регулируется с помощью шлифовки дистанционного кольца. Двухрядные роликоподшипники воспринимают на 70% больше усилий, чем однорядные.
• Серия 77000. Четырехрядные роликоподшипники разработаны для восприятия больших перпендикулярных и незначительных осевых нагрузок.

При выборе изделия обращайте внимание на диаметр, количество часов эксплуатации в определенных условиях, число оборотов и воспринимаемых усилий. В сложных условиях лучше использовать продукцию брендов FAG, INA, они зарекомендовали себя как производители надежных подшипниковых изделий.

О качестве радиально-шариковых подшипников качения

• О проекте
  • Главная
  • О проекте
  • Карта сайта
  • Вопрос-ответ
• Подшипники
  • Терминология
  • Классификация
    • Подшипники
    • Подшипники скольжения
    • Радиальные
    • Радиально-упорные
    • Упорные
    • Устройства линейного перемещения
    • Другие
  • Выбор
  • Рассчет
  • Монтаж
• Пресс-центр
  • Новости сайта
  • Интервью
  • Статьи
  • Мероприятия
  • Акции
• Обзор рынка
  • Производители
    • A&S Fersa Bearings
    • Asahi Seiko
    • Dinroll
    • FBJ
    • FKL
    • Harp
    • HIWIN
    • IBC
    • IKO
    • Koyo
    • Nachi-Fujikoshi
    • NSK
    • NTN SNR
    • SCHNEEBERGER
    • SKF
    • SpzGroup
    • THK
    • TimKen
    • ZKL
    • ВПЗ
    • ВПЗ
    • ГПЗ
    • ГПЗ-10
    • ГПЗ-2
    • ГПЗ-34
    • ЕПК
    • ЕПК Саратов
    • ЗПП
    • ИПЗ
    • КЗУП
    • КПК
    • МЗПС
    • МПЗ-11
    • Ролтом
    • СПЗ
    • ХАРП
    • Шестой ГПЗ
    • ШЗПИ
  • Серии
  • Рынок
• Купить
  • Поставщики
    • Ижевский подшипниковый завод
    • Курский завод упорных подшипников
    • Шестой Государственный Подшипниковый Завод
    • Шумихинский завод подшипниковых иглороликов
    • ЗАО «Вологодский подшипниковый завод»
  • Инжиниринг
• Библиотека
  • Каталоги
  • ГОСТ и ТУ
  • Видео
• Контакты
  • Обратная связь
  • Сотрудничество
  • Реклама на сайте
  • Вакансии
  • Ответственность

• О проекте О проекте
  • Главная
  • О проекте
  • Карта сайта
  • Вопрос-ответ
• Подшипники Подшипники
  • Терминология
  • Классификация Классификация
    • Подшипники
    • Подшипники скольжения
    • Радиальные
    • Радиально-упорные
    • Упорные
    • Устройства линейного перемещения
    • Другие
  • Выбор
  • Рассчет
  • Монтаж
• Пресс-центр Пресс-центр
  • Новости сайта
  • Интервью
  • Статьи
  • Мероприятия
  • Акции
• Обзор рынка Обзор рынка
  • Производители Производители
    • A&S Fersa Bearings
    • Asahi Seiko
    • Dinroll
    • FBJ
    • FKL
    • Harp
    • HIWIN
    • IBC
    • IKO
    • Koyo
    • Nachi-Fujikoshi
    • NSK
    • NTN SNR
    • SCHNEEBERGER
    • SKF
    • SpzGroup
    • THK
    • TimKen
    • ZKL
    • ВПЗ
    • ВПЗ
    • ГПЗ
    • ГПЗ-10
    • ГПЗ-2
    • ГПЗ-34
    • ЕПК
    • ЕПК Саратов
    • ЗПП
    • ИПЗ
    • КЗУП
    • КПК
    • МЗПС
    • МПЗ-11
    • Ролтом
    • СПЗ
    • ХАРП
    • Шестой ГПЗ
    • ШЗПИ
  • Серии
  • Рынок
• Купить Купить
  • Поставщики Поставщики
    • Ижевский подшипниковый завод
    • Курский завод упорных подшипников
    • Шестой Государственный Подшипниковый Завод
    • Шумихинский завод подшипниковых иглороликов
    • ЗАО «Вологодский подшипниковый завод»
  • Инжиниринг
• Библиотека Библиотека
  • Каталоги
  • ГОСТ и ТУ
  • Видео
• Контакты Контакты
  • Обратная связь
  • Сотрудничество
  • Реклама на сайте
  • Вакансии
  • Ответственность

• Главная
• Подшипники
• Классификация
• Радиально-упорные

Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия как радиальных нагрузок, т.е. нагрузок, действующих перпендикулярно оси вала, закреплённому в подшипниках, так и нагрузок, действующих вдоль оси вала в одном или в двух направлениях.

Порядок слов в названии подшипника подчёркивает, что, прежде всего, они предназначены для работы с радиальными нагрузками.

Также говорят об радиальных ( Радиальные подшипники) упорно – радиальных и упорных ( Упорные подшипники) подшипниках.

Независимо от названия, любой подшипник воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки, но в существенно разных объёмах.

Названия лишь подчеркивают, какая из нагрузок – радиальная или осевая (упорная), является основной. В данном разделе мы не будем делать особенного различия между радиально-упорными и упорно-радиальными подшипниками.

Конструкции и исполнения

Выбор типа, исполнения и пр. подшипника для конкретного механизма является сложной задачей. В её решении могут оказать существенную помощь методики и автоматизированные системы расчёта подшипников, которые предлагают компании – производители подшипников.

ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений» выделяет следующие типы радиально – упорных подшипников, таблица 1.

Таблица 1. ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений».

Типы радиально-упорных подшипников.

Тип подшипника

Обозначение по ГОСТ 3189-89

Радиально-упорные шарикоподшипники

Радиально-упорные шарикоподшипники имеют дорожки качения и бортики на внутреннем и наружном кольцах, смещённые относительно друг друга вдоль оси подшипника. Такая конструкция подшипника позволяет ему воспринимать нагрузки, действующие в радиальном и осевом направлениях.

Осевая грузоподъёмность радиально-упорного шарикоподшипника растёт с увеличением угла контакта. Угол контакта, α, — это угол между линией, соединяющей точки контакта шарика с дорожками качения, от которых нагрузка передаётся от одной дорожки качения на другую, и линией, перпендикулярной оси подшипника (рисунок РУ-1).

Наиболее распространёнными типами радиально-упорных шарикоподшипников являются:

· однорядные радиально-упорные шарикоподшипники (рисунок РУ-2);

· двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники (рисунок РУ-3);

· шарикоподшипники с четырёхточечным контактом (рисунок РУ-4).

Рисунок РУ-1. Конструкция радиально-упорного шарикоподшипника.

Радиально-упорные однорядовые шариковые подшипники

Рисунок РУ-2. Радиально-упорный однорядовый шариковый подшипник.

Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники

Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники – это обычно два однорядных радиально-упорные шарикоподшипники, установленные «спина к спине».

Но они могут быть выполнены заодно, с монолитными внутренним и внешним кольцом качения, на каждом из которых имеется по две дорожки качения (рисунок РУ-3).

Подшипник, показанный на рисунке РУ-3, способен воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в обоих направлениях.

Рисунок РУ-3. Двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник.

В общем случае имеется три схемы установки шариковых радиально-упорных однорядных подшипников на цапфе, рисунок РУ-4:

· О-образная, «спина к спине». Позволяет воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в обоих направлениях;

· Х-образная схема «лицом к лицу». Позволяет воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в обоих направлениях;

· схема «тандем». Позволяет воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в одном направлении. Используется для повышения жесткости подшипникового узла.

Рисунок РУ-4. Схема установки однорядных радиально-упорных шариковых подшипников на вал.

Радиально-упорные шариковые подшипники с четырёхточечным контактом

В шарикоподшипниках с четырехточечным контактом (рисунок РУ-5) используется два внутренних кольца и одно наружное. Подшипник является разъемным. Каждое кольцо воспринимает нагрузки в своём направлении. Угол контакта шариков с каждой из четырёх дорожек качения — 35°. Две дорожки расположены на внешнем кольце, ещё по одной дорожке расположено на внутренних кольцах. Один подшипник этого типа может заменить пару радиально-упорных шарикоподшипников, установленных по схеме «лицом к лицу» или «спина к спине». Обычно используются с латунными сепараторами, полученными механической обработкой.

Рисунок РУ-5. Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом.

Радиально-упорные роликоподшипники с коническими телами качения

Радиально-упорные подшипники с телами качения в виде усеченных конусов имеют конические ролики, направляемые бортом внутреннего кольца (рисунок РУ-6).

Такие подшипники имеют большую радиальную грузоподъемность, а также осевую грузоподъёмность в одном направлении.

Обычно устанавливаются на вал парами, для того, чтобы обеспечить грузоподъёмность в обоих осевых направлениях, т.е. также, как и однорядные радиально-упорные шарикоподшипники. При парной установке зазор между ними обеспечивается подбором расстояния по оси между внутренними или наружными кольцами двух смежных подшипников.

В силу того, что оба подшипника являются разъемными, имеется возможность независимого монтажа внутренних колец с сепараторами и наружных колец.

В зависимости от величины угла контакта, конические роликоподшипники делятся на три группы:

· с нормальным углом;

· со средним углом;

· с увеличенным углом.

Выпускаются двух- и четырехрядные конические роликоподшипники. Для данного типа подшипников в основном применяются сепараторы из стали, изготовленные штамповкой.

Рисунок РУ-6. Радиально-упорный конический роликовый подшипник.

Выпускаются двух- и четырехрядные конические роликовые подшипники, рисунки РУ-7, РУ-8.

Рисунок РУ-7. Радиально-упорный роликовый двухрядный подшипник (конический).

Рисунок РУ-8. Радиально-упорный роликовый четырехрядный подшипник (конический).

Такие подшипники предназначены для работы с осевыми нагрузками, действующими в обоих направлениях по оси.

Устройство колец и использование конических тел вращения позволяет обеспечить большие, чем в случае шарикоподшипников, площади пятна контакта между кольцами и коническими роликами. Поэтому роликовые радиально-упорные конические подшипники могут принимать как значительные радиальные нагрузки, так и значительные нагрузки вдоль оси вала.

Радиально-упорные подшипники с роликами бочкообразной формы

В таких подшипниках (рисунок РУ-9) используются тела качения бочкообразной формы. Кольца подшипника выполняются с дорожками качения, имеющим в разрезе изогнутую примерно по окружности форму, так, что при осевом смещении осей колец друг относительно друга тела вращения всё равно прилегают к поверхности дорожек качения колец.

Рисунок РУ-9. Радиально-упорный роликовый подшипник с роликами бочкообразной формы.

Такой подшипник внешне выглядит очень простым. При этом он компенсирует как радиальные нагрузки, так и осевые в обоих направлениях. При этом является самоустанавливающимся. Подшипник имеет компактные осевые размеры.

В устройствах, где ось изгибается под действием неравномерных радиальных нагрузок, или из-за разности температур на концах вала, такие подшипники снижают вибрации и обеспечивают малые потери на трение.

О классификации подшипников

Многообразие типов, исполнений, размеров делает систематизацию и классификацию подшипников сложнейшей задачей.

Основными ГОСТами, связанными с подшипниками, являются:

1. ГОСТ 520-2011. Подшипники качения. Общие технические условия (ISO 492:2002, NEQ
ISO 199:2005, NEQ).

Этот ГОСТ ссылается также на следующие стандарты по подшипникам качения:

ГОСТ 831, ГОСТ 832, ГОСТ 3478, ГОСТ 4252, ГОСТ 4657, ГОСТ 5377, ГОСТ 5721, ГОСТ 6364, ГОСТ 7242, ГОСТ 7634, ГОСТ 7872, ГОСТ 8328, ГОСТ 8338, ГОСТ 8419, ГОСТ 8545, ГОСТ 8882, ГОСТ 8995, ГОСТ 9592, ГОСТ 9942, ГОСТ 18572, ГОСТ 20531, ГОСТ 23179, ГОСТ 23526, ГОСТ 24696, ГОСТ 24850, ГОСТ 27057, ГОСТ 27365, ГОСТ 28428.

2. ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений.

Этот ГОСТ ссылается также на следующие стандарты по подшипникам качения:

ГОСТ 520-2002, ГОСТ 832-78, ГОСТ 3395-89, ГОСТ 3478-79, ГОСТ 4060-78, ГОСТ 5377-79, ГОСТ 5721-75

ГОСТ 7872-89, ГОСТ 24310-80, ГОСТ 24696-81, ГОСТ 24810-81, ГОСТ 24850-81, ГОСТ 28428-90.

Большое внимание стандартизации подшипников уделяет Международная организация по стандартизации – ISO.

Ряд ведущих производителей подшипников предлагают свои системы классификации, являющиеся расширением классификации ISO.

В качестве примера в таблице 2 приведены соответствия наименований, применяемых в РФ, и компаниями SKF, Швеция, FAG, Германия, для шарикоподшипников радиально-упорных однорядных со стопорной канавкой.

Таблица 2. Соответствия наименований шарикоподшипников радиально-упорных однорядных.

РФ, ГОСТ 3189-89

SKF, Швеция

FAG, Германия

Подшипники шариковые радиально-упорные — описание и размеры

Радиально-упорные шариковые подшипники используются для восприятия осевых и радиальных нагрузок. Восприятия осевой нагрузки зависит от угла между плоскостью центров шариков и условной прямой, проходящей через их центры. Этот угол носит название угол контакта. С его увеличением уменьшается радиальная грузоподъемность и возрастает осевая. Предназначены для восприятия комбинированных нагрузок (радиальных и осевых). Могут воспринимать чисто осевую нагрузку. Осевая грузоподъемность их зависит от угла контакта.

Основные констуктивные исполнения на примере подшипника 205:

• 36205 – угол контакта 12 градусов;
• 46205 – угол контакта 26 градусов;
• 66205 – угол контакта 36 градусов.

Скоростные характеристики радиально-упорных подшипников примерно соответствует показателям радиальных однорядных. При увеличении угла контакта снижаются частоты вращения, увеличивается односторонняя осевая нагрузка. Установка подшипников осуществляется на жестких двухопорных валах, между опорами которых небольшое расстояние. Также этот вид подшипников может использоваться в узлах, требующих регулирования радиального зазора во время монтажа или эксплуатации.

Радиально-упорные однорядные шариковые подшипники воспринимают осевую нагрузку только в одном направлении, поэтому они должны устанавливаться друг напротив друга, что обеспечивает восприятие осевой нагрузки в обоих направлениях. Радиально-упорные шарикоподшипники выпускаются неразъемными и могут использоваться в узлах, имеющих высокие частоты вращения. Способность к самоустановке таких подшипников не велика.

В универсальном исполнении радиально-упорные шарикоподшипники отлично подходят для комплектного монтажа. Они могут устанавливаться в произвольном порядке, но обязательно вплотную друг к другу. Такой монтаж подшипников позволяет достичь необходимого значения осевого внутреннего зазора, равномерное распределение нагрузки. При правильной установке радиально-упорных шарикоподшипников можно отказаться от использования прокладок.

Несоосность подшипника компенсируется недостаточно. При перекосах внутреннего и наружного колец относительно друг друга резко увеличиваются шум и вибрация. Внутренний зазор устанавливается после окончания монтажа подшипника в зависимости от его положения по отношению ко второму подшипнику.

Сепаратор радиально-упорных шарикоподшипников чаще всего изготавливается из стеклонаполненного полиамида. Это позволяет использовать их для установки в узлах, во время эксплуатации которых температура достигает 120 градусов. Сократить срок службы сепаратора могут присадки, содержащиеся в составе масла. Также на срок службы таких подшипников оказывает влияние старое масло. Для того, чтобы радиально-упорные шарикоподшипники служили как можно дольше, необходимо строго соблюдать сроки замены смазочных материалов.

Так как работа подшипников осуществляется на высоких скоростях, они постоянно должны находится под минимальной нагрузкой, так как инерция шариков и сепаратора, силы трения могут оказать на условия качения негативное воздействие, в результате чего шарики могут проскальзывать по дорожке качения.

Упорный шарикоподшипник

Относящийся к опорам качения упорный шарикоподшипник – это распространенная в современной механике деталь, предназначенная для восприятия исключительно осевой нагрузки. Двухрядные модели могут воспринимать разнонаправленные усилия вдоль оси, но при этом даже небольшой радиальный тип нагрузки им противопоказан из-за особенностей конструкции. Изделие применяется в узлах, работающих при относительно небольших нагрузках и невысокой частоте вращения.

Устройства и особенности упорных подшипников

Предназначенный для односторонней осевой нагрузки шарикоподшипник упорный однорядный состоит из тугого, устанавливаемого на вал и свободного, монтируемого в корпус, кольца. Между ними находятся шарообразные тела, обеспечивающие качение, а также сепараторы. Одинарный подшипник такого типа изготавливается разборным, что значительно упрощает его монтаж на вал и в корпус механизма. Свободное кольцо этих упорных деталей может иметь не только плоскую, но сферическую опорную поверхность. Такие шарикоподшипники могут компенсировать небольшой перекос вала относительно поверхности корпуса, на которую опирается узел вращения.

Раньше для сборки узла вращения с разнонаправленными осевыми нагрузками, применяли два упорных подшипника, которые монтировали по особой схеме. Такой тандем работал как единая опора и обеспечивал достаточную эффективность и надежность. Но эта система имела ряд важных недостатков, среди которых наиболее существенными можно считать удорожание узла, увеличение его габаритов и усложнение монтажа и обслуживания.

Сегодня для двухсторонних упорных нагрузок чаще используют упорные шарикоподшипники двухрядные, компактные и недорогие. У этих опор одно центральное тугое и два свободных кольца, каждое со своим комплектом шариков и сепараторов. Также как и однорядные модели, они могут использоваться лишь для упорных нагрузок. Конструкция этих изделий также разборная, для упрощения монтажа. Подшипник радиальный шариковый с двумя рядами тел качения не относится к опорам, используемым в узлах с высокой частотой вращения. Это ограничение связано с тем, что при серьезных центробежных нагрузках шарики таких опор могут покинуть дорожки, что вызовет разрушение опоры.

В тех узлах вращения, где кроме осевых сил присутствует радиально направленная нагрузка, применяют радиально упорные шарикоподшипники. Он упорных они отличаются распределением нагрузок внутри детали – комбинированная упорно-радиальная сила действует на шарики под углом и передается на дорожки с массивными бортами. Угол контакта тел качения с дорожкой – одна из важнейших характеристик такой опоры, так как от него зависит величина осевой или радиальной силы, с которой может работать деталь. Как правило, к материалам и точности упорно-радиальных изделий предъявляют особенно жесткие требования. Это связано с тем, что они работают при более высоких скоростях, а их конструкция на порядок сложнее, чем у обычных упорных.

Когда возникает вопрос, какую нагрузку воспринимают шарикоподшипники упорные того или иного типа, важно помнить, что компромисс недопустим и модели для работы с осевыми силами быстро разрушатся там, где к ним будет приложена радиальная нагрузка. Материал колец и сепараторов упорных деталей менее прочен чем упорно-радиальных – это обеспечивает некоторую экономию, в ущерб надежности. Для изготовления колец и тел качения применяют высокоуглеродные хромистые стали. Если нужно, чтобы кольцо обладало особым запасом прочности, его, как и шарик, изготавливают из особых сортов стали, из состава которых различными методами выводят неметаллические включения. Это обеспечивает высокую однородность металла и отсутствие в нем негативных внутренних напряжений.

Сепараторы упорных и упорно-радиальных подшипников обычно литые и массивные. Их изготавливают из следующих материалов:

• Латунь;
• Полиамид;
• Текстолит.

Наиболее прочные, но при этом и самые дорогостоящие модели выпускаются с латунными литыми сепараторами. Полиамид – отличный материал для опор, размер которых относительно невелик. Этот полимер очень стоек к истиранию, но имеет существенный недостаток – боится нагревания выше +120°С. Текстолит по своим эксплуатационным свойствам занимает промежуточную позицию между латунью и полиамидом и упорный шариковый подшипник с сепаратором из этого материала отлично показывает себя там, где нагрузки и температуры умеренны.

Применение упорных шариковых подшипников

Востребованы эти опоры в приборостроении, автомобильной индустрии и машиностроении. Часто их используют в домкратах, червячных и глобоидных передачах и вращающихся центрах металлообрабатывающих станков, системах сцепления, поворотных опорах. Следует учитывать, что с большими валами и серьезными нагрузками лучше себя показали роликовые модели, в которых нагрузка от тел качения к дорожкам колец передается не точечно, а вдоль линии.

Следует помнить, что срок службы упорного подшипника напрямую зависит не только от его качества, но и от того, насколько профессионально был проведен монтаж. Внутреннее тугое кольцо устанавливается на вал внатяг, что подразумевает максимально точный подбор изделия в соответствие со всеми допусками. Иногда при сборке особо точного узла берут несколько шт. одинаковых деталей и выбирают из них ту, которая максимально точно «сядет» на вал и в корпус.

Во избежание проблем в процессе эксплуатации нельзя использовать ударные методы воздействия, а также передавать нагрузку от кольца к кольцу через тела качения. Оптимальным способом установки является метод напрессовки при помощи специальных механических, гидравлических и пневматических прессов, равномерно воздействующих на монтируемое кольцо по всей его окружности. Также важно помнить, что, как и любой шариковый подшипник, упорные и упорно-радиальные изделия очень требовательны к соблюдению чистоты при установке и в процессе эксплуатации, а также к качеству смазки.