Устройство подшипника - как работают шарики и ролики? Подшипник в разрезеУстройство подшипника - как он устроен?Идея создания колёсного подшипника настолько же древняя, насколько, наверное, и само колесо. А всё благодаря тому, что подшипник обеспечивает способность свободного качения без каких-либо разрушительных последствий износа и трения во время движения. В данной статье будут определены и обсуждены отдельные элементы подшипника. Также мы рассмотрим и виды подшипников. Независимо от того какой формы и какого типа тот или иной подшипник, все они служат одной основной цели, а главным компонентом в них являются ролики, шарики и цилиндрики. Что такое подшипник?Подшипник – это изделие, которое поддерживает вал, ось, а также любую другую подвижную конструкцию, которое обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение с минимальным сопротивлением, что передаёт нагрузку от движущегося узла на другие элементы конструкции. Но не всем известно о том, что подшипники вокруг нас повсюду, как в быту, так и во всех промышленных отраслях. И тем более далеко не всем известно насколько важно диагностировать состояние подшипников, правильно их выбирать, монтировать и обслуживать. Зачастую, именно неправильная установка подшипника способствует его неожиданному выходу из строя и как следствие – авария, если подшипник колёсный или ступичный. Так же и на промышленном производстве могут возникнуть опасные аварийные ситуации, из-за нефункционирования такой, казалось бы, маленькой и незначительной детали, как подшипник. Например ситуация, возникшая в связи перебоями в вентиляции на опасных производствах. Виды и типы подшипниковШарикоподшипники Главной отличительной особенностью устройства шариковых подшипников являются сами шарики, естественно. Это самый распространённый вид подшипников. Они часто используются в автомобилях, электродвигателях, инвентаре для спорта и бытовой технике. Основатель немецкой компании «FAG», производящей шариковые и роликовые подшипники, изобрёл технологию массовой обработки шаров. Так как их сферическая форма позволяет шарикам вращаться свободно во всех возможных направлениях, они имеют возможность обработки как радиальных так и осевых нагрузок. Но, в силу своей идеально круглой формы у таких шарикоподшипников очень маленькая площадь контакта. В силу такой особенности их применяют в тех местах автомобиля, где нагрузка самая маленькая, а также они не подлежат сильному давлению и ударам с толчками от воздействий, обусловленных дорожным покрытием. Если возникает необходимость применения шариковых подшипников для больших нагрузок, тогда подразумевается увеличение диаметра шарика, в следствии чего подшипник конструктивно в разы увеличивается в размерах пропорционально диаметрально. Роликовые подшипники Такие механизмы сконструированы из деталей цилиндрической формы, имеющих идентичный диаметр по всему их периметру. Любая нагрузка, что оказывается на них радиально, распространяется по наиболее широкой точке контакта, чем у шариковых подшипников, поэтому они прекрасно подходят для многих тяжёлых эксплуатационных условий. Недостатки прямых роликовых подшипников выражены их формой. Она не позволяет им принимать на себя серьёзные осевые нагрузки. В узлах подшипников с небольшим диаметром вала используются прямые роликоподшипники, которые зачастую используются в труднодоступных местах, например, как коробка передач. Конические подшипники Данные механизмы состоят из роликов, но в отличие от предыдущих цилиндрических, ролики имеют конусообразную форму. Конические ролики в подшипниках необходимы для принятия на себя высокой радиальной или осевой нагрузки. Также они способны выдерживать мощные удары. Такие подшипники зачастую применяются внутри колёсных ступиц. Некоторые автомобильные производители используют зеркальное расположение двух подшипников в одном, то есть конические ролики обращены в противоположные стороны. Устройство, состав, детали и элементы подшипникаОбойма является металлическим кольцом с гладкой внешней и внутренней, по которой происходит вращение, поверхностью. Наружная обойма подшипника в автомобилях современности всё чаще играет роль ступицы, что означает замену всего узла подшипника, а не того подшипника, который, как всем нам уже привычно, должен быть запечатан внутри неё. Если Вы столкнулись с составным подшипником, в состав которого входит внутренняя обойма и сепаратор с шариками, отдельная наружная обойма и сальник, то есть такие люди, которые могут упростить замену, не демонтируя наружной обоймы, запрессованной в ступицу. Повторное использование старой обоймы категорически запрещено, даже в том случае, если она находится в прекрасном состоянии, на первый взгляд. Вы корректно это не определите на глаз, а с ресурса нового подшипника просто снимите половину таким поступком. Вышедший из строя старый подшипник означает тот факт, что все его элементы износились вышли из строя. Сепаратор подшипника – это специальная обойма своеобразной формы. Она имеет перфорацию по всей площади составляющих элементов подшипника – роликов и шариков. Это своеобразная клетка, которая представляет собой внутреннюю поверхность с вращающимися подшипниками. Подшипниковые сепараторы, как правило, отдельно приобрести нельзя, ведь они являются основой подшипника. Сальник подшипника – это прокладка из закалённой резины кольцеобразной формы. Сальник ещё имеет своё второе неправильное название – пыльник. Он предназначается для того, чтобы закрывать ту часть подшипника, из которой может вытечь смазка или попасть вода. А ведь пыльник подразумевает только защиту от пыли. Эти уплотнительные элементы также подвергаются износу со всеми остальными частями подшипника, поэтому они также должны заменяться вместе со всем. Если в Вашем автомобиле подшипник или целый подшипниковый узел с отсутствием резинового уплотнителя или он не поставляется в комплекте, советуем приобрести его отдельно и заменить. Ступица колеса представляет собой литой или выкованный металлический элемент, к которому крепится автомобильное колесо. Колёсные подшипники находятся, как правило, в самой ступице колеса, это обеспечивает ему свободное вращение вокруг своей оси. Такие подшипники зачастую называют ступица-подшипник. Такие подшипники продаются только в коллаборации со ступицей, то есть целым узлом, что облегчает замену и исключает неправильную установку. Смазка подшипников – это высокотехнологичный продукт на нефтяной или синтетической основе, который предназначается для смазывания подшипниковых поверхностей в местах постоянного сильного трения. В отличие от моторного и трансмиссионного масел, эта смазка не теряет своей густоты и вязкости даже при экстремальных температурах. В силу своей сильной вязкости не предназначается для работы на поверхностях с минимальными зазорами. Во время выполнения работ по ремонту должна использоваться исключительно чистая смазка. Если она была оставлена на хранение на открытом воздухе в открытой банке, то пыль и грязь осядут на ней, как на магните. А слой из таких инородных микротел – очень большая угроза для нового подшипника. В чём разница между колёсным и ступичным подшипниками?Немного сложно воспринимать на слух всю терминологию подшипников. Да, мы согласны, но зато видны различия между полноприводнысм, заднеприводными и переднеприводными автомобилями. Всё зависит от того, какие колёса являются ведущими. Так, например, подшипники для ведущих колёс называются ступичными, независимо от того, какой привод в автомобиле. Эти подшипники вмонтированы на ступицу вала, который вращает внутреннюю ось подшипника. Подшипники на ведомых же осях, будь то задняя или передняя, называются колёсными. Они установлены между колёсной ступицей и обычным валом большого рычага. Автомобили с полным приводом оснащаются четырьмя ступичными подшипниками. Но вот интересно то, что независимо от того какой подшипник необходим колёсный или ступичный, подразумевается одна и та же деталь. Замена подшипникаПроизвести замену ступичного подшипника можно как своими руками, так и на специализированных станциях технического обслуживания. Но скажем сразу, что особой сложности в данной процедуре нет и собственноручная замена будет финансово оправданной и не сильно затратной по времени. Итак рассмотрим замену подшипника на примере передней ступицы автомобиля. Полезно знать! Замену подшипника можно произвести даже без съёмника ступицы. А ведь это прекрасно облегчает задачу, ведь в конце замены не нужно будет делать сход развал, потому что он попросту не собьётся. 1. Сначала прибегаем к помощи домкрата и поднимаем переднее колесо. Затем обычным накидным ключом откручиваем гайку с гранаты и болты с самого колеса. Если гайка слишком затянута или поедена коррозией, при её откручивании Вы можете столкнуться с некоторыми проблемами. Для того, чтобы она поддалась, нужно её слегка просверлить сбоку до резьбы. Затем зубилом, желательно тупым, раскройте. Вот гайка и с лёгкостью открутилась. 2. Итак, болты и гайки сняты, принимаемся за демонтаж колеса. Важно! Чтобы автомобиль не соскочил с домкрата, подложите под его днище крепкие пеньки. Колесо сняли, приступаем к отделению шаровой от передней стойки. 3. Открутите два болта на 17 и аналогичные болты с тормозного суппорта. Болты открутили, детали расслабили, хорошо. Далее следует потянуть стойку и с лёгкостью вытащить гранату со ступицы. 4. После этого снимите тормозной диск, аккуратно сбивая молотком, ударяя по его краям, одновременно прокручивая. Затем сбейте зубилом обойму подшипника. 5. После проверьте состояние ступицы, чтобы убедиться в том, не стоит ли проводить её замену. Ведь подшипник на испорченной ступице будет совсем слабо держаться или не держаться совсем и колесо будет разболтано. 6. Седло подшипника тщательно протрите до блеска и вставьте стопорное кольцо. Теперь можно и новый подшипник вставить. Вставляйте и ровняйте подшипник в ступичное седло, совершив несколько несильных ударов молотком по кругу. Затем возьмите крепкий металлический штырь и наставьте его на внутреннюю обойму подшипника. Сильными ударами вбейте её в ступицу и вставьте штопор. Осталось лишь вставить гранату в ступицу. 7. Затяните гайку на гранате, только без шайбы, тем самым образом затягивая ступицу в подшипник. Открутите гайку и подложите теперь шайбу. Теперь гайки можно затягивать достаточно туго и крепко. 8. Сборка происходит в противоположной разбору последовательности. Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте. Была ли эта статья полезна?Да Нет auto.today Виды, назначение и обозначения подшипниковОбозначения подшипников сегодня крайне активно используются в различных сферах современного производства, ведь это абсолютно незаменимая деталь, которая сегодня применяется в преимущественном большинстве самых разнообразных механизмов и узлов. На сегодняшний день их повсеместно используют во всем, начиная от миниатюрной техники бытового назначения и заканчивая огромными механизмами, использующимися в промышленном производственном оборудовании. Ни одно современное предприятие, промышленный комплекс или же производственное объединение не может не использовать те или иные обозначения подшипников и сами изделия, которые при этом имеют ограниченный срок службы, и единственной причиной такого явления является то, что им просто нет какой-то конкретной альтернативы. В связи с этим бесперебойность и активность работы различных предприятий, а значит, и их экономическая эффективность непосредственно зависят от того, насколько своевременно поставляются и ставятся такие изделия в случае их износа. История
Не все правильно понимают старую поговорку, говорящую о том, что все новое представляет собой просто давно забытое старое. Это бессмертное высказывание вполне подходит практически под любые современные технологии, и в частности, это касается подшипника, несмотря на то, что с тех времен, как появились первые обозначения подшипников, прошел уже огромный эволюционный путь, и изначально такие изделия выглядели далеко не так, как их сегодня представляют многие. Если совсем глубоко окунаться в историю, то начать стоит с 3500 года до н.э., когда жители Древнего Египта использовали, хоть и достаточно примитивные, но в то же время для своего времени крайне эффективные опорные подшипники, в которых, правда, на тот момент еще не использовались шарики. Приблизительно в 700-м году до н.э. кельты уже прекрасно знали и достаточно активно использовали изделия, которые в наше время обозначения подшипников именуют как цилиндрические устройства качения. Следующий шаг – 330 год до н.э., в котором один из известнейших инженеров Древней Греции Диад смог создать полноценную осадную машину, одним из основных элементов которой были достаточно примитивные подшипники. Данная машина представляла собой полноценный массивный таран, который мог без труда передвигаться при помощи роликовых направляющих. Именно так на практике был показан принцип, который несет в себе любой шариковый подшипник качения, то есть трение скольжения получилось заменить трением качения, благодаря чему машина смогла без труда выполнять поставленные перед ней задачи, используя гораздо меньше силы. В 1490 году Леонардо да Винчи изобрел первый в мире чертеж подшипника качения. Стоит отметить тот факт, что данное изобретение вызвало самый настоящий фурор в кругах специалистов, но на самом деле с течением времени многие поняли, что на тот момент такому изделию просто не находилось практического применения. В 1794 году произошло первое патентование подшипника качения, который является аналогом современного устройства. К сожалению, использованию этого образца на практике тоже не суждено было состояться, потому что для того, чтобы полноценно реализовать данную идею, нужно было иметь другие технические возможности, так как использование ручной полировки не позволяло добиться соответствующих результатов. В 1839 году ученый из Америки по имени Исаак Бэббит изобретает специализированный сплав, с помощью которого начали производиться шарики, которые дальше включал в свой состав полноценный роликовый подшипник качения. Данный сплав включал в свой состав медь, сурьму, свинец и олово. Далее произошел настоящий прорыв в области обоснованных с технической точки зрения конструкций подшипника, и преимущественное большинство из них, естественно, было запатентовано. В 1853 году Филлип Мориц Фишер конструирует первый в истории педальный велосипед, механизмы которого содержали в себе специализированный роликовый подшипник. Последним действительно значимым для запуска повсеместного распространения и использования таких изделий событием стало то, что Фридрих Фишер создал в 1883 году машину, при помощи которой осуществлялось шлифование шариков, изготовленных из закаленной стали. При этом стоит отметить тот факт, что данная машина позволяла получить такой высокий уровень шлифования, который ранее был просто недостижим. За счет создания данной машины появился знаменитый на весь мир швейнфуртский подшипниковый завод, а в дальнейшем подобные изделия уже начали применяться практически повсеместно. С тех пор непрерывно осуществлялось совершенствование технологий огромными темпами – закупалось более точное оборудование, начал проставляться номер подшипника, разрабатываться определенные стандарты производства. В конце концов мы видим знакомое многим изделия, без которого в наши дни практически невозможно представить себе современное производство. Самыми востребованными и популярными в наше время можно назвать подшипники скольжения и качения, поэтому в данной статье мы разберем именно их использование. Подшипники каченияОсновным принципом данного подшипника является применение силы трения качения. Такое изделие имеет конструкцию, которая составляется из двух металлических колец с желобом, между которыми размещаются ролики, иглы или шарики, фиксирующиеся внутри сепаратора, размещенного между кольцами. Стоит отметить, что можно найти не один номер подшипника, предусматривающий возможность отсутствия сепаратора в его конструкции. В чем их различия?
Современные подшипники качения принято классифицировать по нескольким основным признакам:
ПреимуществаСуществует целый ряд достоинств, которыми выгодно отличаются такие подшипники. ГОСТ устанавливает достаточно жесткие нормы производства таких изделий, соответствие которым должно обеспечивать следующие преимущества:
Минусы
При этом нельзя не сказать о том, что даже обозначение импортных подшипников такого типа предусматривает наличие у них определенных недостатков, а именно:
Подшипники скольженияОбозначение подшипников по ГОСТ говорит о том, что устройства скольжения представляют собой корпус с отверстием, внутри которого находится смазочное приспособление и специализированная втулка, изготовленная из антифрикционного материала. Вращение вала осуществляется за счет зазора, предусмотренного между ним и отверстием. Стоит отметить тот факт, что расчету данного зазора уделяется особенное внимание, так как в противном случае просто не удастся обеспечить действительно эффективную работу данного изделия. Именно поэтому обозначение подшипников SKF и лого других крупнейших мировых производителей, как минимум, позволяет быть уверенным в том, что их характеристики соответствуют изделиям высокого уровня и не дадут сомневаться в эффективности применяемых изделий. Трение скольжения в подобных изделиях разделяется на несколько основных категорий:
В зависимости от типа используемого изделия может использоваться пластичная, жидкая, газообразная или же твердая смазка. Классификация
Классификация таких изделий осуществляется в зависимости от следующих признаков:
Преимущества
Если говорить об основных достоинствах таких изделий, всего их можно выделить несколько:
НедостаткиПри этом, естественно, у таких изделий есть и некоторые минусы:
Маркировка
Все изделия, которые изготавливаются на территории России, должны в обязательном порядке маркироваться производителями, причем устанавливается обозначение подшипников по ГОСТ. В маркировку любого современного подшипника входит семь цифр главного обозначения, а также несколько дополнительных знаков, которые располагаются слева или же справа от основного обозначения. При этом стоит отметить тот факт, что от основного дополнительная маркировка слева всегда должна отделяться дефисом, в то время как справа находится буквенное обозначение подшипников. При этом знаки в любом случае должны читаться только слева направо. Левые знаки, которые включает в себя обозначение подшипников на чертеже, содержат в себе следующее:
Справа же указывается следующее:
Диаметры
Если речь идет об обозначении диаметров, размер которых составляет не более 10 мм, то в таком случае рассматривается значение номинального диаметра, и единственным исключением здесь являются подшипники, имеющие отверстия с диаметром в диапазоне 0.6-2.5 мм, обозначение которых осуществляется дробным числом. В остальных ситуациях, если диаметр имеет дробное значение, то в таком случае обозначение будет иметь округленное до целого, в то время как на втором месте в обозначении данного изделия ставится цифра «5». Подшипники, диаметр отверстия которых составляет 10, 12, 15 или же 17 мм, в своем обозначении диаметра имеют числа 00, 01, 02 или же 03 соответственно. Если же это отверстие, размер которого находится в диапазоне от 10 до 19 мм, но при этом не входит в перечисленный выше список, то в таком случае изделие обозначается ближайшим числом из вышеперечисленного, а в третьей позиции маркировки ставится цифра «9». Если диаметр отверстия составляет 22, 28, 32 или же 500 мм, то в таком случае им указываются дробные значения. К примеру, изделие с диаметром 22 мм может иметь обозначение «602/22». Если диаметр отверстия имеет целое или дробное число, не кратное пяти, то в таком случае они обозначаются в виде округленных до целого числа частных от деления настоящего диаметра на 5. При этом основное обозначение таких изделий включает в себя на третьем месте цифру «9». Внутренний диаметр подшипников, имеющий отверстие более 500 мм, имеет обозначение, которое полностью совпадает с указанным значением диаметра отверстия, рассчитанного в миллиметрах. Помимо всего прочего, указывается размерная серия подшипника, которая включает в себя сочетание серий ширин и диаметров для определения точных габаритов. fb.ru ГОСТ 2.420-69 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Упрощенные изображения подшипников качения на сборочных чертежах (с Изменениями N 1, 2), ГОСТ от 14 октября 1969 года №2.420-69ГОСТ 2.420-69 Группа Т52 Единая система конструкторской документации УПРОЩЕННЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯНА СБОРОЧНЫХ ЧЕРТЕЖАХ Unified system for design documentation.Simplified representation of rolling bearings onassembly drawings МКС 01.100.20 Дата введения 1971-01-01 Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР от 14 октября 1969 г. N 1119 дата введения установлена 01.01.1971 г. Издание (декабрь 2010 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в марте 1981 г., апреле 1998 г. (ИУС 6-81, 7-98) 1. Настоящий стандарт устанавливает правила упрощенного изображения подшипников качения в осевых разрезах и сечениях на сборочных чертежах изделий всех отраслей промышленности.Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1797-79.(Измененная редакция, Изм. N 1). 2. Подшипник изображают, как правило, без указания типа и конструктивных особенностей, в соответствии с его конфигурацией сплошными основными линиями по контуру.На изображении проводят сплошными линиями крест, как показано на черт.1. Черт.1. Изображение подшипникаЧерт.1 (Измененная редакция, Изм. N 2). 3. При необходимости указания на сборочном чертеже типа подшипника в контур подшипника вписывают условное графическое обозначение по ГОСТ 2.770-68.Примеры упрощенных изображений подшипников без указания конструктивных особенностей приведены в табл.1. Таблица 1
(Измененная редакция, Изм. N 1). 4. При необходимости указания конструктивных особенностей подшипника следует руководствоваться изображениями, приведенными в табл.2 Таблица 2
5. Упрощенное изображение подшипника на чертеже должно соответствовать его рабочему положению в сборочной единице. 6. Упрощенное изображение подшипника на сборочном чертеже, содержащее сведения о конструктивных особенностях подшипника, должно состоять из упрощенных изображений, приведенных в табл.1 и 2.Пример упрощенного изображения радиального шарикоподшипника с односторонним уплотнением приведен на черт.2. Черт.2 - Пример упрощенного изображения радиального шарикоподшипника с односторонним уплотнениемЧерт.2 Пример упрощенного изображения радиального шарикоподшипника с двумя защитными шайбами приведен на черт.3. Черт.3 - Пример упрощенного изображения радиального шарикоподшипника с двумя защитными шайбамиЧерт.3 Пример упрощенного изображения радиально-упорного роликоподшипника приведен на черт.4. Черт.4 - Пример упрощенного изображения радиально-упорного роликоподшипникаЧерт.4 7. При изображении подшипника в разрезе или сечении по правилам ГОСТ 2.109-73 допускается половину разреза (относительно оси вращения) изображать контуром с крестом посредине (черт.5). Черт.5 - Изображение подшипника в разрезе или сеченииЧерт.5 (Измененная редакция, Изм. N 2).Электронный текст документаподготовлен АО "Кодекс" и сверен по:официальное издание Единая система конструкторскойдокументации. Правила выполнениячертежей различных изделий.: Сб. ГОСТов.М.: Стандартинформ, 2011 docs.cntd.ru Устройство и виды подшипников - F&F GmbHПринцип конструкции колесных подшипников не менее стар, чем принцип самого колеса. Со времен первого колеса стоял вопрос – как обеспечить его свободное вращение и защитить от разрушительного воздействия износа в процессе движения под нагрузкой. В этой статье мы рассмотрим основные виды подшипников, отдельные их компоненты и различия между подшипниками «колесным» и «ступичным». Но независимо от формы и типа подшипника все они выполняют единую цель, а их главным компонентом являются ролики, цилиндры и шарики. Основные виды подшипников и их назначениеШариковые подшипникиОдни из наиболее распространенных типы подшипников в которых используются сферические тела качения – шарики. Широко применяются в автомобилестроении, электродвигателях, бытовой технике и т. д. Впервые массовую обработку шаров и, соответственно, возможность массового производства данного вида подшипников предложила компания FAG. Благодаря сферической форме тел качения возможно их вращение в любом направлении. Многие из видов шариковых подшипников способны воспринимать и радиальные нагрузки, с приложение веса сверху, и осевые, в сторону силы. Тем не менее, все виды шариковых подшипников характеризуются малой площадью контакта, которая напрямую зависит от размера шариков. Поэтому они применяются преимущественно в тех узлах машин и оборудования, на которые не приходятся большие нагрузки, отсутствует сильное давление и ударные воздействия. Использование шариковых подшипников для узлов, рассчитанных на большие нагрузки требует увеличение диаметра сферического тела, соответственно увеличивается и конструктивный размер изделия. Цилиндрические роликовые подшипники
Увеличенное пятно контакта обеспечивает стойкость к радиальным, но уменьшает стойкость к осевым силам. Поэтому у данного вида подшипников и их назначения нет возможности использования в узлах подвергаемых большим осевым нагрузкам. Широко применяется в подшипниковых узлах с малым диаметром вала, труднодоступных местах, например, коробках передач. Роликовые конические подшипникиТела качения данного типа подшипников представляют собой ролики конической формы. Благодаря этому значительно повышается стойкость к радиальной или осевой нагрузкам, а также к высоким ударным воздействиям. Наиболее часто назначением подшипников данного типа является монтаж внутри ступицы колеса. Распространенным конструктивным решением является совместное расположение двух конических подшипников в одном узле с зеркальным расположением конических роликов. Конструкция и элементы подшипниковОсновой классификации подшипников является форма тела качения, но существенная разнится и конструкция других элементов. ОбоймаМеталлическое кольцо с высокоточной, прецизионной обработкой наружной и внутренней поверхностей. Конструктивные внутренние элементы подшипника окружены обоймой, которая и обеспечивает вращение. Часто роль наружной обоймы играет корпус или ступица, где имеются соответствующие проточки под тела качения. В этом случае подшипник, чаще всего, меняется вместе со всем узлом. Нередко применяются составные подшипники, которые состоят из внутренней обоймы и сепаратора со сферическими телами качения, сальника и наружной обоймы. В этом возможна замена подшипника без наружной обоймы запрессованной в ступицу. При этом следует принять во внимание, что использование старой обоймы не всегда целесообразно и может повлечь уменьшение ресурса работы нового подшипника. Далеко не все дефекты заметны при осмотре, а преждевременный выход из строя обоймы влечет за собой выход из строя всего узла.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В данном типе подшипников тела качения имеют цилиндрическую форму, что позволяет равномерно распределять радиальную нагрузку по широкому пятну контакта. Благодаря этому они оптимально подходят для некоторых тяжелых условий эксплуатации. Изобретателем одним из наиболее широко используемых типов – игольчатых роликовых подшипников, является компания INA.
Сепаратор
Литой или кованный элемент, к которому крепится автомобильное колесо. Как правило, подшипники колес находятся внутри ступицы и обеспечивают свободное их вращение вокруг оси. В зависимости от вида подшипников и их назначения могут называться ступичными или ступицей в сборе (ступица-подшипник). Поставляются они, чаще всего, в сборе со ступицей, что позволяет производить замену без помощи пресса, исключая неправильный монтаж.
 Рис.1. |
При необходимости указания на сборочном чертеже типа подшипника вписывают условное графическое обозначение по ГОСТ 2.770-68.
Примеры упрощенных изображений подшипников без указания конструктивных особенностей приведены в таблице 1.
При необходимости указания конструктивных особенностей подшипника следует руководствоваться изображениями, приведенными в таблице 2.
Упрощенное изображение подшипника на чертеже должно соответствовать его рабочему положению в сборочной единице.
Упрощенное изображение подшипника на сборочном чертеже, содержащее сведения о конструктивных особенностях подшипника, должно состоять из упрощенных изображений, приведенных в таблицах 1 и 2.
Пример упрощенного изображения радиального шарикоподшипника с односторонним уплотнением приведен на рис.2.
Пример упрощенного изображения радиального шарикоподшипника с двумя защитными уплотнениями приведен на рис.3.
Пример упрощенного изображения радиально-упорного роликоподшипника приведен на рис.4.
При изображении подшипника в разрезе или сечении по правилам ГОСТ 2.109-73 допускается половину разреза (относительно оси вращения) изображать контуром с крестом посредине (рис.5).
|
|
|
|
Рис.2.
Рис.3.
Рис.4.
Рис.5.weldworld.ru
Виды подшипников | Помощник слесаря
В мире насчитывается около 100 000 наименований и модификаций подшипников. Производством подшипников разного качества и стоимости занимается более 1000 заводов под разными торговыми марками. По основным конструктивным особенностям и направлению восприятия нагрузки (соответственно ГОСТ) подшипники условно делятся на 11 типов. Классификация по ISO несколько отличается.
Классификация и описание подшипников.
1. Радиальные однорядные шариковые подшипники.
Это тип подшипника, у которого самый широкий спектр применения. Рассчитан на восприятие радиальной нагрузки. Выдерживает небольшие осевые нагрузки. Этот тип подшипника имеет хорошие скоростные качества, но плохо работает при возникновении перекоса валов. Внутренний диаметр может быть от миллиметра (наручные часы) до метра. Нагрузочная способность радиального шарикового подшипника по сравнению с другими типами аналогичного габарита небольшая.
Мировыми лидерами по выпуску качественного шарикового подшипника считаются компании NSK (Япония) і SKF (Швеция). В Украине производством радиальных шариковых подшипников занимаются Винницкий и Харьковский подшипниковые заводы.
2. Радиальные двухрядные шариковые подшипники.
Прототипом этого подшипника является однорядный шариковый
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. Этот тип широко применяется в сельхозтехнике и других отраслях промышленности, где применяются длинные и тонкие валы при небольших нагрузках. В 1907 году этот тип изобрел основатель шведской компании SKF Свен Вингквист. Подшипник назывался VOLVO (в то время это название принадлежало SKF). Этим изобретением Свен Вингквист разрешил проблему передачи мощности от одной паровой машины на ткацкие станки по всему цеху. В Украине этот тип ограниченных типоразмеров изготавливают на Харьковском подшипниковом заводе.
3. Радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами.
Телом качения в этом типе является ролик. Площадь взаимодействия с внешней и внутренней обоймами намного больше, чем в шариковых подшипниках. Как следствие, роликовые подшипники имеют большую нагрузочную способность. Конструктивным недостатком этого типа считается полное отсутствие восприятия осевой нагрузки и при работе с перекосом валов подшипник выходит из строя за короткий промежуток времени. Второй недостаток данной конструкции – плохая работа при больших скоростях вращения. В механических узлах этот тип применяется в паре с другими типами подшипников, которые принимают осевую нагрузку на себя. Радиальные роликовые подшипники используются при малых скоростях вращения и высокой радиальной нагрузке. В Украине этот тип не производится, кроме специализированной номенклатуры на Харьковском подшипниковом заводе для железнодорожного транспорта.
4. Двухрядные сферические роликовые подшипники.
Конструкция двухрядного сферического роликового подшипника объединила в себе все наилучшие технические характеристики двухрядного шарикового подшипника и цилиндрического роликового подшипника. Внутрення поверхность внешней обоймы – сферическая, что позволяет компенсировать перекосы валов. Тело качения – ролик сферической формы. Подшипник хорошо работает при больших радиальных неравномерных нагрузках. Эта конструкция широко применяется в таких отраслях, как металлургия, горнодобывающая промышленность, тяжелое машиностроение. Бесспорным мировым лидером по производству этого типа подшипников являются компании SKF (Швеция) и TIMKEN (США). Компания SKF несколько лет назад запатентовала новую разновидность роликового сферического тороидального подшипника CARB, главной особенностью которого является возможность работы при наличии осевой нагрузки. В Украине подшипники этого типа не производятся. Лидером в странах СНГ по объему производства и качества роликовых сферических подшипников является Минский подшипниковый завод.
5. Игольчатые подшипники.
Этот тип – аналог радиальных роликовых подшипников. Главное отличие – намного большее соотношение длины ролика и его диаметра (иголка). Восприятие нагрузок — такое же, как и у роликового подшипника. Главное преимущество этого типа – небольшие габариты. В механических узлах, где нет больших радиальных нагрузок и отсутствуют радиальные нагрузки – рекомендуется использование именно этого типа. При этом, габариты узла можно уменьшить в несколько раз. Игольчатые подшипники широко применяются в полиграфии, конвейерных и фасовочных машинах, автомобилестроении. Мировым лидером по производству игольчатых подшипников можно считать немецкую компанию INA (Shafleer Group). В Украине игольчатые подшипники не производятся.
6. Радиальные роликовые подшипники с витыми роликами.
Малочисленный тип подшипников. Это аналог цилиндрических роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами. Отличие состоит в наличии спиральной канавки для смазки на теле вращения (ролика) и применении специальных сталей и термообработки во время их производства. Эти подшипники применяются в металлургии при работе в тяжелых и сильно загрязненных условиях.
7. Радиально-упорные шариковые подшипники.
По своей конструкции радиально-упорные шариковые подшипники похожи на радиальные шариковые подшипники. Главное отличие этого типа – это возможность и необходимость одновременной работы при осевой и радиальной нагрузке. Без одновременного наличия обеих нагрузок работа подшипника невозможна. Эта конструкция обладает такими же скоростными характеристиками, как и обычный радиальный шариковый подшипник. Для одновременной работы при осевых нагрузках с разных сторон, подшипники объединяются в группы (дуплексы, триплексы). Этот тип широко применяется в автомобилестроении, производстве станков.
8. Конические роликовые подшипники.
Изобретателем этого типа (в начале прошлого века) был американский 
инженер Генри Тимкен, основатель компании TIMKEN. Эта конструкция подшипника способна одновременно воспринимать большую радиальную и одностороннюю осевую нагрузку (для одиночной установки). Желательна работа при одновременном наличии обеих нагрузок. Тело качения в подшипнике – конический ролик. Уже 100 лет компания TIMKEN является ведущим производителем конических роликовых подшипников в мире. Широкое применение эта конструкция нашла в металлургии и тяжелом машиностоении. В Украине конические роликовые подшипники в ограниченной номенклатуре производятся на Луцком подшипниковом заводе (СКФ-Украина).
9. Упорные шариковые подшипники
Упорные шариковые подшипники рассчитаны на работу при осевой нагрузке. Наличие радиальной нагрузки недопустимо. У этой конструкции подшипников прекрасные скоростные качества, но невысокая нагрузочная способность. В Украине упорные шариковые подшипники не производятся.
10. Упорные роликовые подшипники
В отличии от упорных шариковых подшипников телом 
качения в этой конструкции является ролик. 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. Основные отрасли использования – металлургия, горнодобывающая промышленность, энергетика. В Украине упорные шарикоподшипники не производятся.
11. Шарнирные подшипники.
У этого типа подшипника нет тела качения. При работе не происходит кругового вращения. Широкое применение эта группа подшипников нашла в автомобилестроении. Основной производитель шарнирных подшипников на территории СНГ – Саратовский подшипниковый завод.
informationsunami.ru
Конструирование подшипниковых узлов.
Конструирование подшипниковых узлов
Работоспособность подшипников качения зависит не только от правильного их подбора, но и от рациональности конструкции подшипникового узла и его элементов – сопряжение поверхностей подшипника с валом и корпусом, смазка, уплотнительные устройства и др.
Выбор типа подшипника
Выбор типа подшипника зависит от направления и величины действующих на него сил, частоты вращения, режима работы, необходимого ресурса, допустимых размеров, стоимости и особенностей монтажа. При выборе типа подшипника вначале рассматривают возможность применения наиболее дешевых и простых в эксплуатации подшипников – шариковых радиальных однорядных. Выбор других типов подшипников должен быть обоснован (самоустанавливаемость, условия монтажа, требование жесткости и т. п.).
Если нет особых требований к частоте и точности вращения, принимают подшипники класса точности 0.
Шариковые подшипники обеспечивают бόльшую точность вращения, менее требовательны к смазыванию, но имеют меньшую грузоподъемность и жесткость, чем роликовые.
Для малых нагрузок и больших частот вращения принимают шариковые радиальные однорядные подшипники легких размерных серий. Подшипники более тяжелых серий обладают большей грузоподъемностью, но допускаемая частота вращения у них меньше. При одновременном действии значительных радиальных и осевых сил выясняют, достаточно ли одного подшипника в опоре, или необходимо, чтобы каждая из нагрузок воспринималась отдельным подшипником (рис. 1).
В опорах вала, расположенных в разных корпусах, применяют сферические подшипники, допускающие значительные перекосы колец и компенсации погрешностей монтажа.
При ударных или переменных нагрузках с большой кратковременной пиковой нагрузкой предпочтительны двухрядные роликовые подшипники.
Подшипники устанавливают в жестких корпусах, стремясь избежать перекосов колец, которые могут возникнуть вследствие неправильной обработки посадочных мест или при монтаже.
Целесообразно конструировать опоры качения так, чтобы относительно линий действия радиальных нагрузок вращалось внутреннее кольцо подшипника, поскольку число циклов нагружения при этом почти в два раза меньше по сравнению со случаем вращения наружного кольца. Вращающееся относительно нагрузки внутреннее кольцо подшипника соединяют с валом посадкой с натягом во избежание его проворачивания и обкатывания по посадочной поверхности. Для этого применяют поля допусков вала: k6, m6, n6.
Обозначение полей допусков диаметра отверстия подшипника в соответствии с классами точности: L0, L6, L5, L4, L2. Пример обозначения посадки подшипника качения класса точности 0 на вал:
Ø50L0/k6.
Установку неподвижных относительно нагрузки колец подшипника осуществляют с зазором для облегчения осевых перемещений колец при регулировании зазоров в подшипнике, а также при тепловых деформациях валов. Для этого применяют поля допусков отверстия корпуса H7, G7 и др.
Обозначение полей допусков наружного диаметра подшипника в соответствии с классами точности: l0, l6, l5, l4, l2. Пример обозначения посадки подшипника качения класса 0 в корпус:
Ø90H7/l0.
При конструировании подшипниковых узлов стремятся к тому, чтобы вал с опорами представлял собой статически определимую систему. В статически неопределимых системах возможно нагружение опор силами, во много раз превышающими внешние расчетные нагрузки. Поэтому в большинстве случаев валы устанавливают на двух опорах.
По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на плавающие и фиксирующие. Плавающие опоры допускают осевое перемещение вала в любом направлении для компенсации его удлинения (укорочения) при температурных деформациях. Они воспринимают только радиальную силу. В качестве плавающих опор применяют шариковые и роликовые радиальные подшипники.
Фиксирующие опоры ограничивают осевое перемещение вала в одном направлении или в обоих направлениях. Они воспринимают радиальную и осевую силы. В качестве фиксирующих опор применяют шариковые и роликовые подшипники. На рисунке 3 показаны основные схемы осевого фиксирования валов.
На схемах 1 и 2 одна опора фиксирующая, вторая плавающая. Фиксирующая опора ограничивает осевое перемещение вала в обоих направлениях. В опоре может быть установлен один (схема 1) или два (схема 2) подшипника, которые закрепляют в осевом направлении с двух сторон как на валу, так и в корпусе.
В плавающей опоре внутреннее кольцо подшипника закреплено с двух сторон на валу, а наружное – свободно перемещается в корпусе вдоль оси.
В таком виде вал с опорами представляет собой статически определимую систему и может быть представлен в виде балки с одной шарнирно-неподвижной, а другой – шарнирно-подвижной опорами.
Схемы 1 и 2 применяют при любом возможном расстоянии между опорами вала.
На схеме 1 вал фиксируется одним радиальным подшипником. Осевую фиксацию по этой схеме применяют, например, для приводных валов ленточных и цепных транспортеров, для валов цилиндрических зубчатых передач и т. п.
Пример конструкции опор вала, установленных по схеме 1, приведен на рис. 3.
На схеме 2 (рис. 3 ) вал фиксируется двумя подшипниками – радиальными или радиально-упорными. Эта схем характеризуется большей жесткостью фиксирующей опоры; ее применяют для установки валов, червяков, конических шестерен.
Пример конструкции вала, установленного на опорах по схеме 2, приведен на рис. 2 .
При выборе плавающей и фиксирующей опор по схемам 1 и 2 учитывают рекомендации:
1. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если вал действует осевая сила, то плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой. При этом всю осевую силу воспринимает подшипник, нагруженный меньшей радиальной силой.
2. При отсутствии осевых сил плавающей выбирают менее нагруженную опору ,чтобы уменьшить сопротивление осевому перемещению подшипника и изнашивание поверхности корпуса.
3. Если входной (выходной) конец вала соединяют с другим валом муфтой, то фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала. На схемах 3 и 4 (рис. 3 ) обе опоры фиксирующие, причем каждая опора фиксирует вал только в одном направлении. В опорах таких схем могут быть установлены шариковые и роликовые радиальные или радиально-упорные подшипники.
Схемы 3 и 4 применяют с определенными ограничениями по расстоянию l между опорами. Связано это с изменением зазоров в подшипниках при температурных деформациях валов.
На схеме 3, называемой схемой установки подшипников «враспор», в сечениях вала между опорами действует напряжение сжатия от осевых сил. Чтобы не происходило защемление тел качения вследствие нагрева при работе, предусматривают осевой зазор а (см. рис. 3). Величина зазора должна быть несколько большей ожидаемой тепловой деформации подшипника и вала. Из опыта известно, что в узлах с радиальными шарикоподшипниками при l ≤ 300 мм а = 0,2…0,5 мм.
Требуемый зазор а создают при сборке с помощью набора тонких металлических прокладок, устанавливаемых между корпусом и крышкой подшипника. Для радиальных подшипников рекомендуется l ≤ 10dn, где dn – диаметр цапфы.
В опорах схемы 3 могут быть применены и радиально-упорные подшипники, которые более чувствительны к изменению осевых зазоров вследствие температурных деформаций вала. Для таких подшипников рекомендуется l ≤ (6…8) dn, при этом меньшее значение относится к роликовым, бόльшие – к шариковым радиально-упорным подшипникам. Регулировку осевого зазора при сборке выполняют при помощи тонких (толщиной 0,05, 0,1 мм.).
На схеме 4 (рис. 3), называемой схемой «врастяжку», возможность защемления тел качения подшипников вследствие температурной деформации уменьшается, как как в этой схеме при удлинении вала осевой зазор в подшипнике увеличивается. По этой причине расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме враспор l ≤ (8…10) dn. Меньшие значения – для роликовых, большие – для шариковых подшипников. Для шариковых радиальных подшипников l ≤ 12 dn.
В некоторых конструкциях применяю так называемые плавающие валы, обе опоры которых плавающие. Осевая фиксация вала в этом случае осуществляется не опорами, а какими-либо другими элементами конструкции, например зубьями шевронных колес или торцовыми шайбами.
Для облегчения сборки и регулировки в некоторых конструкциях подшипниковых узлов применяют чугунные стаканы, с помощью которых создают самостоятельные сборочные комплекты вала с подшипниками. Так, в подшипниковом узле вала-шестерни конической передачи установка стакана является обязательной. В этой конструкции регулировку подшипников осуществляют с помощью круглой шлицевой гайки, которую стопорят многолапчатой шайбой, а регулировку конического зацепления производят с помощью тонких прокладок.
В зависимости от осевой нагрузки, частоты вращения и принятой конструкции подшипникового узла (внутреннее кольцо подшипника на валу крепят разными способами (рис. 5) - упором в заплечик вала (а), концевой шайбой (б) круглой шлицевой шайкой (в).
Наружное кольцо подшипника закрепляют упором в торец крышки подшипника, между торцом крышки и упорным заплечиком корпуса, или упорны плоским пружинным кольцом 1 (рис.6, б) и др. В конструкциях с разъемными корпусами применяют цельные кольца 3 большого сечения и закладные крышки 2 (рис. 6, в).
***
Смазывание подшипников качения
Смазочные материалы в подшипниках уменьшают трение и шум, выполняют охлаждающую функцию, отводя тепло от деталей, заполняют зазоры в уплотнениях, обеспечивая герметичность подшипникового узла, защищают детали подшипника от коррозии, а также смывают с тел качения и колец продукты различные загрязнения и продукты износа. Для смазывания подшипников качения применяют пластичные, жидкие и твердые смазочные материалы, свойства которых описаны здесь.
Пластичные смазочные материалы применяют для подшипников качения при окружной скорости поверхности вала до 10 м/с. Корпус подшипникового узла заполняют смазочным материалом в объеме 40…70% его свободного пространства. В некоторых случаях применяются подшипники закрытого типа, в которых смазочный материал, заложенный при сборке на заводе-изготовителе, сохраняется в течение всего срока эксплуатации. Пластичные смазочные материалы экономичны, хорошо защищают подшипник от коррозии, не требуют сложных уплотнений, длительное время сохраняют свои физические свойства и не требуют замены.
Для подшипников общего назначения применяют пластичные смазочные материалы: ЦИАТИМ-201, Литол-24, различные солидолы и др.
Жидкие смазочные материалы (нефтяные масла и др.) используют для подшипников при окружных скоростях вала свыше 10 м/с. В зависимости от условий работы применяют различные способы подачи масла в подшипники (масляная ванна, капельное смазывание, разбрызгивание и др.). При частоте вращения вала до 3000 об/мин уровень масла должен быть ниже центра нижнего тела качения подшипника во избежание значительных гидравлических потерь. В редукторах и коробках передач часто применяют подачу масла разбрызгиванием из масляной ванны одним из быстровращающихся колес или специальными разбрызгивающими крыльчатками. Для защиты подшипников от избытка масла применяют маслоотражательные кольца (рис. 2).
Нефтяные масла более стабильны, обладают значительно меньшим внутренним трением, чем пластичные смазочные материалы, могут работать при относительно низких температурах. Однако такие смазочные материалы нуждаются в уплотнении узлов, чтобы избежать утечек и потерь.
Твердые смазочные материалы обычно применяют для подшипников, работающих в особых условиях. Например, при температурах до 300 ˚С применяют коллоидальный графит, а при работе в вакууме - дисульфид молибдена. Твердые смазочные материалы, в отличие от пластичных и жидких, не выполняют охлаждающих, моющих и защитных функций.
На практике стремятся смазывать подшипники качения тем же смазочным материалом, которым смазывается весь механизм (редуктор, коробка передач и т. п.). Периодичность замены смазочного материала устанавливают в зависимости от условий работы. При рабочей температуре до 50 ˚С масло следует менять один раз в год и проверять состояние тел качения и рабочих поверхностей колец подшипника.
***
КПД подшипников качения
В подшипниках качения имеют место потери энергии, которые обусловлены наличием трения качения между телами качения и кольцами, а также трение скольжение между телами качения и сепаратором, между элементами подшипника и уплотнениями. Кроме того, часть энергии теряется из-за преодоления гидравлического сопротивления смазочного материала, обладающего высокой вязкостью. Тем не менее, энергетические потери в подшипниках качения невелики, и обычно не превышают 0,005…0,1 % для одной пары подшипников, т. е. КПД такой пары составляет η = 0,99…0,995. Это несколько выше КПД подшипников скольжения.
***
Уплотнительные устройства
Для защиты от попадания в подшипник влаги и загрязнений, а также для предотвращения утечек смазочного материала подшипниковые узлы снабжают уплотнительными устройствами различной конструкции.
Широкое распространение получили манжетные уплотнения (рис. 4). Их применяют при окружных скоростях до 15 м/с. Они достаточно надежны, обладают хорошими уплотняющими свойствами.
Щелевые уплотнения (рис. 2) применяют для подшипниковых узлов, работающих в чистой среде при скоростях до 5 м/с. Зазоры в них заполняют пластичным смазочным материалом.
Лабиринтные уплотнения (рис. 7) являются бесконтактными, они пригодны для скоростей до 30 м/с. Уплотняющий эффект в лабиринтных уплотнениях создается чередованием радиальных и осевых зазоров, которые образуют длинную узкую извилистую щель. Зазор в лабиринте заполняют пластичным смазочным материалом независимо от вида смазочного материала подшипника. Радиальные зазоры получают изготовлением деталей при посадке h21/d11.
Центробежные уплотнения применяют при окружных скоростях свыше 0,5 м/с. При смазывании подшипника пластичным смазочным материалом с внутренней стороны корпуса устанавливают маслосбрасывающие кольца 2 (см. рис. 2) так, чтобы они выступали за стенку корпуса. Попадающее из картера на кольца во время работы жидкое горячее масло отбрасывается центробежной силой и не попадает в полость размещения пластичного смазочного материала, не вымывает его.
В ответственных конструкциях применяют комбинированные уплотнения в различных сочетаниях, например, лабиринтно-щелевое уплотнение (рис. 8).
***
Монтаж и демонтаж подшипников
При выполнении разборочных и сборочных работ с подшипниковыми узлами следует выполнять определенные требования, предотвращающие повреждение или поломку деталей.
Перед монтажем подшипники тщательно два-три раза промывают в 6 % -ном растворе нефтяного масла, в бензине или в горячем (70…75 ˚С) антикоррозионном водном растворе и проверяют на легкость вращения колец. Посадочные поверхности вала и корпуса промывают в керосине и насухо протирают чистыми салфетками.
Для облегчения установки подшипника вал слегка смазывают, а подшипник предварительно нагревают до 80…90 ˚С в горячем нефтяном масле или с помощью электроиндукционной установки. Силу запрессовки прикладывают к тому кольцу, которое монтируют с натягом (рис. 9). Передача монтажных усилий через тела качения недопустима.
Демонтируют подшипники при помощи специальных съемников (рис. 10), исключающих удары по деталям. Во избежание поломки деталей или появления вмятин на дорожках качения при демонтаже подшипник захватывают за внутреннее кольцо при демонтаже с вала, и за наружное кольцо при демонтаже из корпуса.
***
Статьи по теме "Подшипники качения":
Общие сведения о подшипниках каченияХарактеристика основных типов подшипников каченияРасчет и подбор подшипников качения на заданный ресурс и статическую грузоподъемностьПримеры решения задач на подбор подшипниковОбозначение и маркировка импортных подшипников
k-a-t.ru
