Подшипником принято называть часть опоры, непосредственно взаимодействующей с цапфой вала или оси.
Без подшипников невозможно существование ни стационарных, ни, тем более, подвижных машин (транспортных и боевого применения). Качество конструкции подшипников, условия их смазки, защищённость от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды в значительной мере определяют работоспособность, долговечность и энергетическую эффективность машин.
Рис. 24. Подшипник качения.
Подшипник качения имеет, как правило, более сложную конструкцию в сравнении с подшипником скольжения и, в подавляющем большинстве случаев, является готовым (то есть изготовленным на специализированном предприятии) изделием, устанавливаемым в механизм или машину без какой-либо дополнительной доработки.
Конструктивно подшипник качения (рис. 24), как правило, включает 4 основных элемента: 1) наружное кольцо, обычно устанавливаемое в корпусе, и потому неподвижное; 2) внутреннее кольцо, обычно насаживаемое на цапфу вала, и вращающееся вместе с ней; 3) тела качения (шарики, ролики или другие), обкатывающиеся при работе подшипника по беговым дорожкам наружного и внутреннего колец, и 4) сепаратор, предотвращающий в процессе работы подшипника набегание тел качения друг на друга. В отдельных случаях применяются подшипники, как более простой (например, без одного из колец), так и более сложной (например, с составными кольцами) конструкции.
Подшипники качения широко применяются в стационарных и подвижных машинах многих отраслей машиностроения. В силу этого они стандартизованы, выпускаются в массовом количестве на специализированных предприятиях с высокой степенью автоматизации производства, что гарантирует их относительно невысокую стоимость.
Достоинстваподшипников качения:
1. малые потери на трение (приведённый к цапфе вала коэффициент трения подшипников качения в зависимости от типа подшипника и других его характеристик составляет f = 1,5·10-3…6·10-3);
2. малые габариты в осевом направлении;
3. низкая стоимость при высокой степени взаимозаменяемости;
4. малый пусковой момент сопротивления, практически одинаковый с моментом, действующим в процессе установившегося движения;
5. малый расход смазочных материалов и, следовательно, малый объём работ по обслуживанию;
6. пониженные требования к материалу и качеству обработки цапф.
Недостаткиподшипников качения:
1. высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие малых площадей контакта между телами качения и беговыми дорожками колец подшипника;
2. большие габариты в радиальном направлении;
3. малая надёжность в высокоскоростных приводах.
Рис. 25. Основные формы тел качения, применяемые в подшипниках: а) шарик; ролики; б)цилиндрический; в) конический; г) бочкообразный; д)игольчатый; е) витой
Классификацияподшипников качения:
1. по форме тел качения (рис. 25) – шариковые, роликовые с цилиндрическими, коническими или бочкообразными роликами, игольчатые;
2. по количеству рядов тел качения – однорядные, двухрядные, трёх- и более рядные;
3. по направлению воспринимаемой нагрузки – радиальные, предназначенные для восприятия нагрузки, перпендикулярной оси вращения, радиально-упорные (радиальная и осевая нагрузки, причём радиальная нагрузка больше осевой), упорно-радиальные (радиальная и осевая нагрузки, но радиальная нагрузка меньше осевой), упорные (только под осевую нагрузку), комбинированные (радиальная и осевая нагрузки воспринимаются разными телами качения);
4. по самоустанавливаемости – несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся;
Рис. 26. Серии диаметров и ширин подшипников качения: 1) особо лёгкая; 2) лёгкая; 3) лёгкая широкая; 4) средняя; 5) средняя широкая; 6) тяжёлая.
5. по габаритным размерам (серии диаметров и ширин, рис. 26) – особо лёгкая, лёгкая, лёгкая широкая, средняя, средняя широкая, тяжелая серии;
6. по точности изготовления – для подшипников качения стандартом (ГОСТ 520-71) предусмотрены 5 классов точности (Р0, Р6, Р5, Р4, Р2); класс точности указывается перед номером подшипника, при этом буква «Р» может опускаться (Р4-205 или 4-205), а нулевой класс (подшипники общего назначения) может не указываться вообще;
7. по конструктивным особенностям – с защитными шайбами, с упорным бортом на наружном кольце, с канавкой на наружном кольце, с составными кольцами и др.
Условные обозначения(маркировка, паспорт) подшипников качения являются в основном цифровыми и наносятся на торцовые поверхности колец. Основное обозначение подшипника может включать от двух до семи цифр (нули на левой стороне обозначения, то есть в начале цифры, не проставляются).
Две последние цифры справаобозначают диаметр отверстия во внутреннем кольце (диаметр цапфы вала), делённый на 5, за исключением следующих четырёх размеров: диаметр отверстия 10 мм обозначается цифрами 00; 12 мм – 01; 15 мм – 02, и 17 мм – 03. Так, например, подшипник с диаметром отверстия внутреннего кольца 20 мм будет иметь две последние цифры обозначения 04, с диаметром 75 мм – 15, с диаметром 495 мм – 99 и т.д. Из этого следует, что для большей части подшипников диаметр отверстия внутреннего кольца изменяется с шагом 5 мм.
Третья цифра справасоответствует серии диаметров наружных колец (наружных диаметров подшипника): сверхлёгкая серия – 8 или 9; особолёгкая – 1; лёгкая – 2; средняя – 3; тяжёлая – 4.
Рис. 27. Некоторые типы подшипников качения: верхний ряд – шариковые; нижний ряд– роликовые (тип подшипника указан цифрой).
Рис. 24. Подшипник качения.
Рис. 25. Основные формы тел качения, применяемые в подшипниках: а) шарик; ролики; б)цилиндрический; в) конический; г) бочкообразный; д)игольчатый; е) витой
Рис. 26. Серии диаметров и ширин подшипников качения: 1) особо лёгкая; 2) лёгкая; 3) лёгкая широкая; 4) средняя; 5) средняя широкая; 6) тяжёлая.
Рис. 27. Некоторые типы подшипников качения: верхний ряд – шариковые; нижний ряд– роликовые (тип подшипника указан цифрой).