Подшипником называется особый сборный узел, являющийся частью опоры, поддерживающей вал и обеспечивающий свободное вращение последнего. Видов подобных устройств существует несколько. Конечно же, в обязательном порядке соблюдаются при изготовлении таких изделий, как подшипники, стандарты, предусмотренные ГОСТом.

Основные типы

Для снижения трения в узлах разного рода могут использоваться подшипники:

• качения;
• скольжения.

Классификация подшипников качения

Устройства этого типа имеют очень простую конструкцию. Состоят они обычно из двух колец, между которыми находятся тела качения. Последние удерживаются внутри подшипника с помощью специального сепаратора.

Классифицироваться устройства качения могут по следующим признакам:

• направлению воспринимаемой нагрузки — осевые, радиальные, радиально-упорные;
• виду тел качения - шарики, ролики;
• расположению тел качения — одно-, двух- или четырехрядные;
• форме центрального отверстия — конусные, цилиндрические.

Существуют и такие виды подшипников качения, как обычные и самоустанавливающиеся, а также сдвоенные и простые.

Разновидности подшипников скольжения

Конструкция у устройств этого типа также совершенно несложная. Основой подшипника скольжения, как и качения, являются два кольца, одно из которых движется в процессе работы механизма. Однако вместо шариков или роликов в таких устройствах используются разного рода смазочные материалы, залитые в специальный желоб. Существует подшипники скольжения:

• гидростатические;
• гидродинамические.

В устройства первого типа смазка подается извне посредством насоса. Гидродинамические подшипники в этом плане более удобны. В процессе работы они сами выступают в роли насоса. Смазка в них поступает из-за разницы давления между составными частями.

По конструкции подшипники скольжения бывают:

• сферические;
• упорные;
• линейные.

Подшипники первого типа используются в основном в узлах механизмов, работающих на малых скоростях. Основным преимуществом устройств этой разновидности является способность эффективно выполнять свои функции даже при значительных перекосах.

Упорные подшипники устанавливаются в узлах, испытывающих сильные поперечные нагрузки. Чаще всего они применяются в турбинах и паровых установках.

Линейные подшипники при работе выполняют роль направляющих. Функционировать без перебоев они могут даже при постоянных радиальных нагрузках.

Стандарты устройств скольжения

Подшипники любой разновидности — изделия прежде всего стандартные. В противном случае подобрать подобное устройство для того или иного механизма было бы крайне сложно.

По каким же нормативам изготавливаются подшипники? ГОСТ регулирует не только собственно размеры подобных изделий, но и, к примеру, условные обозначения их конструктивных элементов и многие другие параметры. Какие именно нормативные документы регулируют изготовление устройств скольжения, можно посмотреть в представленной ниже таблице.

Основные ГОСТы для подшипников качения

При изготовлении таких устройсв также соблюдаются ГОСТы.

Подшипники: стандарты ГОСТа в отношении размеров

Согласно ГОСТу, все подобные изделия должны иметь определенные внутренний и внешний диаметр, а также ширину. В зависимости от этих параметров определяется серия изделий.

Вот такие могут иметь подшипники размеры. Таблица, представленная выше, зависимость диаметров и ширины подобных изделий демонстрирует наглядно.

Корпуса подшипников

Госстандарт регулирует в том числе и конструктивное оформление таких устройств. Корпус подшипника может идти:

• с выемкой;
• без выемки.

Изделия первой разновидности устанавливаются обычно на обработанные поверхности при направлении нагрузки радиальной от опоры. Модели без выемки монтируются, наоборот, к опоре.

Корпус подшипника может иметь разную ширину. По этому признаку различают изделия типа:

• ШМ — широкие неразъемные;
• УБ — узкие неразъемные;
• РШ — широкие разъемные;
• РУ — узкие разъемные.

Маркировка

При изготовлении таких изделий, как подшипники, стандарты соблюдаются обязательно. И конечно же, производители подобных устройств, согласно нормативам, должны предоставлять потребителям всю необходимую информацию о них. Маркировка подшипников, выпускаемых в России, состоит обычно из трех частей:

• основного обозначения;
• дополнительных знаков справа и слева.

6-180306УС17Ш.

Здесь основная часть состоит из шести цифр. Дополнительный знак слева («6») обозначает класс точности изделия. Маркировка справа УС17Ш расшифровывается так:

• У — степень шероховатости;
• С17 — тип смазки;
• Ш — степень шумности.

Основные цифры обозначают:

• серии по наружному диаметру и ширине;
• внутренние диаметры;
• конструктивные особенности.

Классы точности подшипников

Этот параметр определяет в первую очередь сферу применения устройства. К примеру, на современные станки сложной конструкции могут устанавливаться подшипники только самого высокого класса точности. В массово же распространенных механизмах зачастую применяются не слишком качественные изделия этого типа. Класс точности подшипника может быть:

• нормальным (в маркировке не указывается);
• сверхвысоким — цифра 2;
• особо высоким — 4;
• высоким — 5;
• повышенным — 6;
• пониженным — 7 или 8.

Таким образом, подшипник из нашего примера относится к повышенному классу точности.

Размеры устройств: внутренний диаметр

На этот параметр указывают первые две цифры с конца в маркировке. Для подшипников с внутренним диаметром свыше 20 мм их нужно умножать на 5. В нашем примере — это цифры 0 и 6. Шесть умножаем на пять, получаем 30 мм.

Конечно же, не только большие могут иметь подшипники размеры. Таблица, представленная ниже, показывает, как маркируется внутренний диаметр маленьких изделий этого типа (до 20 мм). На 5 в данном случае ничего умножать не нужно.

Серия по наружному диаметру

На этот параметр указывает третья цифра справа. При одинаковой конструкции и внутреннем диаметре подшипники могут различаться по наружному диаметру и ширине. В зависимости от этого стандартами определяется и их серия. Наружный диаметр в маркировке указывается третьей цифрой справа, а ширина — седьмой справа. Обозначения согласно стандартам в настоящее время приняты следующие:

• 1 — серия особо легкая;
• 2 — легкая;
• 3 — средняя;
• 4 — тяжелая;
• 5 — легкая широкая;
• 6 — средняя широкая.

Подшипник, маркированный 6-6180306, относится к средней широкой серии.

Тип подшипника

Разновидность устройства, конечно же, также указывается в маркировке. Определяются типы подшипников по четвертой цифре справа. В данном случае для шариковых подшипников приняты следующие обозначения:

• радиальный — 0;
• радиальный сферический — 1;
• радиально-упорный — 6;
• упорный — 8.

Для роликовых:

• радиальный с короткими роликами — 2;
• радиальный сферический — 3;
• игольчатый или с длинными роликами — 4;
• радиальный с витыми роликами — 5;
• конический — 7;
• упорно-радиальный — 9.

Подшипник с маркировкой 6-180306УС17Ш является радиальным шариковым (четвертая цифра справа — 0).

Международная система

Таким образом, в России предприятия, изготавливающие подшипники, ГОСТа придерживаться должны в обязательном порядке. Определить, что представляет собой изделие, выпущенное у нас в стране, совершенно не сложно по его маркировке. С импортными устройствами этого типа, к сожалению, все далеко не так просто.

За границей классификация подшипников существует такая же, как у нас, а вот какой-то общепринятой четкой системы обозначений, к сожалению, там не имеется. Зарубежные производители маркируют свою продукцию так, как им заблагорассудится.

Дополнительные обозначения на подшипниках, изготовленных, к примеру, в том же Китае, могут наноситься как до основного блока, так и после него. Сама базовая информация, как и в российской системе, обычно представляется в виде нескольких цифр (3-5). Чаще всего в маркировке импортных подшипников:

• первый символ обозначает тип изделия;
• следующие две цифры представляют серию размера ISO;
• последние две цифры указывают код размера подшипника.

Как и в российской системе, в китайской последние две цифры, если они есть, следует умножать на 5. Таким образом можно определить внутренний диаметр подшипника в миллиметрах.

К примеру, характеристики подшипников, промаркированных как N315-EM/C3, будут такими:

• N — это тип подшипника роликовый радиальный;
• 315 — размеры ISO изделия;
• буквы EM указывают в данном случае на то, что в подшипнике предусмотрен латунный сепаратор;
• С3 — группа радиального зазора.

Магнитные подшипники

Такие устройства также достаточно часто используются в узлах механизмов. Принцип их работы основан на левитации, создаваемой магнитным полем. Подвес вала подшипники этой разновидности осуществляют бесконтактным способом. Работать устройства этого типа могут как от катушек, создающих поле, так и от постоянных магнитов. Последняя разновидность устройств используется не слишком часто. Дело в том, что такие системы, к сожалению, не отличаются стабильностью.

Подшипники качения: назначение

Преимуществами устройств подобной конструкции являются прежде всего:

• низкий коэффициент трения;
• малая чувствительность к качеству смазки;
• дешевизна.

Минусами подшипников качения считаются в первую очередь слабая сопротивляемость ударным нагрузкам и невозможность работы на сверхвысоких скоростях. Также к недостаткам устройств этой разновидности относят ограничения в использовании в загрязненных средах.

Очень широкая сфера применения — это то, чем, безусловно, отличаются такие подшипники. Стандарты при их изготовлении соблюдаются в обязательном порядке и использовать их рекомендуется везде, где это возможно. На данный момент именно этот тип устройств является самым востребованным и распространенным.

Основное назначение подшипников качения, как и скольжения, уменьшать трение между движущимися частями механизма. Использоваться они, таким образом, могут в автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, при производстве бытовой техники, в металлургической промышленности. Очень часто подобные устройства применяются и при изготовлении перерабатывающего оборудования. Незаменимыми подшипники качения являются также и в самолетостроении, и даже в космической промышленности.

Где используются устройства скольжения

К основным преимуществам подшипников этого типа можно отнести:

• небольшие размеры;
• высокую скорость работы;
• малую чувствительность к вибрационным и ударным нагрузкам.

Недостатками подшипников скольжения считаются:

• более высокие, чем у устройств качения, потери на трение;
• сложная смазочная система;
• необходимость использования при изготовлении дефицитных материалов.

Применяют подшипники скольжения чаще всего там, где нельзя использовать устройства качения. К примеру, в том случае, если:

• подшипник должен быть разъемным;
• если на этот элемент в процессе эксплуатации приходится очень большая нагрузка;
• на сверхбыстрых валах;
• для работы в очень сильно загрязненных средах.

Чаще всего подшипники скольжения применяются в разного рода высокоскоростных машинах. Это могут быть, к примеру, центрифуги, шлифовальные станки и т. д. Также такие устройства используются на коленчатых валах в двигателях в том случае, если их конструкция должна быть разъемной.

Наиболее распространенные радиальные подшипники используется в механизмах с прямозубыми шестернями, в которых нет осевых нагрузок. Шариковые подшипники при одинаковых размерах и большей частоте вращения имеют наименьшие трение. Пример: 305 подшипник шариковый радиальный выпускаются по .

Радиально-упорный шариковый подшипник

В передачах, где вместе с радиальной нагрузкой присутствует осевая нагрузка, устанавливаются радиально упорные подшипники. Пример: 36206 подшипник шариковый радиально упорный ГОСТ 3478-79

Роликовый подшипник

Роликовые подшипники способны выдерживать большую нагрузку по сравнению с шариковыми. Поэтому при выборе подшипника учитываются нагрузки воспринимаемые подшипниками. Пример: 2209 подшипник роликовый радиальный однорядный без бортов на наружном кольце ГОСТ 3478-79.

Двухрядный роликовый подшипник

Для тяжело нагруженных передач применяют , который работает с большими нагрузками. Увеличенный коэффициент трения двух рядных подшипников не позволяет работать при больших оборотах. Пример: 3182108 роликовый двухрядный подшипник без внешнего кольца .

Узлы, где из-за больших габаритов установка роликовых подшипников невозможна, устанавливают игольчатые подшипники. Конструктивно подшипники выпускаются со штампованной наружной обоймой, шейка вала играет роль внутренней обоймы, в отдельных случаях подшипник состоит из набора роликов, которые устанавливаются в корпусе. Пример: подшипник НК 121610 с одним наружным штампованным кольцом .

В косозубых передачах устанавливаются шариковые, а в передачах с коническими шестернями конусные подшипники. Устанавливаются подшипники в паре зеркально. Способ установки зависит от направления нагрузки и крепления в корпусе подшипника и на валу. Угол конуса в конических подшипниках определяется от расчетной нагрузки. Пример: 7208 подшипник роликовый с коническими роликами одинарный ГОСТ 3478-79.

Модификация таких подшипников — ступичные подшипники автомобилей , работающие при ударных нагрузках и больших оборотах. Долголетний опыт эксплуатации автомобилей без замены подшипников говорит о прочности и долговечности ступенчатых подшипников. Пример: подшипник ступицы роликовый конический номер в каталоге производителя 4Т-32309 производитель NTN-SNR устанавливаются на ступицы автомобилей MAN, Iveco, DAF, MMC Truck.

Упорные подшипники устанавливаются при больших нагрузках на ось и небольших оборотах. Выпускаются такие подшипники одно и двух рядные, шариковые или роликовые. Применяются только совместно с другими подшипниками. Пример: 8107 подшипник упорный шариковый ГОСТ 3478-79.

Сферические подшипники

Сферические подшипники устанавливают в механизмах, где невозможно обеспечить точность установки подшипников в подшипниковых опорах. Конструкция подшипников допускает смещение относительно друг друга внутренней и наружной обоймы. Наружная обойма подшипников с внутренней стороны не имеет канавок, а выполнена в форме сферы, которая не препятствует повороту наружной обоймы на небольшой угол. Другое название этих подшипников самоустанавливающиеся подшипники или самоцентрирующиеся подшипники. Пример: 1210 подшипник шариковый сферический двухрядный с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца .

Термостойкие подшипники

Для отдельных узлов, работающих при постоянной температуре +1000С и выше, выпускают специальные высокотемпературные подшипники, которые имеют зазоры с учетом температурных расширений. Материал для изготовления подшипников работающих в агрессивных средах и высоких температурах выбирается из жаростойких сталей или изготавливают подшипники из нержавеющей стали. При переменной температуре с большим перепадом значений применяются керамические подшипники, у которых нет температурных расширений. Пример: подшипник 32008 X1WC керамический конический роликовый.

Валы, в насосных установках для перекачки жидкостей с температурой близкой к температуре кипения, увеличиваются в длину за счет температурных расширений. В таких механизмах устанавливают плавающие подшипники. Для этого один подшипник фиксируют в корпусе, а другой подшипник крепят на валу. При увеличении или уменьшении длинны вала подшипник сдвигается на величину температурного расширения вала.

Скоростные подшипники

Скорость вращения это одна из основных характеристик работы подшипника. Существует зависимость, чем подшипник больше, тем меньше допустимые обороты.

Поэтому высокоскоростные подшипники имеют небольшие габариты и устанавливаются в медицинской технике, электротехнике. Миниатюрные подшипники с размерами до 30мм выпускают для приборостроения, робототехники, стоматологического оборудования. Самый маленький подшипник имеет размеры внутренней диаметр обоймы 1 мм и шириной 1,6 мм, номер 1006094 подшипник шариковый радиально упорный однорядный .

На шпиндели станков для получения точности и чистоты обработки деталей устанавливаются спереди шпиндельные подшипники, которые регулируются за счет конического отверстия внутренней обоймы. Пример: 3182116 подшипник роликовый радиальный с коническим отверстием с бортами на внутреннем кольце .

Высокоточные подшипники

Для изготовления инструментов, в точном машиностроении и других областях применяются прецизионные подшипники. К этим подшипникам повышенные требования к допустимой скорости вращения, точности, вибрации, шуму. Они относятся к высокооборотистым подшипникам.

Закрытые подшипники

Где невозможно обеспечить защиту подшипника от грязи и инородных тел применяются подшипники с закрытого типа. Закрытые подшипники выпускают с защитой с одной стороны. Пример 60305 подшипник шариковый радиальный однорядный с защитной шайбой с одной стороны .

С двух сторон 80206 подшипник шариковый однорядный радиальный с защитой с двух сторон ГОСТ 7242-81. С сальниковым уплотнением 180207 подшипник шариковый однорядный радиальный с уплотнениями . Подшипники, закрытого типа поставляются с заводской смазкой, обеспечивающей долговечность работы подшипника.

Фланцевые подшипники

Фланцевые подшипники (корпусные) встроены в узел механизма. Достоинство такого подшипника в сокращении срока замены, уменьшении простоя, но при этом цена такого подшипника выше. Подшипники с фланцем изготавливаются по типоразмерам и применяются в автомобилестроении. Пример: 480205 подшипник шариковый радиальный однорядный с двумя уплотнениями с широким внутренним кольцом и сферической наружной поверхностью наружного кольца применяется ведущий вал снегохода Тайга.

Подшипники скольжения применяются в машиностроении, автомобилестроении, при изготовлении узлов гребных винтов на кораблях. Способны выдерживать большие нагрузки при больших оборотах, плавность и точность хода. Обязательное условие эксплуатации наличие смазки. К разновидностям этих подшипников относятся шарнирные подшипники или шаровые подшипники применяются в рулевых тягах автомобилей. Пример: подшипник ШСШ25К подшипник шарнирный подвижный с канавкой для смазки.

Опорные подшипники

В узлах механизмов, с большими статическими и динамическими нагрузками при маленьких оборотах применяются опорные подшипники. Пример опорного подшипника саленблок автомобиля.

Для линейных перемещений узлов в механизмах, где не возможно применение подшипников качения, к примеру, каретки токарных станков, используются линейные подшипники.

Международная организация по стандартизации разработала общие требования к основным размерам:

• Метрических радиальных подшипников качения - стандарт ISO 15:1998 (за исключением конических роликоподшипников);
• Метрических радиальных конических роликоподшипников - стандарт ISO 355:1977;
• Метрических упорных роликоподшипников - стандарт ISO 104:2002;
• Для иных серий применяется "европейская" система обозначений.

Обозначение типов подшипников

Идентификационный код подшипника составлен из ряда букв и цифр, имеющих определенное значение, и разделен на три составные части, начиная слева направо:

• Первая часть - конструктивное исполнение подшипника;
• Вторая часть - размерная серия подшипника;
• Третья часть - диаметр отверстия подшипника.

Первая часть условного обозначения отображает конструктивную форму. Данная часть всегда указана в цифровой форме, за исключением цилиндрических роликоподшипников и шарикоподшипников со съемным кольцом.

Вторая часть условного обозначения отображает тип подшипника:

0 Радиально-упорные шарикоподшипники

1 Самоустанавливающиеся шарикоподшипники

2 Сферические роликоподшипники, сферические упорные роликоподшипники

3 Конические роликоподшипники

4 Двухрядные радиальные шарикоподшипники

5 Упорные шарикоподшипники

6 Однорядные радиальные шарикоподшипники

7 Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники

8 Упорные цилиндрические роликоподшипники

N Цилиндрические роликоподшипники (за буквой “N” могут следовать еще одна или две буквы, указывающие на конструкцию упорных бортиков цилиндрических роликоподшипников, например, NJ, NU, NUP)

QJ Шарикоподшипники с четырехточечным контактом

Вторая часть условного обозначения отображает размерную серию подшипника: могут определяться и иные размеры подшипника, точнее наружный диаметр и ширина, в соответствии с диаметром отверстия. При одинаковом отверстии и наружном диаметре, подшипник может иметь разную ширину. Поэтому можно условно разделить комбинацию на серию диаметров и серию ширины.

Серия диаметров так же, как и серия ширины, обозначаются целыми числами; оба номера создают размерную серию подшипников. Приступив к определению обозначения слева направо, первый номер указывает на серию ширины, второй - на серию диаметров. Такая комбинация носит называние Размерная Серия, и предшествует код диаметра отверстия. Если тип подшипника предусматривает лишь одну серию ширины, номер ширины не указывается. В состав обозначения Размерной Серии будет входить исключительно цифра, содержащая серию диаметров.

Третья часть отображает диаметр отверстия и включает в себя две цифры, имеющие следующую систему кодирования:

00 = отверстие Ø 10 мм
01 = отверстие Ø 12 мм
02 = отверстие Ø 15 мм
03 = отверстие Ø 17 мм
04 = отверстие Ø 20 мм (точнее 20: 5 = 04)
05 = отверстие Ø 25 мм (точнее 25: 5 = 05)
... до:
96 = отверстие Ø 480 мм (точнее 480: 5 = 96)

Если диаметр отверстия подшипника равен или больше 500 мм, часть условного обозначения, указывающего на Размерную Серию, отделяется косой чертой (/), за которой следует диаметр отверстия, указанный в миллиметрах. Напр. 62/500. В отношении определенного типа подшипников первые две части условного обозначения остаются неизменными, а последняя часть поддается изменениям, точнее часть, определяющая код диаметра отверстия. Неизменная часть условного обозначения, включающая в себя конструктивную форму и размерную серию, обычно называется "серия подшипников".

1 - Цифры в скобках в обозначение кода серии подшипников не включены
2 - Цилиндрические роликоподшипники включают серию NJ, NUP, N, NF и NU

Суффиксы подшипников

Z - Односторонняя защитная металлическая шайба для подшипника

ZZ - Двусторонняя защитная металлическая шайба для подшипника

RS - Одностороннее резиновое уплотнение для подшипника

2RS - Двустороннее резиновое уплотнение для подшипника

N - Канавка для стопорного кольца на внешнем кольце подшипника

NR - Канавка и стопорное кольцо на внешнем кольце

M - Латунный сепаратор

MA - Латунный сепаратор центрированный по внешнему кольцу

MB - Латунный сепаратор центрированный по внутреннему кольцу

TN - Усиленный полиамидный сепаратор

P6 - Класс точности соответствует ISO 6

P5 - Класс точности соответствует ISO 5

P4 - Класс точности соответствует ISO 4

C2 - Серия зазоров меньше нормальной

C3 - Серия зазоров больше нормальной

C4 - Серия зазоров больше C3

C5 - Серия зазоров больше C4

K - Коническое отверстие

Конструкция подшипника качения известна благодаря его способности обеспечивать свободное качение без повреждения, трения и износа при вращении. В современной механике ему нет аналогов, которые могли бы с большей эффективностью снижать трение и скольжение вращающихся частей.

История возникновения и развития

Отсчёт истории начинается с 3500 года до нашей эры, во времена Древнего Египта, когда его жители использовали примитивные и очень эффективные на то время опорные подшипники без применения шариков. Ближе к нашему времени, в 700-м году до нашей эры, кельты достаточно активно стали применять изделия, аналогичные современным цилиндрическим подшипникам качения.

Следующая точка в истории это 330 год до нашей эры, когда инженер Древней Греции Диад создал осадную машину, основным отличием которой отмечается применение простых скользящих элементов.

В 1490 году Леонардо Да Винчи опубликовал первый чертёж подшипника качения в мире. Отмечается тот факт, что это изобретение произвело большое впечатление в кругу специалистов этого профиля. В 1794 году он был впервые запатентован. А в 1839 году американец Исаак Баббит изобрёл специальный металлический сплав, из которого в дальнейшем изготавливались шарики. В состав этого сплава входили медь, свинец, сурьма и олово.

Большим прорывом этой области считается 1853 год, когда Филлипп Мориц Фишер создал конструкцию педального велосипеда с применением специализированных роликовых подшипников в его механизмах. Последним значимым событием стало то, что в 1883 Фридрих Фишер создал машину, которая шлифовала шарики из закалённой стали. За счёт её создания появился всемирно известный швейтфуртский подшипниковый завод, а в скором времени эта технология стала использоваться повсюду.

Классификация, виды и типы

Подшипник представляет собой кинематический механизм, задача которого состоит в определении положения подвижных элементов частей конструкции и обеспечение их более эффективного вращения относительно друг друга. Он также обеспечивает опору вращающемуся валу механизма. Параллельно с этим выполняет функцию распределения радиальной и осевой нагрузки, передавая её на корпус всей машины. Благодаря этим свойствам вал фиксируется в нужном положении и одновременно вращается вокруг своей оси.

Классификация подшипников качения имеет следующий перечень:

• Шариковый. Главной особенностью выделяется основной подвижный элемент - шарики. Считается самым распространненым видом, наиболее активно используется в автомобилях, электродвигателях, бытовом инструменте. Благодаря их сферической форме он может вращаться в разные стороны, предназначен на выдерживание радиальной и осевой нагрузки. Но из числа недостатков можно отметить малую площадь соприкосновения, поэтому в автомобиле их применяют в местах с низкой нагрузкой без воздействия ударов и вибраций. Использование шарикоподшипников для большой нагрузки влечёт за собой увеличение диаметра шариков, поэтому размер всего элемента увеличивается.
• Роликовый. Состоит из деталей, представленных в цилиндрической форме. Различные радиальные нагрузки, оказываемые на ролики, равномерно распределяются по широкому пятну соприкосновения. Из-за этого они считаются оптимальным вариантом для использования в тяжёлых условиях. Но из-за цилиндрической формы такой вид не в состоянии обеспечивать большие осевые нагрузки. В узлах с малым диаметром вала применяется роликовый тип и для установки в труднодоступные места.
• Конический. Устройство подшипника состоит из конусных роликов. Применяются они для удерживания высокой радиальной, осевой и ударной нагрузок. Основным местом установки считается ступица колеса машины. Некоторые производители в одном подшипнике устанавливают два ряда конических роликов по зеркальной схеме.

Устройство и составляющие подшипника

Какие бывают подшипники описано выше, но в большинстве своём их объединяет состав элементов , из которых они состоят.:

Определение параметров по маркировке

Государственный стандарт определяет конструктивные параметры и характеристики устройства.

Корпус подшипника может быть с выемкой и без неё. В первом случае применяется на обработанных поверхностях при удерживании радиальной нагрузки. А без выемки устанавливаются в противоположном случае. Корпус бывает разной ширины, для определения типа используют следующие аббревиатуры :

• ШМ - Широкий неразъемный.
• УБ - Узкий неразъемный.
• РШ - Широкий разъёмный.
• РУ - Узкий разъёмный.

При изготовлении этих изделий производителем строго соблюдаются установленные законодательством стандарты. Поэтому производитель вместе со своим изделием предоставляет сопроводительную документацию о нём. Принятая маркировка на территории нашей страны состоит из следующих пунктов :

• Основного обозначения.
• Дополнительных префиксов.

Например, маркировку: 6−18030ПР20П. Основные параметры заложены в шесть цифр. Первоначальная цифра 6 - это класс точности изготовления изделия. А ПР20П можно расшифровать так :

• П - префикс степени шероховатости поверхности.
• Р2О - Тип используемой смазки подвижных частей.
• П - Показатель уровня шума.

Остальной цифровой индекс обозначает :

• Тип подшипника.
• Указатель серии наружного диаметра и ширины.
• Внутренний установочный диаметр.
• Конструктивная особенность конкретной модели.

Класс точности изделия

Этот параметр указывает в основном на сферу применения изделия. Например, в современных автоматизированных станках применяются только изделия с высшим классом точности. В остальных массово применяемых механизмах используются подшипники с более низким уровнем качества при изготовлении. Класс точности может быть следующим:

• Нормальный.
• Сверхвысокий, применяемый индекс - 2.
• Особо высокий - 4.
• Высокий - 5.
• Повышенный - 6.
• Пониженный - от 7 до 8.

Анализируя вышеприведённый пример, можно сделать вывод, что изделие относится к повышенной степени точности.

Применение подшипников

Основное назначение этих устройств - это снижение фактора трения между подвижными элементами механизма. Могут применяться в автомобильной и сельскохозяйственной промышленности и при изготовлении различного производственного и бытового оборудования.

Преимущества и недостатки конструкции

Преимуществами изделий с такой конструкцией прежде всего считается низкий коэффициент трения и малая чувствительность к смазывающим материалам, дешевизна изготовления

Из числа минусов отмечается слабая стойкость к ударным нагрузкам и невозможность эксплуатации в агрессивных средах и при очень высоких оборотах.

Подшипники качения, как и подшипники скольжения, предназначены для поддержания вращающихся осей и валов.

Электродвигатели , подъемно-транспортные и сельскохозяйственные машины, летательные аппараты, локомотивы, вагоны, металлорежущие станки, зубчатые редукторы и многие другие механизмы и машины в на-стоящее время немыслимы без подшипников качения.

Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наруж-ного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 16, а). В зависимости от: формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 16, д, б, ж, и) и роликовые (рис. 16, в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 16, д).

Основными элементами подшипников качения являются тела каче-ния — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживае-мые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.

Материалы. Материалы подшипников качения назначаются с учётом высоких требований к твёрдости и износостойкости колец и тел качения. Здесь используются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ, а также цементируемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А. Твёрдость колец и роликов обычно HRC 60...65, а у шариков немного больше - HRC 62... 66, поскольку площадка контактного давления у шарика меньше. Сепараторы изготавливают из мягких углеродистых сталей либо из антифрикционных бронз для высокоскоростных подшипников. Широко внедряются сепараторы из дюралюминия, металлокерамики, текстолита, пластмасс.

Для обеспечения нормальной и долговечной работы подшипников ка-чения к качеству их изготовления и термической обработке тел качения и колец предъявляют высокие требования.

Подшипники качения — это опоры вращающихся или качающихся де-талей. Подшипники качения в отличие от подшипников скольжения стан-дартизованы. Подшипники качения различных конструкций (диапазон на-ружных диаметров 1,0-2600 мм, масса 0,5-3,5 т, например, микроподшип-ники с шариками диаметром 0,35 мм и подшипники с шариками диаметром 203 мм) изготовляют на специализированных подшипниковых заводах.

Выпускаемые в СНГ подшипники качения классифицируют по способности воспринимать нагрузку — радиальные, радиально-упорные, упор-но-радиальные и упорные.

Рис. 16. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело ка-чения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор

Радиальные подшипники (см. рис. 16, а-е) воспринимают (в основ-ном) радиальную нагрузку, т. е. нагрузку, направленную перпендикулярно к геометрической оси вала.

Упорные подшипники (см. рис. 16, и, к) воспринимают только осе-вую нагрузку.

Радиально-упорные (см. рис. 16, ж, з) и упорно-радиальные подшип-ники могут одновременно воспринимать как радиальную, так и осевую на-грузку. При этом упорно-радиальные подшипники предназначены для пре-обладающей осевой нагрузки.

В зависимости от соотношения размеров наружного и внутреннего диа-метров, а также ширины подшипники делят на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, легкую широкую, среднюю широкую.

В зависимости от серии при одном и том же внутреннем диаметре кольца подшипника наружный диаметр кольца и его ширина изменяются.

По классам точности подшипники различают следующим образом:

"0" - нормального класса;

"6" - повышенной точности;

"5" - высокой точности;

"4" - особовысокой точности;

"2" - сверхвысокой точности.

При выборе класса точности подшипника необходимо помнить о том, что "чем точнее, тем дороже".

По форме тел качения подшипники делят на шариковые (см. рис. 16, а, б, ж, и), с цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), с кониче-скими роликами (см. рис. 16, з, к), игольчатые (см. рис. 16, д), с витыми роликами (см. рис. 16, е), с бочкообразными роликами (сферическими) (см. рис. 16, г). Тела качения игольчатых подшипников тонкие ролики — иглы диаметром 1,6-5 мм. Длина игл в 5-10 раз больше их диаметра. Се-параторы в игольчатых подшипниках отсутствуют.

По числу рядов тел качения различают однорядные (см. рис. 16, а, в, д-к) и двухрядные (см. рис. 16, б, г) подшипники качения.

По конструктивным и эксплуатационным признакам подшипники делят на самоустанавливающиеся (см. рис. 16, б, г) и несамоустанавливающиеся (см. рис. 16, а, в, д-к).

Под типом подшипника понимают его конструктивную разновидность, определяемую по признакам классификации.

Каждый подшипник качения имеет условное клеймо, обозначающее тип, размер, класс точности, завод-изготовитель.

На неразъемные подшипники клеймо наносят на одно из колец, на разборные — на оба кольца, например, на радиальный подшипник с ко-роткими цилиндрическими роликами (см. рис. 16, в), где наружное коль-цо без бортов и свободно снимается, а внутреннее кольцо с бортами со-ставляет комплект с сепаратором и роликами.

На один и тот же диаметр шейки вала предусматривается несколько серий подшипников, которые отличаются размерами колец и тел качения и соответственно величиной воспринимаемых нагрузок.

В пределах каждой серии подшипники равных типов взаимозаменяемы в мировом масштабе. В стандартах указываются: номер подшипника, размеры, вес, предельное число оборотов, статическая нагрузка и коэффициент работоспособности.

Первая и вторая цифры справа условно обозначают его номинальный внутренний диаметр d (диаметр вала). Для определения истинного размера d (в миллиметрах) необходимо указанные две цифры умножить на пять. Например, подшипник...04 имеет внутренний диаметр 04 . 5 = 20 мм. Это правило распространяется на подшипники с цифрами...04 и выше, до...99, т. е. для J = 20h - 495 mm. Подшипники с цифрами... 00 имеют d- 10 мм; ...01 d = 12 мм; ...02 d = 15 мм; ...03 d = 17 мм.

Третья цифра справа обозначает серию подшипника, определяя его на-ружный диаметр: 1 — особо легкая, 2 — легкая; 3 — средняя, 4 — тяжелая; 5 — легкая широкая, 6 — средняя широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника. Если эта цифра 0, то это означает, что подшипник радиальный шариковый одно-рядный; шариковый однорядный (если левее 0 нет цифр, то 0 не указыва-ют); 1 — радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 — радиаль-ный с короткими цилиндрическими роликами; 3 — радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 — игольчатый или роликовый с длинными ци-линдрическими роликами; 5 — роликовый с витыми роликами; 6 — радиально-упорный шариковый; 7 — роликовый конический (радиально-упорный); 8 — упорный шариковый; 9 — упорный роликовый.

Так, например, подшипник 7208 является роликовым коническим.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особен-ности подшипника (неразборный, с защитной шайбой, с закрепительной втулкой и т. п.).

Например :

50312 — радиальный однорядный шарикоподшипник средней серии со стопорной канавкой на наружном кольце;

150312 — тот же подшипник с защитной шайбой;

36312 — радиально-упорный шариковый однорядный подшипник сред-ней серии, неразборный.

Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ширине.

ГОСТом установлены следующие классы точности подшипников каче-ния: 0 — нормальный класс (как правило, 0 в обозначении не указывают); 6 — повышенный; 5 — высокий, 4 — особо высокий, 2 — сверхвысокий. Цифру, обозначающую класс точности, ставят слева от условного обозна-чения подшипника и отделяют от него знаком тире; например, 206 означа-ет шариковый радиальный подшипник легкой серии с номинальным диа-метром 30 мм, класса точности 0.

Кроме цифр основного обозначения слева и справа от него могут дополнительные буквенные или цифровые знаки, характеризующие специальные условия изготовления данного подшипника.

Так, класс точности маркируют цифрой слева через тире от основного обозначения. В порядке повышения точности классы точности обозначают: 0, 6, 5, 4, 2. Класс точности, обозначаемой цифрой 0 и соответствующей нормальной точности, не проставляют. В общим машиностроение применяют подшипники классов 0 и 6. в изделиях высокой точности или работающей высокой частотой вращения (шпиндельные узлы скоростных станков, высокооборотный электродвигатели и др.) применяют подшипники класса 5 и 4. подшипники класса точности 2 используют в гироскопических приборах.

Так, например, подшипник 7208 — класса точности 0.

Помимо приведенных выше имеются и дополнительные (более высокие и более низкие) классы точности.

В зависимости от наличия дополнительных требований к уровню вибраций, отклонениям формы и расположения поверхностей качения, моменту трения и др. установлены три категории подшипников: А — повышенные регламентированные нормы; В — регламентированные нормы; С — без дополнительных требований.

Возможные знаки справа от основного обозначения: Е — сепаратор выполнен из пластических материалов; Р — детали подшипника из теп-лостойких сталей; С — подшипник закрытого типа при заполнении сма-зочным материалом и др.

Примеры обозначений подшипников:

311 — подшипник шариковый радиальный однорядный, средней серии диаметров 3, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 55 мм, основной конструкции (см. рис. 14.5, а), класса точности 0;

6-36209 — подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, легкой серии диаметров 2, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 45 мм, с углом контакта а = 12°, класса точности 6;

4-12210 — подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии диаметров 2, серии ширин 0, с внутренним диаметром d = 50 мм, с одним бортом на наружном кольце (см. рис. 14.9, б), класса точности 4;

4-3003124Р — подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный особолегкой серии диаметров 1, серии ширин 3, с внутренним диаметром d = 120 мм, основной конструкции (см. рис. 14.8), класса точности 4, детали подшипника изготовлены из теплостойких сталей.

Характеристики подшипников качения.

Наибольшее распространение получили шариковые радиальные одноряд-ные подшипники (см. рис. 16, а). Эти подшипники допускают сравнительно большую угловую скорость, особенно с сепараторами из цветных металлов или из пластмасс, допускают небольшие перекосы вала (от 15" до 30") и могут воспринимать незначительные осевые нагрузки. Допустимая осевая нагрузка для радиальных несамоустанавливающихся подшипников не должна превы-шать 70% от неиспользованной радиальной грузоподъемности подшипника.

Роликовые радиальные подшипники с короткими роликами (см. рис. 16, в) по сравнению с аналогичными по габаритным размерам шари-коподшипниками обладают увеличенной грузоподъемностью, хорошо вы-держивают ударные нагрузки. Однако они совершенно не воспринимают осевых нагрузок и не допускают перекоса вала (ролики начинают работать кромками, и подшипники быстро выходят из строя).

Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами (см. рис. 16, е) применяют при радиальных нагрузках ударного действия; удары смягчают-ся податливостью витых роликов. Эти подшипники менее требовательны к точности сборки и к защите от загрязнений, имеют незначительные ради-альные габаритные размеры.

Игольчатые подшипники (см. рис. 16, д) отличаются малыми радиаль-ными габаритными размерами, находят применение в тихоходных (до 5 м/с) и тяжелонагруженных узлах, так как выдерживают большие ради-альные нагрузки. В настоящее время их широко используют для замены подшипников скольжения. Эти подшипники воспринимают только радиальные нагрузки и не допускают перекоса валов. Для максимального уменьшения размеров применяют подшипники в виде комплекта игл, не-посредственно опирающихся на вал, с одним наружным кольцом.

Самоустанавливающиеся радиальные двухрядные сферические шариковые (рис. 16, б) и роликовые (см. рис. 16, г) подшипники применяют в тех слу-чаях, когда перекос колец подшипников может составлять до 2—3°. Эти под-шипники допускают незначительную осевую нагрузку (порядка 20% от не-использованной радиальной) и осевую фиксацию вала. Подшипники имеют высокие эксплуатационные показатели, но они дороже, чем однорядные.

Конические роликоподшипники (см. рис. 16, з) находят примене-ние в узлах, где действуют одновременно радиальные и односторонние осевые нагрузки. Эти подшипники могут воспринимать также и ударные нагрузки. Радиальная грузоподъемность их в среднем почти в 2 раза выше, чем у радиальных однорядных шарикоподшипников. Их рекомендуется ус-танавливать при средних и низких угловых скоростях вала (до 15 м/с).

Аналогичное использование имеют радиально-упорные шарикоподшипники (см. рис. 16, ж), применяемые при средних и высоких угловых скоростях. Радиальная грузоподъемность у этих подшипников на 30-40 % больше, чем у радиальных однорядных. Их выполняют разъемными со съемным на-ружным кольцом и неразъемными.

Шариковые и роликовые упорные подшипники (см. рис. 16, и. к) предназначены для восприятия односторонних осевых нагрузок. Применя-ются при сравнительно невысоких угловых скоростях, главным образом на вертикальных валах. Упорные подшипники радиальную нагрузку не вос-принимают. При необходимости установки упорных подшипников в узлах, где действуют не только осевые, но и радиальные нагрузки, следует допол-нительно устанавливать радиальные подшипники.

В некоторых конструкциях, где приходится бороться за уменьшение радиальных габаритов, применяются т.н. "бескольцевые" подшипники, когда тела качения установлены непосредственно между валом и корпусом. Однако нетрудно догадаться, что такие конструкции требуют сложной, индивидуальной, а, следовательно, и дорогой сборки-разборки.

Достоинства подшипников качения:

- низкое трение, низкий нагрев;

Экономия смазки;

Высокий уровень стандартизации;

Экономия дорогих антифрикционных материалов.

Недостатки подшипников качения:

- высокие контактные напряжения, и поэтому ограниченный срок службы;

- высокие габариты (особенно радиальные) и вес;

Высокие требования к оптимизации выбора типоразмера;

Большая чувствительность к ударным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции;

Повышенный шум;

Слабая виброзащита, более того, подшипники сами являются генераторами вибрации за счёт даже очень малой неизбежной разноразмерности тел качения.