Аксиальный подшипник что это

Аксиальный подшипник что это

Что такое подшипник

Подшипник — механический узел, являющейся частью опор или упоров, которое фиксируют вал, ось, ротор или иную подвижную часть механизма с заданной жёсткостью, предоставляя ей совершение движений, разрешённых конструктором этого механизма в предусмотренных им степенях свободы.

Подшипник фиксирует положение в пространстве, допускает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим, учитывая физические свойства процесса перемещения, сопротивлением на преодоление сил трения.

Он воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции (возможно – подвижные), чем обеспечивает целостность конструкции механизма, содержащего подвижные и относительно неподвижные части, и его безопасность для окружающих людей, животных и растений.

Понятие подшипника интуитивно. Трение – одно из важнейших свойств физического мира, окружающего нас. В ряде случаев трение необходимо, и человек использует его в своих интересах. Например, обычный гвоздь держится в древесине только за счёт трения. В случаях, когда используется подшипник, задача заключается в минимизации силы трения для того, чтобы обеспечить переход, например, электрической энергии в энергию движения с минимальными потерями.

Силы, нагружающие подшипник, подразделяют на:

· радиальные, действующие перпендикулярно оси подшипника;

· осевые, действующие параллельно оси подшипника.

Кроме того, подшипники подвергаются ударным нагрузкам, вибрациям, химическим и механическим (пыль и пр.) воздействиям со стороны окружающей среды.

Многообразие требований к подшипникам и факторов, воздействующих на них, приводит к огромному разнообразию типов подшипников, их размеров, материалов, используемых для изготовления, смазок и пр.

Ниже кратко описываются широко распространённые группы и типы подшипников.

Подшипники скольжения

Исторически первые подшипники скольжения появились очень давно, в одно время с колесом. Их изготавливали из дерева или камня. Когда появилась бронза, а затем железо, для изготовления подшипников стали использовать эти металлы. Бронзу и сталь используют до сих пор.

В эпоху промышленной революции началось массовое внедрение подшипников скольжения в станках и машинах. Технологии их производства начали быстро развиваться.

Потребности производства и народного хозяйства привели к появлению линейных подшипников скольжения.

Более подробное описание подшипников скольжения приведено в разделе

Подшипники скольжения

Подшипники качения

Подшипники качения состоят из:

· двух колец – внешнего и внутреннего, на которых выбраны дорожки – желоба для тел качения. Для упорных подшипников качения дорожки выбираются на торцевых поверхностях колец;

· тел качения. Это могут быть шарики, цилиндры, усечённые конусы, бочкообразные ролики, иглы – цилиндры с большим отношением длины к диаметру и, как правило, с торцами сферической формы; Примеры тел качения, используемых в подшипниках, приведены на рисунке П-1.

· сепаратора, который разделяет тела качения друг от друга, удерживает их на равном расстоянии друг от друга и направляет их движение. Некоторые типы подшипников не имеют сепаратора. Они имеют большее количество тел качения, что повышает их грузоподъёмность. Но допустимые частоты вращения бессепараторных подшипников заметно ниже из-за большего момента сопротивления вращению;

· уплотняющих шайб, которые защищают смазку тел качения, воздействия на них и желоба от факторов окружающей среды. Не все типы подшипников выпускаются с шайбами – уплотнителями.

Рисунок П-1. Формы тел качения, используемые в подшипниках качения.

В процессе работы тела качения катятся по желобам колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно относительно основного механизма. Нагрузка распределяется на тела качения неравномерно. Распределение нагрузки зависит от величины радиального зазора в подшипнике и от точности геометрической формы его деталей.

Подшипник качения – высокотехнологичное изделие, т.к. все его детали должны быть изготовлены с высочайшей точностью и из высококачественных материалов, что в совокупности гарантирует, что рабочие параметры подшипника некоторого типа будут стабильны для любого его экземпляра.

В некоторых механизмах для уменьшения габаритов, повышения точности и жёсткости конструкции используют совмещённые опоры, т.е. дорожки качения выполняют непосредственно на валу и (или) на поверхности корпусной детали.

Подшипник качения – это планетарный механизм. В нём преимущественно возникает трение качения. Потери, возникающие из-за трения скольжения между телами качения и сепаратором, малы.

При прочих равных условиях трение качения меньше, чем трение скольжения. Поэтому, при прочих равных условиях, потери на трение в механизме, использующем подшипники качения, будут меньше, а износ узлов установки валов будет ниже.

Закрытые подшипники качения (имеющие защитные уплотняющие шайбы или крышки), как правило, не требуют замены (пополнения) смазки в течение всего периода эксплуатации. Открытые подшипники качения чувствительны к загрязнениям, поступающим из окружающей среды и к попаданию инородных тел. Если требования к окружающей среде, в которой должен эксплуатироваться подшипник, нарушаются, то он может разрушиться существенно быстрее, чем это определено его рабочими характеристиками.

Подшипники качения: конструкция и классификация

Наиболее широко распространённые типы подшипников качения состоят из двух колец, элементов (тел) качения и сепаратора. В зависимости от направления основной нагрузки, которую несёт подшипник, их разделяют на радиальные и упорные. Если подшипник приспособлен для работы в условиях как радиальной, так и осевой нагрузок, то его называют радиально-упорным подшипником. В зависимости от формы элементов качения подшипники делятся на шариковые подшипники и роликовые подшипники. Применяются тела качения самых разнообразных форм, рисунок ПК-1.

Количество признаков, по которым осуществляется классификация подшипников качения, велико. Основными признаками являются следующие:

· По виду тел качения – шариковые и роликовые. Роликовые тела качения, в свою очередь могут быть цилиндрами, «бочками», усечёнными конусами, или иглами, т.е. цилиндрами с большим отношением длины цилиндра к его диаметру. В игольчатых подшипниках обычно используются цилиндры с торцами, которым придается форма полусферы.

· По типу воспринимаемой нагрузки – радиальные, радиально – упорные, упорно – радиальные, упорные, линейные. Радиальные подшипники в состоянии воспринимать только радиальные нагрузки. В случае возникновения осевой нагрузки радиальный подшипник не предотвращает смещения оси (внутреннего кольца, вала) подшипника относительно его внешнего кольца. Радиально – упорные подшипники фиксируют движущиеся части механизма в двух направлениях – по радиусу и вдоль оси вращения. Упорно – радиальные подшипники рассчитаны, прежде всего, на компенсацию усилий, действующих вдоль оси подшипника, в то же время они в состоянии воспринимать серьёзные усилия, действующие на механизм поперёк оси вращения. Упорные подшипники компенсируют усилия вдоль оси подшипника. Очевидно, что упорно – радиальные и упорные подшипники отличает «тонкая грань», заданная некоторым параметром; не может быть упорного подшипника, который не противостоит хотя бы небольшим радиальным нагрузкам. Линейные подшипники – обобщенное название механизмов, которые обеспечивают плавное управляемое движение каретки или втулки вдоль направляющего вала с малыми потерями энергии на трение между направляющей и кареткой. Такие подшипники находят всё более широкое применение в робототехнике, медицинском оборудовании и пр.

· По количеству рядов тел качения – однорядные, двухрядные, многорядные. Наиболее распространены однорядные и двухрядные подшипники.

· По способности компенсировать угловые отклонения валов (роторов). Любой вращающийся ротор создаёт радиальные биения в подшипниках, на которых он установлен. Если ротор массивен, например, состоит из дисков турбины, крайне трудно сбалансировать вращающуюся часть механизма (ротор или вал) относительно оси вращения. Другая трудность – обеспечить точную соосность колец подшипников и вала. При размещении «несбалансированного» ротора в «жестких» и к тому же несоосных подшипниках неизбежно возникнут вибрации и дополнительные напряжения на поверхностях трения тел качения и дорожек колец подшипников. Это ускоряет процесс выхода из строя подшипниковых узлов и всего механизма в целом. Поэтому, помимо обычных «несамоустанавливающихся» жестких подшипников, появились «самоустанавливающиеся». За счет двух рядов тел качения и специальной формы направляющих бороздок самоустанавливающиеся подшипники менее чувствительны к несоосности колец подшипника и вала, а также к его биению.

Классификацию можно продолжить – подшипники могут быть выполнены с сепараторами, обеспечивающими дополнительную фиксацию тел вращения между кольцами подшипника на равном расстоянии друг от друга в плоскостях, перпендикулярных оси вращения подшипника, подшипники могут иметь различную высоту колец, могут снабжаться уплотнителями, предохраняющими попадание на трущиеся поверхности механизма подшипника соединений и частиц из окружающей среды, а также сохраняющими в подшипнике смазку, уменьшающую трение. На кольцах могут быть выполнены пазы для обеспечения фиксации подшипника в подшипниковом узле и (или) отверстия для подачи и удаления смазки и пр.

Существуют десятки типов подшипников качения, тысячи их разновидностей, исполнений. Количество моделей исчисляется тысячами. Терминология, применяемая для обозначения деталей, входящих в состав подшипников, проиллюстрирована на рисунках П-3 – П-8. Классификация подшипников, в силу многообразия их видов и типов, является непростым делом. Один из вариантов классификации приведён в таблице П-1.

Таблица П-1. Классификация подшипников качения.

Тип тела вращения

Название вида подшипника

Количество рядов тел вращения

Источник

Подшипники качения

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

Рассмотрим подробнее устройство, разновидности, особенности подшипников качения.

Классификация подшипников качения

В зависимости от формы тел качения различают подшипники:

По числу рядов различают подшипники:

По возможности самоустановки:

По направлению воспринимаемой нагрузки:

Устройство подшипников качения

Передача усилий от вала на опоры осуществляется через тела качения.

Осевые и радиальные нагрузки

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

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

Осевой называют нагрузку, действующую в направлении оси вала.

Основные типы подшипников

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

Шарикоподшипники

Однорядные радиальные шариковые подшипники

Подшипники этого типа предназначены для восприятия нагрузки в радиальном направлении.

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

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

Двухрядные радиальные шариковые подшипники

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

Двухрядные шариковые сферические подшипники

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

Обладают меньшей грузоподъемностью по сравнению с несамоустанавливающимися шариковыми подшипниками.

Шариковые радиально-упорные подшипники

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

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

Однорядные шариковые упорные подшипники

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

Двухрядные шариковые упорные подшипники

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

Упорно-радиальные шариковые подшипники

Способны воспринимать, как осевые, так и радиальные нагрузки.

Роликоподшипники

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

Радиальные роликовые подшипники

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

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

Игольчатые подшипники

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

Двурядные подшипники с бочкообразными роликами

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

Конические радиально упорные подшипники

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

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

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

Упорные подшипники с цилиндрическими роликами

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

Упорные с коническими роликами

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

Сфероконические упорные

Обозначение подшипников качения

Рассмотрим обозначения стандартизированных подшипников.

Обозначение подшипников по ГОСТ

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

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

Подшипники с внутренним диаметром более 10 мм обозначают следующим образом:

Расшифровку обозначения удобно проводить справа налево.

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

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

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

Четвертая цифра обозначает тип подшипника.

Пятая и шестая цифра указывает на конструктивные особенности подшипника.

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

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

Примеры обозначения подшипников по ГОСТ

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

Расшифруем обозначение подшипника 2007108, расшифровку будем проводить справа налево.

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

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

Обозначение подшипников по ISO/DIN

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

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

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

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

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

Источник

Классификация подшипников: виды и их названия

Классификация подшипников: виды подшипников и их названия

Конструкции узлов могут различаться в зависимости от особенностей, показателей, технических характеристик и назначения. Знать об этих различиях нужно не только производителю, но и пользователю. В статье мы расскажем о классификации подшипников – какие виды деталей бывают (качение, скольжение, роликовые, открытого и закрытого типа) и их назначение.

Основные разновидности и сравнительная таблица

Первое, что нужно различать, это две большие категории – качение и скольжение. Именно они разделяют все запчасти на две группы. Первые используются чаще, потому что у них меньше сопротивление и, соответственно, сила трения. Они необходимы при небольших частотах вращения.

Затем эти подвиды делятся на еще более мелкие ответвления, характеризующиеся качествами и отличиями по назначению.

Также они все отличаются по размерам внутреннего и внешнего кольца, по диаметру отверстия и внутренних шариков, по материалу изготовления. Представим картинку, на которой изображено, как классифицируются изделия:

Качения: рабочие характеристики, достоинства и недостатки

Более инновационные разработки, которые на данный момент используются повсеместно для поддержания и направления вращающегося вала. Они имеют невысокую степень износа, поэтому в машиностроении считается, что это один из самых прочных узлов при условии правильной эксплуатации – регулярном очищении и смазывании.

Обычная структура состоит из двух колец и тел вращения. Они могут быть различные – иглы, шарики ролики. От этого зависит классификация подшипников качения и их степень точности. Различают:

Для начала рассмотрим достоинства и недостатки указанного типа узлов.

Классификация подшипников качения по размерам, таблица

При выборе изделия используются номера, они все прописаны в соответствующих нормативных документах, но для удобства пользователей мы свели их в одну картинку:

Если вы не знаете порядкового обозначения, то вам понадобится измерить или узнать следующие показатели – диаметры внутреннего и внешнего колец, а также ширину детали.

Чаще случается обратная ситуация. В автосервисе или ином сервисном центре при ремонте вам говорят, что необходим узел с определенным названием. Чтобы узнать, что именно от вас хотят, можно свериться с приведенной таблицей.

Например, какой вид подшипника обозначается цифрой 6? Это тот, у которого внутренний диаметр равен 6 мм, а внешний – 19 мм. Стандартная ширина – 6 мм.

Рабочие характеристики и строение

Форма изделия полностью правильная, круглая. В центре – отверстие. Это место оси, туда может помещаться часть опоры. От правильного подбора зависит то, насколько плотно будет стоять узел.

Это и есть внутреннее кольцо. На ней есть дорожка качения, то есть бортики, благодаря которым остальные элементы не покинут определенного места и будут двигаться вдоль них.

Затем идут сепараторы. Это ячейки из металла, оправа для шариков или роликов. Они направляют их, а также удерживают на своих местах. Без них тела качения сместились бы в одну сторону, начали бы наезжать друг на друга, что увеличило бы трение и привело бы к неравномерному распределению нагрузки на опору. При изготовлении нужно особенное внимание уделить качеству сепараторов. Их разрушение приводит к полной поломке опорного подшипника любого вида. Обычно их изготавливают путем штамповки листового металла. Сталь предварительно обрабатывают от коррозии, а также проверяют на прочность.

Далее следует внешнее кольцо. На нем также внутри есть дорожки качения, то есть рифление, согласно которому происходит переход тел из одной ячейки в другую.

Посмотрим изображение этой разновидности узла:

Скольжение: рабочие характеристики, достоинства и недостатки

Их конструкция отличается от качения, потому что фактически две основные части (кольца) не катятся на роликах, а скользят друг по другу. Результат – увеличенная площадь трения, что, соответственно, делает эту силу намного больше. Это основной минус, который закреплен за изделием. Если будет недостаточное количество смазывающего вещества, то металл будет нагреваться, что может привести к поломке.

Рассмотрим достоинства и недостатки изделия.

Рабочие характеристики и строение

Внутренняя втулка, то есть кольцо меньшего диаметра, обычно создается из материала, обладающего антифрикционными свойствами. У них низкий коэффициент трения, что частично устраняет проблему всех механизмов скольжения. Корпус же создается из стали. Он плотно насаживается на втулку. Небольшой зазор между ними предназначен для того, чтобы туда поступала смазка. Система предполагает автоматическую подачу. Слой этой жидкости определяется в зависимости от показателей давления, температуры и фактического расхода.

По типу подшипников скольжения и их применению можно определить степень трения:

Первые наиболее подвержены скорому износу. Также следует учесть, что при ряде действий, например, при запуске или выключении, при медленном вращении, все изделия относятся ко второй разновидности, то есть находятся на предельных возможностях.

На долговечность узла влияют не только условия эксплуатации, но и характер используемого смазочного вещества. Его функции в следующем:

Еще одна классификация – на виды упорных подшипников скольжения по используемой смазки. Она может быть сухой, классической влажной, газовой или пластичной. Наиболее инновационная разработка – это использование пористого металла. Такой материал имеет поры. Он как-бы пропитан сухим веществом, которое меняет свое агрегатное состояние при нагреве. С первых движений при разогреве конструкции из небольших отверстий в металлическом корпусе ли во втулке начинает сочиться жидкость. После работы происходит остывание, вместе с этим смазка снова принимает порошкообразное состояние.

Посмотрим изображение изделия:

Но предложенная структура с порошком, меняющим свои свойства при нагреве, – скорее исключение из правил. Это трудное устройство, для которого необходимо применять дорогостоящие материалы. Классикой считаются два другие подвида. Виды подшипников скольжения и их назначение, применение, в зависимости от подачи смазывающего вещества:

И последняя классификация является определением конструктивных особенностей. Корпус может вращаться вокруг разных втулок. Подшипники могут быть:

Теперь рассмотрим менее общие классификации изделий.

Шариковые

Шарикоподшипники – самый древний, но до настоящего момента часто употребляемый подвид. Они состоят из двух колец – внешнего и внутреннего – и шариков из металла. Каждый из них находится в ячейке, сепараторе, который предопределяет их местонахождение и то, что они не будут соприкасаться.

Изготавливаются по ГОСТ 7872–89. Начинают работать при действии осевой нагрузки, то есть совсем не подходят для радиальных. Они имеют очень низкую скорость вращения. Используют однорядные и двухрядные, в зависимости от того, в какое направление будут вращаться элементы, если в двух, то лучше сделать второй вариант.

Минус один – ломается при больших оборотах.

Упорные роликовые

Еще один вид подшипников, их названия и параметры мы видим на картинке:

Предназначены для осевых нагрузок, как и все конструкции на роликах. Между двумя кольцами есть тела вращения, которые находятся в сепараторах. Есть две разновидности, в зависимости от формы этих элементов, рассмотрим подвиды.

Роликовые цилиндрические

Ролики имеют форму цилиндра. Они устойчивые и очень плотные, за счет того, что держатся устойчиво на своем месте и предлагают большую долю соприкасающейся поверхности, в отличие от шарикоподшипников, они работают с крупногабаритными деталями.

Аналог предыдущим, но имеет тела катания не цилиндры, а конусы. Это очень практичная конструкция, применяется пока редк. Ее преимущества:

Недостаток в основном в цене, потому что конструкция еще не очень обширно производится.

Двухрядные самоустанавливающиеся

Это неразъемная конструкция, которая состоит из прикрепленных ко внутренней втулке двух рядов шариков. Особенность в том, что при небольших перекосах и сдвигах, тела вращения восстанавливаются на свои места, так как по краям их ограничивают желобки.

Игольчатые

По сути это те же ролики, но очень узкие. Из-за своего малого диаметра они называются иглами. Основная структура такая же, только вместо сепараторов используется просто плотная пригонка тел катания и много смазки.

В статье мы рассказали, какие виды и размеры шариковых подшипников существуют, показали фото. Ориентируйтесь на цену и качество изделия при покупке.

Источник