Виды подшипников: назначение, конструкция и таблица размеров

Разновидности сборочных узлов

В настоящее время технический прогресс, обусловивший неуклонное развитие инженерной мысли, абсолютно не способен развиваться без использования такого, казалось бы, незначительного элемента, как шарикоподшипник. Повсеместное применение этого изделия во всех сферах производства, начиная с миниатюрной бытовой техники и заканчивая грандиозными механизмами производственного оборудования, заставляет признать безальтернативность его использования. Все существующие в настоящее время шарикоподшипниковые узлы делятся на два основных типа: скольжения и качения.

Типы подшипников

1. Подшипники скольжения

скольжения-380x253.jpgПодшипники скольжения — это опоры для вращающихся элементов машин и агрегатов, работающих в условиях трения, совместно с рабочей жидкостью (маслом или газообразным веществом).

Подшипники скольжения являются одним из старейших элементов машин, используемых для создания подшипниковых узлов в общем машиностроении. Как таковые, они претерпели большое развитие и охватывают очень широкий спектр современного машиностроения и приборостроения, хотя их широкое использование ограничено.

Тем не менее, они сохранили некоторые важные области, где они имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения: подшипники, которые из-за технологических требований при установке должны быть двухкомпонентными (для коленчатых валов и т. д.), подшипники особо тяжелых валов, для которых требуется индивидуальное производство подшипников качения.

В зависимости от воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения бывают: радиальные — воспринимают только радиальную нагрузку; осевые — воспринимать только осевую нагрузку; радиально-осевые — воспринимают радиальные и осевые нагрузки. Шейки валов и осей, установленные в подшипниках скольжения, могут иметь различные геометрические формы вращения. На практике цилиндрические, бочкообразные или конические шейки в основном используются для облегчения производства. Каблуки цельные, в форме кольца, в форме гребня и сферические.

В зависимости от характера трения подшипники скольжения подразделяются на:

  • подшипники скольжения, рабочие поверхности которых касаются непосредственно шейки (пятки) вала или вала и работают в режиме смешанного трения. Во время смешанного трения слой масла, расположенный между двумя поверхностями скольжения, местами нарушается и обеспечивает их прямой контакт, что вызывает сухое трение и его износ;
  • подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от поверхностей вала масляным слоем, образованным при вращении вала (вала), и работают в режиме жидкостного трения — гидродинамических подшипников. Эти подшипники работают без внешнего источника давления;
  • подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от поверхностей вала масляным слоем под давлением, создаваемым внешним источником давления — гидростатические подшипники;
  • подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от вала (оси) при помощи воздуха (газа) под давлением, создаваемым внешним источником давления — аэростатические подшипники;
  • подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от поверхностей вала с помощью слоя сжатого воздуха (газа), создаваемого вращением вала на высокоскоростных аэродинамических подшипниках. Подшипники этого типа также работают с внешним источником давления для разгрузки подшипника при запуске и останове;
  • подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от вала (оси) вследствие магнитного равновесия внешней нагрузки.

2. Подшипники качения

podschipnik-380x243.jpgОдним из основных требований к подшипникам является минимальный коэффициент трения. В этом отношении газовые подшипники имеют несомненное преимущество перед подшипниками качения (потери в газовых подшипниках обусловлены незначительным внутренним трением в газовом слое), но они значительно уступают последним с точки зрения грузоподъемности.

Трение в подшипнике на продукт реакции в опоре и радиус отверстия подшипника достигает 0,002 — для однорядных шарикоподшипников при радиальной нагрузке и 0,01 для игольчатых и конических роликоподшипников.

Преимущество подшипников качения состоит в том, что они позволяют заменить трение скольжения трением качения. Это упрощает систему смазки, уменьшает вероятность выхода из строя подшипника в случае короткого перерыва в смазке (в случае внезапного изменения нагрузки и скорости). Конструкция подшипников позволяет производить их в больших количествах в качестве стандартных изделий, что делает их производство экономически эффективным. По сравнению с подшипниками скольжения ролики имеют меньшие размеры в осевом направлении (в 2-3 раза), что обеспечивает ремонтопригодность агрегата и оценку его остаточной прочности.

К недостаткам подшипников качения относятся:

  • относительно большие размеры в радиальном направлении;
  • низкая радиальная устойчивость и, как следствие, склонность к колебаниям вала вследствие прохождения тел качения через нагруженную зону;
  • ограниченная скорость, связанная с кинематикой и динамикой тел качения (от центробежных сил, гироскопических моментов и т. д.);
  • низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах;
  • большее сопротивление вращению из-за трения между телами качения, подшипниковыми браслетами и сепаратором.

Подшипники скольжения

Конструктивно такие детали представляют собой корпус, в который вставлен вкладыш (втулка) из антифрикционного материала. Именно в нее вставляется опорная поверхность вала (цапфа). Между вкладышем и цапфой находится слой смазки. Это слой может быть создан тремя способами:

  • Подачей через специальное отверстие жидкой смазки под давлением;
  • Заранее нанесение на вкладыш пластинчатой или твердой смазки (дисульфида молибдена, графита);
  • Выделением жидкой смазки из пористого вкладыша при вращении в нем вала (самосмазывающиеся подшипники).

По направлению восприятия усилий подшипники скольжения делятся на:

podshipnik_skolgenia_radialniy.jpg

Втулки скольжения

Рассчитаны на усилия, направленные по радиусу вкладыша. Они используются в качестве промежуточных, а также концевых опор вала в случае, если исключены осевые нагрузки (как правило, осевые нагрузки воспринимает только одна концевая опора).

podshipnik_skolgenia_uporniy.jpg

Опорные подшипники

(их еще называют осевые или подпятники) – могут воспринимать радиальные и осевые усилия.

Самоустанавливающиеся подшипники

Обеспечивают самоустановку (плотное прилегание) вкладыша к цапфе. Устанавливаются для компенсации неточностей монтажа и в случаях сильных вибраций и биения вала.

Преимущества и недостатки подшипников скольжения

Преимущества:

  • Возможность создания разъемной конструкции. Это позволяет использовать такие детали, где принципиально невозможно использование подшипников качения (пример – коленчатые валы);
  • Возможность восприятия очень больших радиальных нагрузок. В аналогичных условиях подшипники качения получаются очень крупногабаритными;
  • Для обеспечения вращения с очень большой частотой (n > 10 000 об/мин). Из-за громадных инерционных нагрузок подшипники качения просто разлетятся;
  • Минимальные габариты в радиальном направлении;
  • Простота и дешевизна конструкции;
  • Возможность работы в среде с большим загрязнением и химической агрессивностью.

Недостатки:

  • Требуется постоянный уход;
  • Большой расход смазки;
  • Маленький срок службы.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий