Виды подшипников качения (ПШК): характеристики, применение, маркировка, размеры, достоинства и недостатки

• Содержание

Так именуются ПШК, служащие опорой для вращающихся валов и деталей, и функционирующие по принципу качения. Продукция подразделяется на много типов, отличающихся конфигурацией, параметрами и назначением.

В данном обзоре представлены основные разновидности, информация о классификации, назначении и некоторые важные правила при установке подшипников качения. Со всеми существующими размерами, допусками и посадками, методикой расчета можно ознакомиться в специализированных справочниках и сборниках ГОСТ, где представлены таблицы параметров, схемы и фото всех модификаций.

Для условного обозначения используется 7 цифр индекса и вспомогательные информационные знаки, по которым можно классифицировать деталь. Цифровые символы показывают разновидность, наличие проточки для упорных колец, шайб для защиты ПШК. В начале индекса артикула буквенные или цифровые показатели класса точности, показателя трения и зазора.

Справа, после основного индекса, указаны обозначения в цифрах или буквах, свидетельствующие об отличии в применяемых исходных материалах для производства, конструктивные особенности, качество обработки покрытия, требования по уровню шума, вибрирования, типы и сорта смазки, используемой для закладки, специальной термической обработке некоторых компонентов.

Что такое подшипники качения и для чего они нужны

Изделия представляют собой две кольца, являющиеся внешней и внутренней обоймой, или опорной частью, компонентов качения, сепаратора, который их разделяет, удерживает на одинаковом расстоянии и направляет.

По верхней поверхности малой и внутренней части большой обоймы проточены специальные канавки или дорожки. У упорных ПШК желобки выполнены на торцах. Для снижения габаритов, увеличения точности и степени жесткости, в ряде узлов механизмов применяются специально разработанные совмещенные опоры. В этом случае желобки для шариков или роликов протачиваются на валу или на поверхности корпуса, в который планируется установка.

Есть типы, которые функционируют без сепаратора. У них увеличенное количество деталей, повышенная грузоподъемность, но значительно ниже предельные параметры частоты вращения из-за увеличенного момента сопротивления, возникающего в трущихся, неразделенных шариках.

Основное отличие подшипников качения от скольжения заключается в пониженном расходовании энергии на трение и уменьшении эксплуатационного износа. В закрытых изделиях практически не требуется замена смазки и другие виды обслуживания, даже при интенсивной эксплуатации. Открытые детали достаточно чувствительны к попаданию мусора и посторонних предметов, это приводит к нарушению работоспособности и преждевременному выходу из строя или полному разрушению.

При работе возникают различные силовые воздействия: радиальные, направленные перпендикулярно, и осевые - действующие параллельно.

Классификация подшипников качения, маркировка, преимущества и недостатки, схемы

Группирование на классы производится по ряду отличительных особенностей и технических характеристик:

• форма и количество тел;
• направление рабочих усилий и постоянной нагрузки, габариты;
• возможность самоустанавливаемости
• типу сепаратора, который бывает змейковым, самым распространенным, клепаным и цельным.

Большое значение имеет класс точности подшипника качения, являющийся важным критерием отбора при производстве механизмов и агрегатов с жесткими требованиями нормативов, условий эксплуатации.

По форме тел

1. Шариковые обладают значительной скоростью вращения, за счет меньшего контакта с плоскостью потери на трение ниже, чем у роликовых. У изделий упрощенный монтаж, небольшой уровень шума и бюджетная стоимость.
2. Роликовые детали имеют увеличенную грузоподъемность и износостойкость, изготавливаются с укороченными и длинными телами в виде цилиндров, бочонков, игольчатые, конусообразные, комбинированные и пр. Практически не боятся перегрузок, но требуют большой осторожности при установке, при перетягивании возможна деформация сепаратора.

Отличить детали можно по существующей маркировке на схеме, в основном индексе, состоящем из 7 цифр, пятый обозначает конфигурацию тел. Например: 3 - конические роликовые, 6 - однорядные шариковые, N - цилиндрические с роликами и т.д.

Число рядов

По этому показателю ПШК подразделяются на:

1. однорядные хорошо работают при осевых двухсторонних и радиальных силовых воздействиях, выдерживают перекосы. Возможность использования с увеличенным углом наклона при отсутствии бортового кольца значительно повышает функциональность. При этом грузоподъемность ограничена и пониженная возможность воспринимать моментальную нагрузку. Отличительным обозначением маркировки является: шариковые: 6 - радиальные, 7 - радиальноупорные, роликовые: 2 - сферические, 3 - конические, 8 - упорные и т.д.
2. двухрядные позволяют небольшой перекос только в случае проточенной канавки в обойме, но обладают увеличенной грузоподъемностью, выносливостью и возможностью работы при значительных деформациях вала, хорошо выдерживают разнонаправленное усилие. Обладают гораздо большим ресурсом, но и повышенной стоимостью. Обозначения: 0 - радиальноупорные, 4 -радиальные шариковые.

Способ компенсации перекашивания вала

1. самоустанавливающиеся, к которым относятся сферические детали, применяемые при угловом и не совсем точном осевом расположении вала механизма и корпусного монтажного отверстия. У элементов повышенные скоростные показатели, нет необходимости в регулярном обслуживании, пониженный уровень трения и шума, слабочувствительны к угловым перекосам. Эти детали 2-рядные шариковые с общей канавкой на внешней обойме.
2. требующие тщательного выверенного монтажа, а также соблюдения допусков при посадке. Изделия в основном 1-рядные, достаточно бюджетные, применяются в узлах и механизмах с небольшой нагрузкой. Маркируются соответственно рядности.

Способность восприятия нагрузки в предпочтительном направлении

Отличительные особенности и характеристики элементов в основном различаются способностью выдерживать разные типы давления во всех направлениях, а также моментальные воздействия. Более детальные особенности даны ниже в разделе о назначении. Маркировка обозначена цифрой в скобках.

1. радиальные (6), для возможности осуществления значительных усилий;
2. упорные (8), для комбинированной нагрузки, учитывая отклонение осей роликов;
3. упорнорадиальные (0), способны воспринимать в основном осевые усилия.

Размеры при одинаковом внутреннем диаметре

По этому параметру ПШК распределяются на серии, в индексе маркировки ее обозначает цифра 3, в скобках:

• сверхлегкие (8 и 9), особолегкие (1,7), применяются в небольших механизмах, где не требуется выдерживать значительную нагрузку;
• легкие (2) и широкие облегченные (5), требуется увеличенная грузоподъемность и способность противостоять осевым и радиальным усилиям;
• средние (3) и среднеширокие (6), для сложных устройств, работающих в постоянно нагруженном состоянии;
• тяжелые (4) и особотяжелые, для силовых агрегатов и механизмов больших размеров, требующих спокойно воспринимать разнонаправленное повышенное воздействие.

Ширина при сопоставимом размере внешней обоймы

По этому показателю изделия классифицируются в зависимости от степени грузоподъемности и способности выдерживать осевой прессинг. Более расширенная конструкция выносливее воспринимает вибрацию и биение вала:

• узкие (7);
• нормальные (1);
• широкие (2);
• особоширокие (3-6).

Монтаж подшипников качения

Конструктивные особенности ПШ, валов и корпусных деталей, которые выступают опорной частью сборного узла, должны обеспечивать удобство при монтаже каждого компонента, соблюдение предписанных допусков и технологических зазоров для заданной работоспособности механизма и всего агрегата в целом.

Монтаж производится без необходимости подгонки и дополнительной механической обработки. Если же потребность в корректировке возникает, есть вероятность нарушения должного функционирования в будущем при большой нагрузке.

Когда предусмотрен посадочный натяг, ПШ монтируется на вал и в корпусную деталь предварительно, а полное соединение всего узла выполняется при помощи посадочных поясов с предусмотренными зазорами. Сборка значительно усложняется, когда необходима посадка с натягом одновременно на валу и в корпусном элементе.

Для фиксации часто применяются кольцевые стопоры. Все усилия для установки следует производить при помощи приспособлений или гидравлических прессовых механизмов, оборудованных оправками и устройствами для недопущения перекоса.

Если оправки для монтажа отсутствуют, а необходима установка ПШК с натягом, можно использовать молоток, желательно с медным набалдашником, и обязательно демпфирующую прокладку или направляющую трубу. Удары наносятся равномерно, нельзя допускать осевого перекашивания обойм, может произойти повреждение посадочного места, которое чревато сокращением срока эксплуатации и разрушению детали.

Смазка для подшипников качения, как выбирать перед сборкой

В зависимости от условий эксплуатации и конструкции сборного механизма могут применяться различные составы, от масел до консистентных составов.

Основные требования к смазке:

• физическая и химическая стабильность;
• отсутствие механических и прочих посторонних примесей;
• предохранение от коррозии и окисления поверхностей;
• хорошие пластичные характеристики, способность погашать и нивелировать воздействие центробежных сил;
• сохранение начальной консистенции и степени вязкости на протяжении всего периода эксплуатации.

Все основные рекомендации для каждой серии прописаны подробно в ГОСТ и технологических инструкциях, которые следует тщательно изучить перед началом монтажа.

Назначение и выбор шариковых подшипников качения

1. Радиальные однорядные хорошо воспринимают 2-х сторонние осевые нагрузки, хорошо функционируют при перекашивании;
2. С 2-мя рядами, радиально-сферические имеют канавку для размещения и движения шариков на поверхности наружной обоймы, которая позволяет перекашивание колец до 4 градусов. Это обстоятельство дает возможность больших деформаций вала и неполного соответствия соосности опорных отверстий в корпусных деталях. П/ш хорошо выдерживает осевые усилия, возникающие с обеих сторон. При скорости вращения, превышающих 10 м/с, необходимо применение достаточно габаритного и мощного сепаратора для недопущения деформирования механического узла;
3. Однорядные радиальноупорные элементы хорошо воспринимают односторонние нагрузки и усилия. Конструктивной особенностью является срезанное кольцо наружного борта с одной стороны, давая возможность установки большего количества шариков сопоставимых параметров и повышения несущей способности до 30%. Увеличение усилий позволяет использование деталей по повышенным углом наклона, что расширяет функциональность;
4. 2-х рядные радиальноупорные способны функционировать при увеличенных всех силовых воздействиях, которые оказываются в различных направлениях. К степени жесткости опор вала, в этом случае, предъявляются повышенные требования;
5. С 4-х точечной опорой востребованы при больших 2-х сторонних усилиях и высоких нагрузках. Грузоподъемность по радиальной оси увеличена на 50% по сравнению с однорядным элементом;
6. Одинарный упорный может работать только при осевом воздействии, двойной при знакопеременных на скоростях вращения в диапазоне от 5 до 10 м/сек.

Особенности и типы роликоподшипников

Хотя роликовые ПШ работают при более низких оборотах вала, чем шариковые, грузоподъемность у них выше на 50-70%.

Основные серии:

1. Радиальные с укороченными цилиндрическими телами способны воспринимать повышенные воздействия, допускают смешение обойм по оси, востребованы в случаях, когда требуется обеспечить работоспособность вала при осевых смещениях;
2. 2-х рядные сферические допускают смещение до 3 градусов, хорошо воспринимают радиальные усилия и 2-х сторонние осевые;
3. Радиальноупорные с коническими телами характеризуются удобством при сборке и монтаже, способны противостоять одностороннему напору при угле контакта от минус 8 до 16 градусов. У элементов увеличенная степень чувствительности к отклонению от заданной оси, перекашиванию корпуса;
4. Игольчатый функционирует только при радиальных усилиях, может монтироваться без одной из обойм, если не позволяют габаритные размеры. Посадочное места вала и корпусной детали следует подвергнуть термической обработке, закаливанию до достижения повышенной твердости, затем шлифовке и полировке до заданных нормативами отклонений. Работают при скорости вращения не более 5 м/сек;
5. Элемент с витыми телами хорошо воспринимает в работе ударные воздействия. Чтобы не допустить осевого смещения верхней и нижней обоймы, ролики чередуются с противоположной навивкой.

Материалы для изготовления подшипников качения

Для производства основных компонентов применяются хромистые стальные сплавы с высоким содержанием углерода ШХ15СГ, ШХ15 и пр., и легированные цементируемые стали. Для эксплуатации в условиях повышенных температурных режимов и в агрессивных условиях используют коррозионно-устойчивые и теплостойкие стальные сплавы.

Для сепараторов необходима углеродистая сталь, их производят методом штамповки. Если функционирование происходит при повышенной скорости вращения вала, сепарационные элементы делают из бронзы, латуни и пр.

Виды разрушений, критерии работоспособности, основные дефекты и возможность ремонта подшипников качения

Выход из строя и отказы в работе обычно связаны с нарушением условий эксплуатации, несвоевременной смазки или замены, а также применении элементов, не соответствующих заданным техническим параметрам.

Основные дефекты:

• Частичное выкрашивание или разрушение рабочих поверхностей, возникновение раковин и прочих изъянов, возникающих при переменных контактных нагрузках;
• Вмятины и деформирование канавок и деталей из-за регулярного ударного или динамического воздействия. Необходима регулярная дефектация и проверка наличия превышения допустимой степени износа подшипника качения;
• Полное или частичное разрушение сепараторов под действием центробежной силы или использования тел разных размеров;
• Выход из строя и полная непригодность обойм из-за перекосов и применения при нагрузках, значительно превышающих технические рекомендации по эксплуатации.

Главными критериями, по которым оценивается работоспособность деталей является: длительность использования по показателю динамической и статической грузоподъемности. Для этого существует методика расчета условных параметров, которая базируется на частоте вращения обоймы. Ремонт возможен в редких случаях, в основном рекомендуется однозначная замена.

Компания Подшипник.моби предлагает шариковые и роликоподшипники качения всех типов и размеров по доступной цене. В электронных разделах каталога можно ознакомиться со всеми товарными позициями. Получите квалифицированную консультацию специалистов по контактному телефону или в режиме онлайн. Оказываем клиентам полную информационную и техническую поддержку.