Устройство подшипника: как устроены и из чего состоят – схемы

• Содержание

В нашей статье мы подробно расскажем, как устроены подшипники скольжения и качения (шариковые и роликовые). Знание структуры подшипникого узла и его деталей поможет не ошибиться при монтаже или демонтаже, ремонте и замене важных компонентов.

Структура

Когда человечество столкнулось с проблемой перетирания осей от долгой эксплуатации, то «пытливые» умы предков начали работать над этой задачей. Первым прототипом конструкции, облегчающей глоссирование, стала втулка из материала с малым трением, набитая смазкой. Сегодня принципиальное строение не изменилась. Только стали применять более современные материалы, такие как: керамика, бронзовые сплавы, полимеры.

Для облегчения движения вала в 1780 году в Великобритании впервые были применены шары. Это был аналог опорного шарикового механизма, который сохранился в первозданном виде до сегодняшнего дня.

Схемы опоры по их видам и описание

В промышленности и быту используется огромное разнообразие узлов, которые снижают трение при вращении и продольном глоссировании.

Далее мы приведем чертежи устройства и покажем, из каких деталей состоят подшипники качения и скольжения, его составные части.

Шариковые радиальные

Эти приспособления являются наиболее распространенными видом, состоящие из внешней и внутренней обоймы с технологической выемкой. В пространство между ними вставлены металлические или керамические шарики, закрепленные сепаратором.

Эти изделия бывают открытыми или закрытыми (между обоймами ставится шайба, предотвращающая попадания грязи внутрь и вытекание смазки). Промышленность изготавливает все типоразмеры в разном исполнении с одной или двумя защитными шайбами, с мембранами для предотвращения попадания грязи. В таких изделиях на заводах заранее делают канавку для фиксации с помощью кольца. Если требуются элементы качения с очень длительным сроком эксплуатации, то создаются модели, имеющие усиленные корпуса большей ширины и толщины.

Сепаратор может быть изготовлен:

• из бронзы (этот материал имеет низкий коэффициент трения, но дорогой по стоимости);
• из металла (более распространенный вариант);
• из пластика (резко снижает шумность, но требует постоянной активной смазки, используется в коробках передач автотранспорта).

Выпускаются детали с двумя рядами качения.

Этот механизм выдерживает в два раза большую нагрузку и способен поддерживать ориентацию оси. В некоторых случаях, одним таким узлом можно заменить группу из двух однорядных.

Шариковые упорные

Они предназначены для ограничения движения вала вдоль оси вращения. Обычно состоят из верхней и нижней шайб с технологическими канавками и сепаратора с шариками.

Эти приспособления бывают однорядными и двухрядными, как с последовательным, так и с радиальным расположением элементов качения. Для упрощения монтажных работ выпускаются изделия с дополнительной платформой, обеспечивающей равномерное усилие на опору.

Упорно радиальные

В случае, когда требуется не только достичь легкого вращения, но и ограничить перемещение стержня вдоль оси, используются такие установки.

Они бывают:

• Однорядные. Они обеспечивают вращение и продольную опору в одном направлении.

• Двухрядные. Позволяют зафиксировать вал в нужном положении и сохранять позицию соосности относительно обоймы. Например, они широко употребляются в ступицах колес современных легковых машин.

• Разборные. Имеют возможность дополнительного смазывания. Для правильного функционирования необходима жесткая фиксация нижних колец.

• Неразборные. Они поставляются с завода и не требуют обслуживания.

Роликовые качения

Внешнее кольцо	Внутренняя обойма	Элементы	Сепараторы
			пластик	сталь	латунь
					id="docs-internal-guid-a42e8407-7fff-78bd-8287-f10a0643de24">

Этот вид применяется для узлов с большой нагрузкой. Существуют следующие типы:

• С одним рядом. Они подразделяются на: с канавкой в наружнем кольце; внутреннем; в двух сразу. От этого зависит будет ли иметь стержень осевое смещение.

• С двумя рядами, он требуется в случаях больших усилий, передаваемых через вал. Такая конструкция позволяет фиксацию оси в нужном положении.

Строение и устройство опорного подшипника

Деталь необходима для ограничения продольного движения оси вращения. Она является аналогом упорного шарикового приспособления.

Группа с коническими роликами

При необходимости компенсировать радиальные и осевые нагрузки, используются узлы с элементами качения в форме конуса. Наиболее распространен вид – это однорядный.

Внешнее кольцо	Внутренняя обойма	Звенья	Сепараторы
			полимерный	стальной

Эта запчасть является разборной и имеет функцию регулировки после длительной эксплуатации. В большинстве случаев они ставятся в паре. Все легковые автомобили в прошлом и основная масса грузовиков сейчас имеют такое приспособление в ступице колеса. Также он широко распространен в сельскохозяйственной технике, где на середины прикладываются большие усилия, при этом обороты не высокие. Этот узел постепенно вытесняется из использования, так как требует постоянного обслуживания.

Двухрядные

Вместо использования двух деталей можно использовать одну. При этом сохраняется возможность регулировки и не теряется функция контроля осевого смещения. В косозубых передачах такая конструкция обеспечивает постоянное совпадение шестеренок.

Такой блок незаменим в тяжелой промышленной и горнодобывающей технике, в железнодорожном транспорте.

Роликовые опорные

При повышенном усилии, направленном вдоль середины, требуется установка подшипников несколько другого строения. Они бывают с конусными, со сферическими и цилиндрическими звеньями качения.

Нижняя шайба	Верхняя шайба	Ролики	Сепаратор из стали

В механизмах, где необходима самоцентация опорного элемента, используются детали со сферическими роликами. Они выдерживают большие нагрузки, высокие обороты вращательного движения, не критичны к соосности стержня и к месту посадки. Применяются в устройствах с большим осевым давлением, таких как: ветрогенератор, экструдер, поворотные приборы тяжелой промышленности, металлургическое оборудование.

Самоустанавливающиеся подшипники (плавающие)

В производстве требуется добиться устойчивого, длительного вращения валов, которые невозможно или нецелесообразно точно отцентрировать. Например, привода на сельскохозяйственной технике, на поливочной системе. В этом случае употребляются узлы скольжения, автоматически выбирающие плоскость поворота.

Общей особенностью этих блоков является обработка одной из поверхностей в виде шара.

Как видно по схеме, изделие имеет возможность свободно вращаться при несовпадении координат посадки и опоры. У этого вида часто используется дополнительный компонент – клиновидный замок для фиксации на валу.

Эта иллюстрация хорошо показывает главное преимущество этого типа. Он стабильно работает при осевом смещении и при несовпадении плоскостей.

Самоустанавливающиеся механизмы подразделяются на два основных класса:

• Шариковые:

1. однорядные;
2. двухрядные;
3. со степенью свободы во внешней обойме;
4. во внутренней.

Такое приспособление легко монтируется, но выдерживает не очень высокие перегрузки.

• Роликовые:

1. С одним рядом элементов качения. Наиболее простой и самый распространенный вариант.
2. С двумя рядами. Эта деталь эксплуатируется при большом давлении.
3. Со сферической поверхностью на внешней обойме.
4. На внутренней обойме.
5. С возможностью смещения роликов в двух плоскостях. Она позволяет достигнуть сильное отклонения вала от опоры.

Такой класс применяется в конструкциях, где невозможно или нецелесообразно достичь высокой степени совмещения узлов. Также в случаях, когда точки посадки не могут быть неподвижными. Одним из недостатков такого соединения является трудность удержать смазку внутри детали.

Игольчатые

Элемент качения в форме вытянутого продолговатого цилиндра позволяет резко сократить разрыв между внешним и внутренним диаметрами. Размер устройства скольжения становится заметно меньше. Это качество нашло применение в конструкциях, где невозможно поставить классические шариковые или роликовые опоры из-за слишком больших габаритов. Они используются в коробках передач для легковых и грузовых автомобилей. На этой основе сделаны крестовины карданного вала.

Внешнее кольцо	Обойма	Игольчатые звенья	Сепараторы
			пластиковый	стальной

Вместо внешней или внутренней обоймы в данной конструкции часто используются посадочное место с высоким качеством обработки. Что позволяет сэкономить несколько миллиметров необходимого пространства. Существую модели игольчатого прибора без сепаратора, рассчитанные на небольшие угловые скорости или движение качания (крестовины карданной передачи).

Подшипник скольжения – из чего он состоит, его устройство

С этим механизмом мы сталкиваемся на каждом шагу. В любом аппарате, имеющим подвижность, можно найти такую деталь: дверные петли, втулки колес детской коляски, скользящие прокладки в бытовой технике, в стартере автомобиля.

Конструкция состоит из корпуса, скользящего слоя и вращающихся элементов. Инженеры стараются добиться минимального сопротивления между поверхностями, поэтому используют материалы с малым коэффициентом трения (бронзовые сплавы, чугун, полимеры, керамику). Следующим шагом по облегчению глоссирования является введение дополнительного слоя, создающего просвет между плоскостями. Для этого применяются разные виды смазок, таких как: специализированное масло, литол, графит, вода для керамики, инертные газы, эмульсии с литиевым мылом и сульфатом кальция.

Приборы скольжения разделяются на два основных вида: радиальные и упорные. Например, в соединении шатуна и коленчатого вала используются вкладыши, обеспечивающие вращательное движение. Между блоком и кривошипом стоят прокладки, ограничивающие осевое смещение.

Радиальные бывают:

• Одно и много поверхностные. Это зависит от количества втулок, скользящих относительно друг друга.
• С возможность регулировки. При выработке за счет смещения вкладыша уменьшается появившийся зазор.

• Гидростатические с принудительной смазкой. Здесь необходима постоянная подача смазочного материала под большим давлением.
• Гидродинамические, где элемент глоссирования вовлекается между плоскостями за счет собственного вращения.
• Встроенные. Когда одна или обе обоймы являются конструктивной частью механизма, что делает невозможным замену индивидуальной детали.
• Разборные. В этом случае не требуется ремонт всего прибора, достаточно заменить только запчасть.

Подробнее рассмотрим разновидность с жидкой смазкой.

При совершении оборотов жидкость вовлекается в пространство между трущимися поверхностями, это создаёт зазор и резко снижает сопротивление. Если нет возvожности поддержания постоянного уровня жидкости, то целесообразно использование системы с искусственным нагнетанием смазки под давлением.

В современных изделиях используется не только масло, но и стандартные вещества. Например, в керамических подшипниках бытовых циркуляционных насосах применяется вода.

Устройство вращения на основе газовой прослойки

При высоких оборотах и маленьких нагрузках необходимо использовать другие технические решения. В высокотехнологичных гаджетах применяется изделие скольжения, где смазочным материалом служит газ. Аналогично гидравлическим системам можно воспользоваться двумя технологиями:

1. искусственным нагнетанием давления в пространстве между трущимися поверхностями;
2. созданием скользящей пленки за счет высоких оборотов.

Одним из недостатков такой системы является низкое усилие на ось. При этом фактически полное отсутствие трения в стандартных режимах работы делают ее незаменимой в решении многих инженерных задач. У такого типа плохие характеристики по сопротивлению в режиме пуска и остановки.

Магнитные

Самым новым видом приспособления, снижающим трение, представляют механизмы на основе физического принципа отталкивания магнитов с разной полярностью. С развитием науки появилась возможность подвесить ось между соленоидами так, чтобы она не имела контакта с оправкой.

Главным преимуществом является полное отсутствие препятствия для вращения. При этом практически не выделяется тепло. Значит решается проблема отведения лишнего нагрева. При помощи сильных магнитных полей возможно достичь больших рабочих нагрузок.

Важный недостаток таких комплексов: сложность конструкции; обязательное наличие дополнительного источника энергии, которой требуется больше при увеличении силы воздействия.

Не вращающиеся механизмы скольжения

В стандартном понимании это деталь между корпусом и валом. Требуется достичь минимального сопротивления при продольном движении. Аппараты,обеспечивающие такую функцию, называются так же. Они делятся на скольжение и качение. Например, в современной мебели выдвижные ящики оборудованы полосками, элементы которых сделаны из шариков. В принтерах, сканерах, в жестком диске компьютера используют устройство, позволяющее равномерно и беспрепятственно двигаться по направляющим с высокой степенью обработки.

Возникает необходимость многократного использования резьбового соединения. Чтобы избежать истирания выпускаются продольно-радиальные механизмы. Они являются аналогом винтового привода с использованием шариков для снижения трения и энергозатрат.

В нашей статье мы привели часть примеров и схемы, рассказали, из чего состоит шариковый, роликовый, игольчатый и подшипник скольжения. Разнообразие данных изделий вы можете посмотреть на сайте компании «Подшипник.моби», которая реализует большой ассортимент изделий, продукции от лучших отечественных и зарубежных брендов.