12.2. Подшипники качения

12.2.1. Конструкция, материалы, достоинства и недостатки, классификация подшипников качения

В настоящее время подшипники качения являются основным видом опор в различных областях машино- и приборостроения. Подшипники качения стандартизованы в широком диапазоне типоразмеров. Они выпускаются в массовом масштабе, что обеспечивает высокое качество изготовления и сравнительно низкую стоимость.

Подшипник качения (рис. 12.3) состоит из наружного 1 и внутреннего 2 колец с дорожками качения, тел качения (шариков или роликов) 3 и сепараторов 4. Сепараторы служат для разделения и направления тел качения. При невысоких частотах вращения и при качательном движении применяют подшипники без сепараторов (например, подшипники крестовин карданных валов).

Основное применение имеет змейковый сепаратор, состоящий

157

из двух волнистых кольцеобразных полусепараторов, соединенных между собой заклепками (рис. 12.3); в высокоскоростных и тяжело

нагруженных подшипниках качения применяют массивные сепараторы (цельные или составные), обеспечивающие более точное положение тел качения относительно колец подшипников.

Кольца и тела качения изготавливают из специальных подшипниковых высоко-углеродистых хромистых сталей марок ШХ15, ШХ20СГ, а также из цементуемых легированных сталей марок 18ХГТ,20Х2Н4А. Кольца имеют твердость 61…65 HRC, тела качения — 63…67 HRC. При повышенных температурах и в агрессивных средах применяют теплопрочные и коррозионно-стойкие стали. Змейковые сепараторы изготовляют из мягких малоуглеродистых сталей и латуни; массивные сепараторы выполняют из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов, из текстолита, фторопласта и др.

Основные достоинства подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения: 1) меньше моменты трения при пуске; 2) меньше осевые габаритные размеры; 3) простота обслуживания и малый расход смазочных материалов; 4) полная взаимозаменяемость; 5) сравнительно малая стоимость в связи с массовым производством; 6) меньший расход цветных металлов.

К недостаткам подшипников качения относят: 1) большие радиальные габаритные размеры; 2) значительные контактные напряжения, ограничивающие ресурс; 3) малая переменная по углу поворота осевая и радиальная жесткость; 4) повышенный шум; 5) чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

• по форме тел качения — шариковые (рис. 12.4) и роликовые (рис. 12.5), причем последние могут быть с роликами:

158

Рис. 12.4. Основные типы шарикоподшипников

Рис. 12.5. Основные типы роликоподшипников

цилиндрическими (а), игольчатыми (б), бочкообразными (в), коническими (г) и некоторыми другими;

• по числу рядов тел качения — однорядные (а), двухрядные шариковые (б) и роликовые (в) и многорядные;

• по направлению воспринимаемых сил — радиальные (а),

159

предназначенные для восприятия радиальных нагрузок, некоторые типы могут воспринимать и некоторые осевые нагрузки; радиально-упорные (в и г) — для восприятия одновременно радиальных и осевых нагрузок; упорные (г и д) — для восприятия только осевых нагрузок;

• по основному конструктивному признаку — самоустанавливающиеся (сферические) (б и в), которые допускают работу с взаимным перекосом колец до 4°, и несамоустанавливающиеся — все остальные (допустимый взаимный перекос колец от 1 до 8’).

По соотношению габаритных размеров подшипники качения разделяют на серии. При одном и том же внутреннем посадочном диаметре подшипники одного типа могут иметь различные наружные диаметры и ширину, т.е. различные серии по диаметру и ширине (рис. 12.6): а – ­­­­особо легкая, б – легкая, в – легкая широкая, г – средняя, д – средняя широкая, е – тяжелая. С увеличением габаритных размеров растет нагрузочная способность подшипника, но снижается предельная частота вращения. Подшипники легкой и средней серий — самые распространенные и, соответственно, при массовом выпуске имеют низкую стоимость.

Стандартом установлены следующие классы точности подшипников (в порядке повышения): 8, 7, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 и Т. Класс точности определяет точность размеров и формы деталей подшипников. Наибольшее распространение имеют подшипники нормального класса точности 0. В авиакосмической технике применяют 6, 5, и 4 классы.

160

По специальным требованиям выпускают подшипники теплостойкие, коррозионностойкие, малошумные, немагнитные и другие.