39) Подшипники качения

Определение, оценка, область применения, классификация

Подшипники качения – это опоры вращающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Подшипник качения состоит из следующих деталей: наружного и внутреннего колец, тел качения и сепаратора.

Подшипники качения – группа деталей, наиболее широко стандартизованная в международном масштабе и централизовано изготавливаемая в массовом производстве.

В настоящее время подшипники качения – основные виды опор в машинах.

Основные достоинства подшипников качения:

1. меньше моменты сил трения, чем в подшипниках скольжения; в 5…10 раз меньше пусковой момент;

2. меньше расход смазки, проще уход;

3. большая несущая способность на единицу длины подшипника;

4. значительно меньший расход цветных металлов;

5. ниже требования к материалу и термообработке вала.

Недостатки подшипников качения:

1. повышенные диаметральные габариты;

2. высокие контактные напряжения и поэтому ограниченный срок службы;

3. высокая стоимость при мелкосерийном производстве;

4. большой шум, меньшая способность демпфировать колебания.

Конструкция подшипников качения позволяет изготавливать их в массовых количествах как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость производства.

Отмеченные положительные качества подшипников качения обеспечили им широкое распространение. Производство подшипников качения ведущими промышленными странами исчисляется сотнями миллионов штук в год (в СССР более миллиарда).

По форме тел качения подшипники разделяются на шариковые и роликовые, по направлению воспринимаемой нагрузки – на радиальные, упорные, радиально-упорные, упорно-радиальные.

Радиальные шариковые подшипники наиболее простые и дешёвые. Они допускают небольшие перекосы вала (до 1/4) и могут воспринимать некоторые осевые нагрузки. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.

Роликоподшипники по форме тел качения делят на: 1) с цилиндрическими короткими роликами; 2) с цилиндрическими длинными роликами; 3) с витыми роликами; 4) с коническими роликами; 5) с бочкообразыми роликами; 6) и игольчатыми роликами.

Основные критерии работоспособности и расчёта

Можно отметить следующие основные причины потери работоспособности подшипников качения. Усталостное выкрашивание наблюдается у подшипников после длительного времени работы в нормальных условиях. Износ наблюдается при недостаточной защите от абразивных частиц. Разрушение сепараторов даёт значительный процент выхода из строя подшипников качения и особенно быстроходных. Раскалывание тел качения и колец связано с ударными и вибрационными нагрузками, неправильным монтажем и т.п. При нормальной эксплуатации этот вид разрушения не наблюдается. Остаточные деформации на беговых дорожках в виде лунок и вмятин наблюдаются у тяжелонагруженных подшипников.

Современный расчёт подшипников качения базируют только на двух критериях: 1) расчёт на статическую грузоподъёмность по остаточным деформациям; 2) расчёт на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию. Расчёты по другим критериям не разработаны.

Стандартом ограничено число типов и размеров подшипников. Это позволило рассчитать и экспериментально установить грузоподъёмность (работоспособность) каждого типоразмера подшипника.

При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам. Методика подбора подшипников также стандартизована.

Различают подбор подшипников по динамической грузоподъёмности для предупреждения усталостного выкрашивания; по статической грузоподъёмности для предупреждения остаточных деформаций.