Глава 12. Подшипники качения

В современном машиностроении основным видом опор валов и осей являются подшипники качения, в которых подвижные элементы разделены телами качения. Высокая степень стандартизации и специализация массового производства позволили получить высокое качество подшипников при малой их стоимости, а легкость замены упростила эксплуатацию. Подшипники качения имеют международную стандартизацию, производятся в сотнях млн. штук в год в большом диапазоне размеров по наружному диаметру – от миллиметра до десяти метров и более, по массе – от долей грамма до сотен килограммов.

Подшипник состоит из наружного 1 (рис. 97), внутреннего 2 колец, между которыми находятся тела качения 3 и сепаратор 4, фиксирующий их в нужном положении.

Рис.97

Преимущества по сравнению с подшипниками скольжения:

1. Меньшие моменты трения, особенно при пуске, меньшее тепловыделение;

2. Меньшие габаритные размеры по ширине;

3. Меньший расход цветных металлов.

Недостатки:

1. Значительные контактные напряжения, ограничивающие ресурс их работы;

2. Меньшая способность воспринимать ударные нагрузки, демпфировать колебания;

3. Большие радиальные габаритные размеры;

4. Ограниченная быстроходность вследствие значительных центробежных сил;

5. Повышенный шум из-за циклического перекатывания тел качения через нагруженную зону.

12.1. Классификация подшипников качения

Подшипники качения классифицируют по нескольким признакам:

1. По форме тел качения их подразделяют на шариковые подшипники (рис. 98 а – е)

Рис.98 Шариковые подшипники

Наиболее просты и дешевы. Воспринимают не только радиальную, но и небольшую (0,7 от неиспользованной радиальной) осевую силу. Допускают небольшой перекос колец (10’…15’).

2. Роликовые подшипники (рис. 99 а – е).

Допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые, но воспринимают только радиальную нагрузку.

При этом различают ролики короткие, длинные цилиндрические, конические, сферические, игольчатые, витые и др (рис.100).

Рис. 99 Роликовые подшипники

Рис. 100 Тела качения в подшипниках качения

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники качения подразделяются на:

- радиальные, которые воспринимают преимущественно радиальную нагрузку (рис. 99 а – в);

- радиально-упорные, предназначенные для восприятия радиальной и осевой нагрузок (рис. 99 б – д);

- упорно-радиальные, воспринимающие преимущественно осевую и некоторую радиальную нагрузку (рис. 99 д, е);

- упорные, воспринимающие только осевую нагрузку (рис. 99 д, е).

По способности самоустанавливаться подшипники подразделяются на сферические (самоустанавливающиеся), которые допускают работу с взаимным перекосом осей колец до 4° (рис.99г) и все остальные (несамоустанавливающиеся) допускаюют работу с взаимным перекосом колец от 1’ до 8’.

По габаритным размерам и нагрузочной способности подшипники качения разделены на серии, имеющие при одном и том же внутреннем диаметре различные наружные диаметры и ширину (рис.101). Они систематизированы в каталогах [1].

Подшипники качения подразделяют также по классам точности: 0, 6Х, 6, 5, 4, 2, Т и еще по относительной стоимости: 1, 1,3, 2, 4, 10, соответствующей точности изготовления подшипника.

Рис. 101 Систематизация подшипников по нагрузочной способности и габаритам