Подшипники качения

 

Подшипник качения представляет собой узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики или ролики, которые установлены между наружным и внутренним кольцом и удерживаются тела качения на определённом расстоянии друг от друга при помощи сепаратора.

Подшипники качения стандартизованы и изготовляются специальными заводами.

Достоинства («+»)	Недостатки («-»)
●Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства; ●Малые потери на трение и незначительный нагрев; ●Высокая степень взаимозаменяемости; ●Малый расход смазки; ●Не требуют особого ухода и внимания.	●Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам; ●Малонадёжны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил; ●Сравнительно большие радиальные размеры; ●Шум при больших скоростях.

 

Классификация подшипников качения

 

1. В зависимости от формы тел качения подшипники качения бывают:

а) шариковые;

б) роликовые;

Роликовые подшипники могут быть:

а) цилиндрическими роликами;

б) коническими роликами;

в) бочкообразными;

г) игольчатыми;

д) витыми роликами.

2. В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники качения могут быть:

а) радиальные;

б) упорные;

в) радиально-упорные.

3. В зависимости от числа рядов тел качения подшипники скольжения бывают:

а) однорядные;

б) многорядные.

4. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают:

а) сверхлёгкие;

б) особо лёгкие;

в) лёгкие;

г) средние;

д) тяжёлые.

5. В зависимости от ширины подшипника серии бывают:

а) узкие;

б) нормальные;

в) широкие;

г) особо широкие.

 

Маркировка подшипников

 

Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих:

§ внутренний диаметр;

§ серию;

§ тип;

§ конструктивные особенности;

§ класс точности и т. д.

Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр d, который определяется умножением указанных цифр на 5.

Третья цифра справа обозначает серию подшипника:

1 – особо лёгкая серия;

2 – лёгкая;

3 – средняя;

4 – тяжёлая;

5 – лёгкая широкая;

6 – средняя широкая;

7 – тяжёлая широкая и т. д.

Четвёртая цифра справа обозначает тип подшипника:

0 – радиальный шариковый однорядный;

1 – радиальный шариковый сферический;

2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами;

3 – радиальный роликовый сферический;

4 – радиальный роликовый игольчатый;

5 – радиальный роликовый с витыми роликами;

6 – радиально-упорный шариковый;

7 – роликовый конический;

8 – упорный шариковый;

9 – упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа обозначают отклонения конструкции подшипника от основного типа. Например, ПК7309 основной конструкции, а такой же подшипник с бортом клеймится 67309.

Одна или две буквы впереди цифр указывают класс точности подшипника:

Н – нормальный класс точности;

П – повышенный;

В – высокий;

А – особо высокий;

С – сверхвысокий;

ВП – высоко-повышенный;

СА – сверхвысокий высокий.

У подшипников у нормального класса буква Н не проставляется.

 

Основные типы подшипников качения

 

Шариковые радиальные подшипники (рисунок 34) – наиболее простые и дешёвые, предназначены для восприятия радиальной нагрузки, но, имея желобчатые дорожки качения, могут воспринимать и осевую нагрузку. Они обладают большой быстроходностью, фиксируют вал в двух направлениях и допускают небольшие перекосы колец (до 15¢). Это самые распространённые подшипники в машиностроении. Их собирают путём эксцентричного смещения внутреннего кольца в наружном.

 

Рисунок 34 - Шариковый радиальный подшипник.

 

Шариковые радиальные сферические подшипники (рисунок 35) предназначены в основном для восприятия радиальной нагрузки, но могут воспринимать и небольшую осевую нагрузку. Дорожка качения на наружном кольце выполнена по сфере, что обеспечивает нормальную работу (самоустановку) подшипника даже при значительном (до 2-3°) перекосе колец. Применяют для валов, подверженных значительным прогибам; при установке подшипников в разных корпусах и т. п.

 

Рисунок 35 - Шариковый радиальный сферический подшипник.

 

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 36) воспринимают только радиальную нагрузку, допускают осевое взаимное смещение колец, требуют точной соосности посадочных мест, в противном случае ролики работают кромками и подшипники быстро разрушаются. Применяют для коротких жёстких валов, а также в качестве «плавающих» опор (для валов шевронных передач и др.).

 

Рисунок 36 - Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами.

 

Виды разрушения подшипников качения

 

1. Усталостное выкрашивание поверхностей тел качения, обычно наблюдается после длительной работы и сопровождается стуком и вибрациями.

2. Пластические деформации на дорожках качения (вмятины) из-за действия ударных нагрузок.

3. Абразивный износ – из-за плохой защиты от попадания пыли.

4. Разрушение сепараторов от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор тел качения.

5. Раскалывание колец и тел качения из-за перекосов при монтаже.

 

Выбор типа подшипника

 

Для малых нагрузок и больших скоростей вращения принимают шариковые однорядные подшипники лёгких серий.

Подшипники более тяжёлых серий обладают большей грузоподъёмностью, но допускаемая угловая скорость их меньше.

При ударных нагрузках, при переменных нагрузках с большой нагрузкой предпочтительней двухрядные роликовые подшипники.

 

Расчёт подшипников качения на долговечность

 

Требуемая долговечность подшипников качения определяется равенством

 

, млн. об.,

 

где a - показатель степени, для шарикоподшипников – 3, для роликоподшипников – 10/3;

C – динамическая грузоподъёмность (постоянная радиальная осевая нагрузка, которую подшипник качения может выдержать в течение 10° оборотов) (табличное значение);

P – эквивалентная нагрузка.

 

Расчётная долговечность подшипников качения:

 

, ч,

 

где n – частота вращения, об/мин.

▪ Для шариковых радиальных, для шариковых, роликовых радиально-упорных подшипников

 

где P_r – радиальная нагрузка;

P_a – осевая нагрузка;

V – коэффициент вращения, V=1, если вращается внутреннее кольцо;

X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки, зависят от типа подшипника качения;

k_d - коэффициент безопасности, k_d=1,3;

k_t – температурный коэффициент, k_t=1, если t£100° C.

 

§ Для роликовых радиальных подшипников качения:

 

.

 

§ Для упорно-радиальных подшипников качения:

 

.

 

§ Для упорных подшипников:

 

.

 

Расчёт и выбор подшипников по динамической грузоподъёмности

 

Критерий для выбора подшипников по динамической грузоподъёмности:

 

,

 

где P₀ – требуемая величина динамической грузоподъёмности;

C₀ – табличное значение динамической грузоподъёмности.

 

,

 

где P_r – радиальная нагрузка;

P_a – осевая нагрузка;

X₀ – коэффициент статической радиальной нагрузки;

Y₀ – коэффициент статической осевой нагрузки. X₀ и Y₀ находятся по каталогу в зависимости от типа подшипника.

 

§ Для радиальных и радиально-упорных подшипников качения:

 

.

 

§ Для упорно-радиальных подшипников качения:

 

.

 

§ Для упорных подшипников качения:

 

.

 

Если P₀³C₀, то нужно перейти к другим подшипникам качения.