Применение шариков из подшипника

Размеры шариков шариковых подшипников

Способы изготовления

Существует несколько способов получения шаров. Процесс не из простых, требует наличия профессионального оборудования. Речь идет и о литье (производство чугунных моделей) и о придании формы нарубленной проволоке, используя пресс. Последнюю рубят из бухты стальной нити, дальше они обтесываются с помощью матриц с двух сторон, пока шарик не станет сферическим и не будет определенных припусков.

Прессование бывает, как горячее, так и холодное. Проволока направляется на пресс с выемкой в основании (диаметром схожей с размерами шара). Одновременно по окантовке изделия образуется обод, в дальнейшем удаляющийся при работе на обдирном станке.

Дальше шары отправляются на термическую обработку, которая и помогает им получить требуемую твердость. В независимости от способа производства, шарики требуют шлифовки до желаемых параметров (с точностью в десять микрон от требуемой). Изделия иногда дополнительно покрывают слоем нержавейки или они могут быть полностью сделаны из нержавеющей проволоки.

Важно, чтобы форма каждого шара в подшипнике была идеально круглой. Без этого плавное скольжение невозможно, даже 1 микрон на любом из шаров способен помешать функциональности всего механизма.

Каждый этап контролируется: и размеры, и характеристики. Дальше шары отправляются в упаковочный отдел, а оттуда – готовятся к продаже или ждут в сборочной части, чтобы стать элементом полноценного изделия.

Материалы

ГОСТ 3722-81 допускает получение конструктивных подшипниковых элементов из хромоуглеродной стали разновидности ШХ15. Когда покупателю требуется шар с другими характеристиками (в частности, твердости), из других материалов, он выпускается в индивидуальном порядке. Используют ШХ4, 95Х18,12Х18, и др.

Для процесса обязательно применение высококачественной проволоки из стали. Речь идет о хромистой или молибденово-кремниевой стали.

Малоуглеродистая сталь нужна для получения охотничьей дроби или для изделий особого назначения, приветствуется применение тугоплавкой стали: латуни, алюминия, меди, и других полиамидных и полимерных материалов.

Крайне интересны последние исследования, которые позволили получить инновационную синтетическую основу – нитрид кремния. Эта синтетическая керамика являет собой отдельный тип, характеризующейся самоусилением.

Сферы применения

Большая часть готовых шаров отправляется на сборку подшипников разного назначения, но нередко изделия нужны в качестве самостоятельного товара: в них нуждаются стержни обычных шариковых ручек, а еще – дезодоранты.

Шары из стали незаменимы, когда изготавливаются подшипники качения и линейной работы, в дробеструйной технологии, шаровых мельницах, производстве станков, для прочих направлений сельскохозяйственной, автомобильной, военной и прочих промышленностей.

Шарики из подшипников, для изготовления которых идет качественная хромистая сталь, применяются во всех машиностроительных разновидностях и в получении товаров народного потребления. Например, изделия из нержавейки – машиностроение, производство электроники, медицина (клапаны дозирующего оборудования), из молибденово-кремниевой стали – долота для бурения и турбобуры.

Элементы из стали с малым количеством углерода чаще задействуют, создавая боеприпасы с экологически безопасной дробью, пневматические 4.5-калиберные пули шарного типа. Полимеры и керамика – как элементы клапанов высокого давления, способных выдержать сложные условия работы, в разных автомобильных узлах.

Источник

Шарики для подшипника

Изготовление шариков для подшипников

Самым сложным процессом в изготовлении подшипников является изготовление шариков. Шар должен быть идеально круглым и иметь отклонения в размере не более тех, которые определены ГОСТом 3722-81 и ГОСТ 3722-2014 для стальных шариков. Размеры шариков для подшипников также регламентируются те мы же ГОСТами.

Шарики изготавливаются различными способами. Этот процесс сложный и требует специального оборудования. Это и литьё (изготовление чугунных шаров) и формирование из нарубленной проволоки, при помощи прессования. Проволоку рубят из бухты стальной проволоки, затем обрабатывают между двумя матрицами, пока шарик не приобретёт круглую форму c заданными припусками.

Прессование происходит в горячем или холодном виде. Проволока проходит через пресс, матрица которого имеет выемку практически в диаметре шарика. При этом по диаметру шарика образуется ободок, который убирается при обработке в обдирных станках. Затем они проходят термообработку, которая и придает шарикам нужную твердость. Изготовленные тем или иным способом, шарики проходят шлифовку до нужной погрешности ( точность 10 микрон от конечной ).

Могут шары покрываться нержавеющим слоем или быть изготовлены из нержавеющей проволоки. Шарики от подшипников должны иметь идеально гладкую форму, которая нужна для идеального скольжения, ведь лишний микрон на одном шарике может сказаться на работе всего подшипника. На всех этапах производства производится контроль по качеству и размеру.Потом шарики или упаковывают для продажи или перевозят в сборочный цех для сборки подшипников

Материал для изготовления шариков

ГОСТ 3722-81 регламентирует изготовление шариков для подшипников из хромоуглеродистой стали, типа ШХ15, но, если потребителю нужны шары из другого материала, так же и с другими показателями твердости, их делают по заказу, это и ШХ20, ШХ4, 15Г1, 18ХГТ, 95Х18, 110Х18, 12Х18, ШХ4, 8Х4М4В2Ф1.

Обязательно для производства выбирается высококачественная стальная проволока. Это может быть хромистая или кремние – молибденовая сталь, малоуглеродистая сталь (используется для изготовления охотничьей дроби и для шариков особого назначения твёрдосплавная сталь, латунь, алюминий, медь, металлокерамика и различные полимеры и полиамиды.

Особый интерес представляют новые разработки по получению нового синтетического материала – нитрида кремния Si3N4. Это особый сорт синтетической керамики, имеющий свойства самоусиления.

Применение подшипниковых шариков

В основном, изготовленные шарики идут на изготовление шариковых подшипников различных типов. о очень часто шары нужны и как самостоятельные изделия. Однако, хотелось бы отметить, что стальные шары также нужны и как самостоятельные изделия. Применение их очень различно. Это и шарики в дезодорантах и в стержнях пишущих ручек.

Шары стальные используются в производстве подшипников качения и линейного перемещения, в шаровых мельницах, в дробеструйной обработке, станкостроении, а также для других целей в автомобильной, оборонной, цементной, лакокрасочной, сельскохозяйственной, пищевой, кондитерской и других отраслях промышленности.

Шарики от подшипников из высококачественной хромистой стали применяют во всех отраслях машиностроения и в производстве товаров народного потребления.

Шарики из нержавеющей стали – в машиностроении, электротехнике, медицине, как детали клапанов, для дозирующей аппаратуры, в электроприборах и в авторучках; из кремнемолибденовой стали – в буровых долотах и турбобурах.

Шарики из малоуглеродистой стали применяются для боеприпасов с экологически чистой дробью, пули сферические омедненные калибра 4,5 для пневматического оружия.

Металлокерамика и полимеры – в клапанах насосов высокого давления, работающих в агрессивной среде, в различных узлах машин и приборов; а полимеры, как говорилось выше – при производстве товаров народного потребления взамен стальных шариков.

Керамические шарики

Развитие технологий и химической промышленности дало возможность создать новый материал для производства шариков (и роликов) для подшипников. В 1970 году был изготовлен первый керамический подшипник. В дальнейшем высококачественные керамические шарики из нитрида кремния стали использоваться в разнообразных механизмах: в реактивных двигателях, шпинделях металлорежущих станков, электродвигателях, автомобилях Формулы 1, насосах.

Кроме того, шарикоподшипники из гибридного материала обладают и электроизоляционными свойствами, тогда как металлические при поражении токов просто выходят из строя. К тому же металлокерамика выдерживает большой перегрев и высокие нагрузки, агрессивную среду. Поэтому за применением гибридных подшипников , когда кольца изготовлены из металла, а шарики из керамики, большое будущее.

Химики работают над улучшением свойств керамики, которая бы выдерживала всё большие различные нагрузки. Результатом исследований было доказано, что гибридные подшипники значительно меньше подвержены поверхностному разрушению, чем стальные подшипники. В гибридном же подшипнике только стальная деталь подвергается умеренному износу, в то время как керамическая деталь практически не подвергается воздействию.

Можно ли купить подшипниковые шарики?

Купить шарики можно и непосредственно на заводе изготовителе, но только при условии крупного опта или если идет вопрос о заказе на шарики специального назначения, изготовленных из перечня тех материалов, на котором специализируется данное предприятие. При необходимости покупки малого опта их можно купить у дилеров, занимающихся продажей таких изделий. Естественно, разница в цене будет существенная. Большую конкуренцию сейчас составляет поставка шариков от подшипников из Китая.

Источник

Как делают шарики для подшипников? Даём описание 4 (четырёх) основных этапов.

Шарики от подшипников — образец и технического совершенства и точности. Идеально круглой формы, гладкие и без каких либо видимых изъянов. Как добиться такой формы при производстве шариков? Ведь основой для шариков служит простая проволока. И чтобы получить из неё шарики, эта проволока подвергается череде сложных технологических процессов. Ведь точность шариков может доходить до десятых долей микрона. Рассмотрим 4 (четыре) основных этапа изготовления шариков для подшипников.

1. Нарезка и штамповка (обкатка) заготовок шариков.

Из бухты стальной проволоки, диаметра чуть больше диаметра готового шарика, на холодно-высадочном автомате или стане, поперечно-винтовой прокатки формируются штучные заготовки. скорость нарезки заготовок около 1000 штук в минуту. Заготовки имеют некоторые отклонения от правильной формы в виде кольцевого наплыва («сатурное» кольцо) и центровые выступы. Далее заготовки, помещенные между двумя дисковыми матрицами с канавками, обкатываются до придания им шарообразной формы (максимальное давление при этом процессе достигает 20 тонн). Результатом имеем шарики с допуском 100 микрон от финального размера.

2. Обработка шариков до закалки + закалка.

Полученные штампованные заготовки шариков подвергают грубой абразивной обработке. Обработка производится в специальных барабанах, наполненных абразивными чипсами. Там происходит снятие «сатурновых» колец и центровых выступов. Затем заготовки попадают в шарообрабатывающие станки. Они представляют собой две планшайбы: нижняя неподвижная и верхняя вращающаяся. Планшайбы оснащены чугунными дисками, между которыми под давлением до 20 тонн многократно прокатываются заготовки, где они приобретают сферическую форму. Затем шарики подвергаются термической обработке: нагрев, закалка и отжиг в специальных муфельных печах. Так шарики получают необходимую твёрдость (HRC 60-62).

3. Шлифовка шариков.

Следующий этап — шлифовка шариков. Закаленные шарики поступают в шарошлифовальный станок. Здесь шарики многократно прокатываются по желобам автоматически перемешиваясь между рядами желобов. В отдельных случаях, когда требуется очень высокая точность и чистота поверхности, шарики подвергаются доводке. После шлифовки шарики имеют уже допуск до 10 микрометров от номинального.

4. Промывка — финальная операция.

После промывки шарики обретают конечный вид. Далее следует 100 процентные контроль каждого изделия, сортировка по селективным группам и упаковка.

Подписаться на youtube канал

Подписывайте на наш канал, чтобы знать всё о современных подшипниках.

Подшипник.ру является экспертом в области подшипников и сервиса. А также авторизованным дистрибьютор ведущих мировых марок подшипников.

Источник

Применение шариковых подшипников по размерам в таблице

Устройство машин и механизмов предполагает большое число вращающихся деталей – колес, барабанов, рычагов, валов и других частей. Одни устроены так, что их работа заключается в свободном вращении на своей оси, другие крепятся на валу и предназначаются для передачи вращающего момента другим составляющим механизма. При оборотах между соприкасающимися поверхностями осей, валов, опор возникают трущиеся усилия, которые не дают деталям свободно вращаться. Трение нагревает сталь, вызывает преждевременный износ частей машины и приводит к поломке механизма.

Сухое трение вращающихся деталей заменяют скольжением в масляной среде или качением при помощи подшипников. Для этого на шейке вала протачивают определенный участок, шлифуют его и прячут в специальные опоры, называемые подшипниками.

Подшипник представляет собой устройство для опоры и поддержки оси, вала или другой двигающейся детали с определенной жесткостью. Изделие обеспечивает подвижную работу, вращение или качение и фиксирует расположение вала в пространстве. Подшипник уменьшает воздействие трения на механизм, принимает нагрузку от оси и передает ее другим деталям.

Шарикоподшипники представляют собой большую разнообразную группу деталей, строго систематизированную и стандартизированную по размерам. Единая мировая система предназначена для облегчения работы инженеров. В мире выпускаются шариковые подшипники различных конструкций, но все они стандартизированы по выбранному алгоритму. Что касается бывшего СССР, то здесь они имеют систему, отличную от мировой, поэтому для совмещения наших подшипников с иностранными машинами пользуются специально созданной таблицей, учитывающей отличия и облегчающей работу.

Основные виды подшипников

Типов подшипников существует множество, но основными, применяемыми почти во всех механизмах, считаются:

подшипники качения (шариковые);
подшипники по принципу скольжения.

Другие типы этих важных элементов для механизмов можно посмотреть в каталоге подшипников.

Подшипники скольжения

Представляют собой втулку, запрессованную в корпус с отверстием. Иногда подшипник выполнен из разборного корпуса и вкладышей. При сборке такого варианта отшлифованная шейка вала опирается на половинки вкладышей и накрывается верхней частью корпуса. Работа по уменьшению трения происходит благодаря тому, что вал выполняется обычно из черного металла, а втулка из другого сплава, например, бронзы.

Для усиления эффекта внутри вкладыша на его поверхности предусмотрены бороздки, обеспечивающие растекание смазки. В начале вращения вала происходит затягивание масла под шейку и постепенно меду вкладышем и валом появляется пленка из масла. Она служит прокладкой, и вращательное движение происходит без касания вала к поверхностям вкладышей. Сухое трение заменяется на вращение в жидкости.

Большая частота вращений в подшипниках скольжения способствует постепенному сильному нагреванию устройства, а охлаждение осуществляется тоже при помощи масла. Для этого устраивают ванну из масла, на ось надевают специальные кольца для подачи охлажденной смазки на шейку вала. Некоторые виды подшипников скольжения оснащаются насосом для перемещения масла, которое одновременно уменьшает трение и служит для охлаждения. Для обеспечения работы подшипников без проблем требуется постоянный повседневный уход.

Недостатки подшипников скольжения

требуется каждодневный уход и постоянное обеспечение смазкой;
устройство имеет большие размеры;
происходят потери при запуске механизма и неудачной подаче масла;
наблюдается большой расход смазки;
предъявляются высокие требования к нагреванию и качеству масла;
устройство имеет невысокий коэффициент полезного действия;
для втулки применяются дорогие материалы.

Шариковые подшипники

В процессе эксплуатации такой вид подшипников наиболее удобен. В конструкции предусмотрено качение по канавкам стальных шариков или роликов, установленных между двигающимся валом и неподвижной станиной. На преодоление трения используется только тысячная часть нагрузки от общего давления на вал. Обработка шариковых подшипников смазкой делается редко, только во время ремонтных работ, так как масло не расходуется в процессе работы.

Шарикоподшипники отличаются эффективной работой во время начала вращательного движения. К недостаткам относится то, что при большой нагрузке на вал шарики, не рассчитанные на большие усилия, выходят из строя. Для каждого отдельного узла механизма производят расчет несущей способности соответствующей модели подшипника. Это обязательно учитывается при конструировании новой машины.

Шарикоподшипники почти всегда применяются в конструкции электродвигателей, а редукторы кранов и подъемных механизмов работают на скользящих устройствах. Автомобили требуют совместного применения подшипников скольжения и шариковых устройств различных видов узлов. Как правило, полуоси передних колес работают на шариковых подшипниках, коленчатый вал вращается на скользящем типе, а главный вал передачи опирается на роликовые и конические устройства.

Преимущества шариковых устройств

отличаются низким трением в начале вращения и маленькой разницей передаваемого момента и начального показателя работы;
модели последних выпусков стандартизированы под единую мировую систему и применяются независимо от страны изготовления;
работа по замене подшипников и их обслуживанию не представляет сложностей.
шариковые устройства работают при большом диапазоне температур, ограничения существуют только в зависимости от материала.
для увеличения жесткости подбирают определенное натяжение подшипника в конструкции механизма.

Устройство шарикоподшипника

Шариковые подшипники содержат в конструкции два кольца, тела качения разной формы и сепаратор. Некоторые виды подшипников изготавливаются без сепаратора, который предназначен для разделения тел качения друг от друга, определения равного расстояния и определения их движения. Снаружи внутреннего кольца и внутри поверхностного корпуса делают дорожки передвижения роликов в виде желобов.

Если требуется уменьшить размеры габаритов, то внутреннюю дорожку качения делают на самом валу, на его шейке или на поверхности корпуса. В случае устройства подшипника без сепаратора, шарикоподшипник имеет увеличенное количество роликов и отличается повышенной выносливостью на прочность. Такие подшипники не выдерживают слишком высокую частоту двигателя, так как повышается сопротивление вращению.

Принцип механической работы

Движение внутреннего кольца повторяет сепаратор, вращающийся в ту же сторону. При неизменном диаметре сепаратора, частота его вращения напрямую зависит от диаметра шариков. Увеличение этого показателя ведет к уменьшению скорости и наоборот. Из этого следует вывод, что ролики в подшипнике подбираются четко по размеру, их несоответствие приводит к преждевременному износу механизма. Когда тела роликов вращаются вокруг оси, то возникает дополнительная центробежная сила, поглощающаяся дорожкой качения.

В подшипниках качения трения практически не происходит, за исключением небольших потерь на трение между сепаратором и роликами. Потери энергии на трение снижаются, и увеличивается срок службы устройства, уменьшается износ. При работе открытых шарикоподшипников есть риск попадания в них различных инородных тел или загрязнений. Устройства закрытого типа с защитными съемными крышками не требуют обслуживания и работают более длительный срок.

Подразделение шариковых подшипников по виду тел качения

В зависимости от устройства подшипники воспринимают разный тип нагрузки:

линейную нагрузку;
упорные усилия;
упорно-радиальную работу;
радиальный тип нагрузки.
Количество рядов шариков или роликов делят подшипники на виды:
многорядные устройства;
двухрядные подшипники;
однорядные механизмы.

Шарикоподшипники некоторых видов могут самостоятельно компенсировать перекос вала при движении, они носят название самоустанавливающихся. Другие типы при возникновении смещения оси в работе требуют вмешательства механика для настройки.

Характеристики колец и вкладышей подшипников

Разборные втулки изготавливают из сталей с бронзовой заливкой или сплавом ЦАМ 9–1,5Л. Монолитные втулки делают из антифрикционного чугуна марки АЧК-2 и АЧС-1. При установке подшипника требуется располагать его так, чтобы продольная канавка для смазки была с противоположной стороны от рабочего давления оси вала. Если работа механизма осуществляется с предельными отклонениями, то предусматривается дополнительное крепление подшипника.

Изготовление колец требует совместной обточки наружного диаметра совместно двух оболочек – нижнего и верхнего, при этом оставляя на внутреннем диаметре припуск на доработку. Такие параметры, как допуск на перпендикулярность, радиальное биение отверстия в соотношении с отверстием, овальность и конусообразность регламентируются данными, прописанными в специальном ГОСТе 24643–1981.

Смазка для шарикоподшипников

Для уменьшения трения между роликами и кольцами, шариковыми телами качения, направляющими бортиками и сепаратором применяют смазочный материал. Масло предохраняет составляющие подшипника от контакта между собой, коррозии, обеспечивает охлаждение механизма.

Для этого применяют смазки пластичной консистенции и жидкие или твердые масла. Выбор того или иного средства происходит с учетом условий работы механизма, конструкции подшипникового устройства, температуры узла и частоты вращения двигателя. Принимают во внимание срок действия смазки и требования к нагрузке узла.

Для подшипниковых узлов, работающих в стандартных условиях, применяют пластичные смазки, которые не требуют применения уплотнителей и тщательно защищают конструкционные элементы от коррозии и способствуют экономии. Применение жидких масел снижает трение и позволяет увеличить количество оборотов двигателя в полтора раза. Масла более эффективно охлаждают элементы подшипника и удаляют продукты отработки. Если в работе узла предусмотрены радиально-упорные нагрузки, то более рационально применять именно жидкие смазки.

Твердые смазки применяют в экстремальных условиях работы, при повышенной и пониженной температуре, вакууме, агрессивных средах, в оптических системах и пищевой промышленности, в случаях, если применение пластичных и жидких смазок невозможно.

Пластичные смазки содержат до 25% загустителя на жидкой основе. В него входят специальные присадки для увеличения эффективности. Загуститель служит для создания каркаса, в ячейках которого содержится масло, что позволяет смазке работать по принципу твердой прокладки при небольших нагрузках, а именно не течет под своим весом и хорошо держится на вертикальных поверхностях. На качество смазки большое влияние оказывает свойство загустителя.

Для смазки шарикоподшипников применяют загустители на основе кальция, лития и натрия, а в качестве заполнителя используют синтетические, минеральные масла и их компонентные смеси. На срок службы смазочных материалов оказывает влияние нагрузка и старение химических составляющих средств, которые имеют установленный срок годности.

Обслуживание смазкой различает два варианта. Один предполагает применение материалов для заполнения полости закрытых подшипников, в таком случае смена смазки происходит после изнашивания подшипникового узла. Другой вариант используется в случаях постоянного добавления смазочного средства к заложенному количеству в процессе эксплуатации. Применяют смазку Литол-24, ОКБ-122-7, ВНИИНП-207, ЦИАТИМ-201, ЛЗ-31. Эти же материалы рекомендуется использовать для смазки открытых подшипников.

Выбор типа подшипника

Для того чтобы выбрать размер и тип подшипникового узла, учитывают факторы:

направление нагрузки радиального, комбинированного или осевого действия;
принимают во внимание действие нагрузки по характеру, постоянная или временная, вибрационная или ударная;
количество оборотов двигателя;
предполагаемое время эксплуатации двигателя;
окружающее состояние среды, в которой эксплуатируется механизм;
особые условия эксплуатации, способность к самостоятельному выравниванию при перекосах вала, повышения жесткости, снижение трения и т. д.

Выбор шарикового подшипника заключается в определении его функций, который заканчивается просмотром каталога в ГОСТе и определении марки стандартизированной модели.

Источник