Принцип работы подшипника радиального

Виды и назначение радиальных подшипников

Радиальный подшипник — механизм, находящийся в узле опоры вала и воспринимающий исключительно перпендикулярную осевую нагрузку. Существует много видов этого устройства. Некоторые модели способны воспринимать только радиальную нагрузку, а другие являются универсальными, например, упорный роликоподшипник. Все механизмы можно разделить на 2 большие группы: подшипники качения и радиальные подшипники скольжения.

Конструкция радиальных подшипников

Радиальный подшипник — опора для вала, в которой трение реализовано путем скольжения сопряженных поверхностей. Конструкция механизма включает следующие элементы:

• корпус со специальными отверстиями;
• вкладыши или втулки с небольшим зазором между осью устройства или валом;
• внутренние или наружные кольца с сепараторами, имеющими роликовые или сферические тела качения.

Зазор между валом или осью устройства во время работы заполняется смазочным материалом для создания жидкостного, газодинамического, сухого, граничного трения скольжения. Втулки и вкладыши в основном воспринимают именно нагрузку, направленную перпендикулярно валу.

Наружное кольцо часто неподвижно. Его фиксируют на опорах или корпусе оборудования. Производители периодически выпускают модели без наружных колец, при этом на корпусе механизма присутствуют выточки для крепления. Внутреннее кольцо имеет диаметр, совпадающий с типоразмером изделия.
В процессе работы все виды радиальных подшипников частично воспринимают осевую нагрузку. Редко можно встретить изделие, способное воспринимать аксиальные и радиальные усилия. Такие подшипники называют . Радиальный подшипник скольжения имеет только вкладыш или втулку из антифрикционного материала. Ролики и шарики применяются исключительно в моделях, работающих на силе трения.

Виды радиальных подшипников, часто применяемых в промышленности

У производителей эти механизмы отличаются по типоразмерам и сериям. В промышленности применяют классификацию подшипников по особенностям конструкции. Они бывают:

• шариковыми однорядными;
• шариковыми двухрядными;
• с короткими цилиндрическими роликами;
• роликовыми сферическими двухрядными;
• шариковыми и роликовыми.

Шариковый однорядный радиальный подшипник

Считаются самыми простыми и самыми распространенными устройствами. Размер воспринимаемой аксиальной нагрузки равен 50% от величины статической нагрузки, указанной в паспорте механизма. Модели бывают открытыми, закрытыми, односторонне закрытыми. На внешнем кольце часто имеется проточка под стопор.

Сепараторы однорядных шарикоподшипников штампованные, выполнены из стали, центрированы по телам качения. Также можно встретить модели с крупными сепараторами из латуни и полиамида. Их центрируют по бортам наружных колец. Модели могут иметь стандартный внутренний зазор, уменьшенный или увеличенный. Шарикоподшипники разобрать нельзя.

Шариковый двухрядный радиальный подшипник качения

В основном этот тип радиального подшипника воспринимает нагрузку, идущую перпендикулярно валу. Этому способствует два ряда сферических тел качения. Механизмы отличаются габаритами и большой массой, имеют нулевой класс точности. Они воспринимают небольшие аксиальные усилия. Преимущества двухрядных шарикоподшипников:

• способность к самоустановке;
• стабильная работы при несоосности валов до 2,5° с определением положения вала в обе стороны по оси.

Механизмы этого вида предназначены для работы в устройствах, подвергающихся большим нагрузкам. Их можно устанавливать в оборудование с высокой частотой вращения. Сепараторы двухрядных моделей изготавливают из латуни, полиамида, штампованной стали. Их производят с открытыми и закрытыми уплотнениями.

Роликовый радиальный подшипник качения

Главный плюс роликов в сравнении с шарикоподшипниками заключается в увеличении порога воспринимаемых нагрузок. При этом все остальные характеристики практически не изменяются. Осевые нагрузки роликоподшипники не воспринимают. При значительной несоосности валов их устанавливать тоже не рекомендуется. С малыми аксиальными нагрузками роликоподшипники с бортами справятся. Характеристики радиальных подшипников роликового типа в зависимости от серии:

• Серия 2000. Предусмотрено вращение наружного кольца, но внутреннее прочно зафиксировано.
• Серия 12000. Аналог серии, но кольцо фиксируется только с одной стороны.
• Серия 32000. Предусмотрена возможность движения внутреннего кольца относительно внешнего и сепаратора.
• Серия 42000. Упор внутреннего кольца односторонний.
• Серия 92000. Роликоподшипники с приставными кольцами.

Радиальные двухрядные роликоподшипники

Этот тип радиального подшипника способен воспринимать нагрузки, направляемые вдоль и параллельно валу. Максимальная осевая нагрузка равна 25% от неиспользуемой перпендикулярной валу. Механизм можно использовать при значительных перекосах валов. От других моделей двухрядные роликоподшипники отличаются возможностью использования их при несоосности внутреннего и наружного колец до 2°.

Самые популярные серии этих изделий — 3500, 3600. В них ролики размещены по очереди с каждой стороны, а сепаратор изготовлен из латуни. Пользуются спросом модели 53500 и 53600. У них сепараторы стальные, а тела качения расположены друг против друга. Эти серии также могут выпускаться и с латунными сепараторами, но при этом к названию механизма будет приписана буква Л. Особенности производства двухрядных роликоподшипников:

• бывают с цилиндрической и конической посадкой;
• могут устанавливаться под закрепительную втулку;
• серии бывают с зазором и без него;
• практически во всех моделях присутствуют канавки и отверстия для введения жидкости.

Радиально-упорные подшипники

Этот конструктивный узел предназначен для того, чтобы принимать на себя нагрузку по оси и перпендикулярно валу. Величина максимального аксиального усилия определяется углом соприкосновения тел качения с дорожками. Самыми распространенными считаются упорные роликоподшипники и шарикоподшипники одно- и двухрядного типов. Реже для оборудования применяют четырехрядные механизмы. Конструктивные особенности узла:

• бывает полностью открытым или защищенным металлической шайбой, контактным уплотнителем;
• при наличии четырех контактов внутренние и внешние кольца являются разъемными;
• сепараторы бывают латунными, стальными, полиамидными.

Упорные шарикоподшипники

Используются для восприятия односторонних осевых и перпендикулярных усилий. Их осевая грузоподъемность возрастает с увеличением контактного угла. Он образуется между линиями, соединяющими точки взаимодействия шарика с дорожками качения. По ним комбинированные усилия передаются с одной дорожки на другую. При изготовлении сепараторов для упорных шарикоподшипников часто используют стеклонаполненный полиамид. На внутреннем или наружном кольце обязательно присутствует скос со стороны шариков.

Упорные роликоподшипники

В качестве тел качения в этих механизмах применяются конические ролики, за счет размещениях которых под определенным углом изделие сможет воспринимать серьезные комбинированные усилия. Единственный минус конических роликов — мало количество допустимых оборотов. Степень восприятия аксиальной нагрузки зависит от угла конусности. Чем он больше, тем больше изделие воспринимает осевые усилия.

Очень важно при установке соблюдать соосность. Перекосов для нормальной работы роликоподшипников быть не должно. В промышленности часто используют следующие типы изделий:

• Серия 7000. Способна воспринимать всю перпендикулярную и одностороннюю осевую нагрузку. Периодически во время эксплуатации нужно регулировать осевые зазоры.
• Серия 27000. Характеризуется большим углом контакта (не менее 200). Роликоподшипники этой серии тоже требуют периодической регулировки осевых зазоров.
• Серия 97000. Двухрядные роликоподшипники способны воспринимать сразу двухстороннюю осевую нагрузку. Осевой зазор регулируется с помощью шлифовки дистанционного кольца. Двухрядные роликоподшипники воспринимают на 70% больше усилий, чем однорядные.
• Серия 77000. Четырехрядные роликоподшипники разработаны для восприятия больших перпендикулярных и незначительных осевых нагрузок.

При выборе изделия обращайте внимание на диаметр, количество часов эксплуатации в определенных условиях, число оборотов и воспринимаемых усилий. В сложных условиях лучше использовать продукцию брендов FAG, INA, они зарекомендовали себя как производители надежных подшипниковых изделий.

Источник

Подшипники качения

Подшипник, согласно ГОСТ 24955-81 — опора, определяющая положение движущихся частей механизма относительно других частей.

В зависимости от характера взаимодействия подвижных и неподвижных элементов подшипника различают подшипники скольжения и качения.

Рассмотрим подробнее устройство, разновидности, особенности подшипников качения.

Классификация подшипников качения

В зависимости от формы тел качения различают подшипники:

• Шариковые
• Роликовые
  • с цилиндрическими роликами
  • с коническими роликами
  • с бочкообразными роликами
  • с витыми роликами
  • с игольчатыми роликами

По числу рядов различают подшипники:

По возможности самоустановки:

• несамоустанавливающиеся
• сферические самоустанавливающиеся

По направлению воспринимаемой нагрузки:

Устройство подшипников качения

В общем случае подшипник качения состоит из наружного 1 и внутреннего 1 кольца, на которых могут быть выполнены беговые дорожки (канавки). Между кольцами расположены тела качения 3 (шарики, ролики). Для базирования тел качения внутри подшипника используется сепаратор. Внутренне кольцо устанавливается на валу, наружное — в корпусе (опоре).

Передача усилий от вала на опоры осуществляется через тела качения.

Осевые и радиальные нагрузки

В зависимости от типа, подшипники способны воспринимать радиальные и осевые нагрузки.

Радиальной называют нагрузку, направленную в радиальном направлении, то есть от центра к наружному диаметру.

Осевой называют нагрузку, действующую в направлении оси вала.

Основные типы подшипников

Типы и конструктивные исполнения подшипников стандартизованы в ГОСТ 3395-89.

Шарикоподшипники

Телом качения в подшипниках данного типа являются шарики, их контакт в идеальном случае — точечный. Шариковые подшипники более быстроходны, чем роликовые.

Однорядные радиальные шариковые подшипники

Подшипники этого типа предназначены для восприятия нагрузки в радиальном направлении.

За счет размещения шариков в желобе шариковые подшипники способны воспринимать кратковременную осевую нагрузку.

Благодаря точечному контакту между обоймой е телами качения подшипник обладает наименьшим трением и подходит для высоких частот вращения.

Двухрядные радиальные шариковые подшипники

Обладают повышенной грузоподъемностью по сравнению с однорядными подшипниками, но требуют более точной установки.

Двухрядные шариковые сферические подшипники

Самоустанавливающиеся подшипники, применяют в конструкциях где возможны смещения осей подшипников друг относительно друга или в случае отсутсвия возможности обеспечения соосности подшипников.

Обладают меньшей грузоподъемностью по сравнению с несамоустанавливающимися шариковыми подшипниками.

Шариковые радиально-упорные подшипники

Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия как осевых, так и радиальных усилий.

Одиночную установку шарикового радиально-упорного подшипника применяют редко, только в том случае если осевая нагрузка всегда действует только в одном направлении. Обычно шариковые радиально-упорные подшипники устанавливают парно, с затяжкой внутренних или внешних обойм.

Однорядные шариковые упорные подшипники

Предназначены для восприятия осевой нагрузки, действующей в одном направлении. Радиальную нагрузку воспринимать не могут.

Двухрядные шариковые упорные подшипники

Способны воспринимать осевую нагрузку, действующую в обоих направлениях. Частота вращения ограничена величиной центробежных сил, под действием которых шарики могут смещаться за пределы беговых канавок.

Упорно-радиальные шариковые подшипники

Способны воспринимать, как осевые, так и радиальные нагрузки.

Роликоподшипники

Телом качения в подшипниках этого типа являются ролики, поверхности ролика и обоймы контактируют по линии (если считать их абсолютно твердыми). Роликовые подшипники обладают большей грузоподъемностью, чем шариковые.

Радиальные роликовые подшипники

Роликовые подшипники данного типа способны воспринимать высокую нагрузку в радиальном направлении. Их несущая способность в 1,5 — 2 раза выше, чем у шариковых подшипников тех же размеров.

Подшипники с длинными роликами отличаются меньшими габаритами в радиальном направлении и большей несущей способностью.

Подшипники с витыми роликами обладают меньшей несущей способностью, но повышенной упругостью.

Игольчатые подшипники

Особый вид роликовых подшипников с длинными роликами малого диаметра. Игольчатые подшипники предназначения для восприятия очень высоких радиальных нагрузок при небольших частотах вращения.

Двурядные подшипники с бочкообразными роликами

Самоустанавливающиеся роликовые подшипники. Отличаются от шариковых сферических повышенной грузоподъемностью как в радиальном так и в осевом направлении.

Конические радиально упорные подшипники

Конические подшипники используют при высоких радиальных и осевых нагрузках. Угол конуса наружной беговой дорожки составляет 20-30 градусов. Осевое усилие вызывает высокие нагрузки на ролики.

Частота вращения конических подшипников ограничена, они требуют точно установки, для чего могут использоваться регулировочные шайбы, прокладки.

Увеличение угла конуса наружной беговой дорожки позволяет увеличить допускаемую осевую нагрузку.

Упорные подшипники с цилиндрическими роликами

Состоят из колец, роликов и центрирующего сепаратора. Упорные цилиндрические подшипники применяют при низких частотах вращения и высоких нагрузках.

Упорные с коническими роликами

Телом качения являются ролики, вершины которых сходятся на оси подшипника.

Сфероконические упорные

Самоустанавливающиеся подшипники, предназначенные для работы с большими радиальными и осевыми нагрузками. Профили тел качения — бочкообразные.

Обозначение подшипников качения

Рассмотрим обозначения стандартизированных подшипников.

Обозначение подшипников по ГОСТ

Обозначение состоит из набора цифр, каждая из которых указывает на ту или иную техническую характеристику.

Для обозначений подшипников с внутренним диаметром до 10 мм используется следующая схема:

Подшипники с внутренним диаметром более 10 мм обозначают следующим образом:

Расшифровку обозначения удобно проводить справа налево.

Первые две цифры справа обозначают внутренний диаметр подшипник. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм указывается цифра диаметра, разделенная на 5. Для подшипников с диаметром меньше 10 указывается одна цифра, соответствующая внутреннему диаметру.

Для подшипников с внутренним диаметром от 10 до 20 указываются следующие цифры.

Третья цифра для подшипников с диаметром больше 10 указывает на серию диаметров. При внутреннем диаметре меньше 10 третей цифрой указывается 0.

Четвертая цифра обозначает тип подшипника.

• 0 радиальный шариковый однорядный
• 1 радиальный шариковый двурядный сферический
• 2 радиальный с короткими цилиндрическими роликами
• 3 радиальный роликовый двурядный сферический
• 4 роликовый с длинными или игольчатыми роликами
• 5 роликовый свитыми роликами
• 6 радиально-упорный шариковый
• 7 роликовый конический
• 8 упорный шариковый
• 9 упорный роликовый

Пятая и шестая цифра указывает на конструктивные особенности подшипника.

Конструктивные исполнения подшипников указаны в ГОСТ 3395 Подшипники качения. Типы и конструктивные исполнения Седьмая цифра справа обозначают серию по ширине:

Нули в левой части обозначения могут опускаться (не указываться).

Примеры обозначения подшипников по ГОСТ

Рассмотрим пример обозначения радиального шарикоподшипника с внутренним диаметром 30 мм, сверхлегкой серии диаметров 9, нормальной серии ширин 1.

• Первые две цифры справа 30/5=06
• Третья цифра — серия диаметров — 9
• Четвертая цифра справа для шарикового радиального однорядного подшипника — 0
• Пятая и шестаяя цифра 00 — без конструктивных особенностей
• Седьмая цифра справа — серия ширин — 1

Получается, что обозначение данного подшипника — 1000906.

Расшифруем обозначение подшипника 2007108, расшифровку будем проводить справа налево.

• 08 — цифра указывает на внутренний диаметр подшипника, поделенный на 5, значит диаметр кольца подшипника — 08*5=40мм
• 1 — серия диаметров 1
• 7 — роликовый конический
• 00 — без конструктивных особенностей
• 2 — серия ширин 2

Получается, что обозначение 2007108 имеет роликовый конический подшипник серии диаметров 1, серии ширин 2.

Рассмотрим обозначение подшипника с диаметром меньше 10 — 1000088.

• 8 — диаметр подшипника меньше 10 мм, цифра обозначает внутренний диаметр подшипника 8 мм.
• 8 — серия диаметров 8
• 0 — третья цифра 0, при обозначении подшипников с внутренним диаметром меньше 10
• 0 — шариковый радиальный однорядный
• 00 — без конструктивных особенностей
• 1 — серия ширин 1

Подшипник 107, для расшифровки удобнее записать 0 00 0 107.

• 07 — внутренний диаметр 35
• 1 — серия диаметров 1
• 0 — шариковый радиальный однорядный
• 00 — без конструктивных особенностей
• 0 — серия ширин 0

Обозначение подшипников по ISO/DIN

Обозначение импортных подшипников основано на тех же принципах, что и обознчаение по ГОСТ.

Если расшифровывать обозначение справа налево, первая цифра (или первые две цифры) указывает на внутренний диаметр. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм указывается цифра диаметра, разделенная на 5.

Для подшипников с диаметром меньше 10 указывается одна цифра, соответствующая внутреннему диаметру. Соответствие цифр диаметрам подшипников от 10 до 20 указано в таблице.

Вторая справа цифра указывает на серию ширин, третья — серия диаметров, четвертая — тип подшипника:

• 0 — шариковые радиально-упорные
• 1 — шариковые сферические
• 2 — роликовые сферические
• 3 — роликовые конические
• 4 — шариковые радиальные двурядные
• 5 — шариковые упорные
• 6 — шариковые радиальные однорядные
• 7 — шариковые радиально-упорные
• 8 — роликовые цилиндрические упорные
• C — роликовые тороидальные
• N — роликовые цилиндрические
• QJ — шариковые с четырехточечным контактом
• T — роликовые конические по ISO 35

После обозначения может указываться суффикс, свидетельствующий о наличии конструктивных особенностей, например:

• Z — наличие защитного кольца с одной стороны
• ZZ — Наличие защитного кольца с двух сторон

Перед базовым обозначением может находится префикс, указывающий на тип и профиль подшипника, например:

• H — высокоскоростной
• HS — сверхскоростной

Источник