В зависимости от воспринимаемой нагрузки подшипники бывают

классификация подшипников

Классификация подшипников производится по трению и нагрузке. Во всем мире применяют четыре вида подшипников: качения, скольжения, магнитные и воздушные. Отдельной темой курса повышения квалификации механиков и технических специалистов по программе ПУ-201 «Надежность подшипниковых узлов», который ежемесячно проходит в учебном центре компании БАЛТЕХ в г. Санкт-Петербурге, является тема конструкции подшипника, в которой подробно изучается классификация подшипников. Классификация подшипников чрезвычайно важное обучение для механика, т.к. в этой теме раскрываются физические принципы работы подшипников, воспринимаемые нагрузки и, соответственно применяемость подшипников.

Сама классификация подшипников происходит по следующим основным признакам:

1. Классификация подшипников по виду трения:

1.1. Подшипники скольжения, у которых шейка вала скользит по поверхности подшипника; поверхности трения разделены слоем смазки определенной толщины.

1.2. Подшипники качения, у которых между опорными поверхностями устанавливают шарики или ролики, снижающие потери на трение.

2. Классификация подшипников по воспринимаемой нагрузке:

2.1. Радиальные – воспринимают радиальную нагрузку – Fr;

2.2. Упорные – воспринимают осевую нагрузку – Fa;

2.3. Радиально–упорные – воспринимают радиальную и осевую нагрузки

2.4. Упорно–радиальные – воспринимают радиальную и осевую нагрузки.

3. Классификация подшипников скольжения

В зависимости от режима смазки делятся на

3.1. гидродинамические и гидростатические- работают на жидкой смазке (масло),

3.2. газодинамические и газостатические — роль смазки выполняет воздух или нейтральный газ

4. Классификация подшипников качения по форме тел качения

4.1. Шариковые подшипники –тело качения шар

4.2. Роликовые подшипники — могут быть с цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликами

Материалы учебного курса ПУ-201 «Надежность подшипниковых узлов» содержат подробную информацию об особенностях конструкции всех типов подшипников.

Источник

Подшипники — назначение и классификация, виды подшипников и описания

Подшипники предназначены для поддержания в определенном положении оси вращающихся или колеблющихся элементов машины и обеспечивают их беспрепятственное движение. Реакция происходит в точке контакта вала в подшипнике. В зависимости от направления этой реакции, часть вала, к которой он опирается в подшипнике, называется шейкой или пяткой, в зависимости от того, направлены ли действующие силы радиально (на шейку) или в направлении оси (на пятку). Более подробно о подшипниках можно почитать здесь https://katiks.ru/.

Подшипники могут быть классифицированы в зависимости от трения и нагрузки, которую они воспринимают

1. По типу трения подшипники делятся на: подшипники скольжения — опорная поверхность вала или осей скользит по рабочей поверхности подшипника; качения — трение скольжения заменяется трением качения с использованием промежуточных тел качения.
2. В соответствии с воспринимаемой нагрузкой подшипники являются: радиальными — они воспринимают только радиальную нагрузку; осевые — воспринимают только осевую нагрузку; радиально-осевые — воспринимают радиальные и осевые нагрузки.
3. По возможности следовать или нет наклону линии упругого вала — саморегулирующиеся или не саморегулирующиеся.

Типы подшипников

1. Подшипники скольжения

Подшипники скольжения — это опоры для вращающихся элементов машин и агрегатов, работающих в условиях трения, совместно с рабочей жидкостью (маслом или газообразным веществом).

Подшипники скольжения являются одним из старейших элементов машин, используемых для создания подшипниковых узлов в общем машиностроении. Как таковые, они претерпели большое развитие и охватывают очень широкий спектр современного машиностроения и приборостроения, хотя их широкое использование ограничено.

Тем не менее, они сохранили некоторые важные области, где они имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения: подшипники, которые из-за технологических требований при установке должны быть двухкомпонентными (для коленчатых валов и т. д.), подшипники особо тяжелых валов, для которых требуется индивидуальное производство подшипников качения.

В зависимости от воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения бывают: радиальные — воспринимают только радиальную нагрузку; осевые — воспринимать только осевую нагрузку; радиально-осевые — воспринимают радиальные и осевые нагрузки. Шейки валов и осей, установленные в подшипниках скольжения, могут иметь различные геометрические формы вращения. На практике цилиндрические, бочкообразные или конические шейки в основном используются для облегчения производства. Каблуки цельные, в форме кольца, в форме гребня и сферические.

В зависимости от характера трения подшипники скольжения подразделяются на:

• подшипники скольжения, рабочие поверхности которых касаются непосредственно шейки (пятки) вала или вала и работают в режиме смешанного трения. Во время смешанного трения слой масла, расположенный между двумя поверхностями скольжения, местами нарушается и обеспечивает их прямой контакт, что вызывает сухое трение и его износ;
• подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от поверхностей вала масляным слоем, образованным при вращении вала (вала), и работают в режиме жидкостного трения — гидродинамических подшипников. Эти подшипники работают без внешнего источника давления;
• подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от поверхностей вала масляным слоем под давлением, создаваемым внешним источником давления — гидростатические подшипники;
• подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от вала (оси) при помощи воздуха (газа) под давлением, создаваемым внешним источником давления — аэростатические подшипники;
• подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от поверхностей вала с помощью слоя сжатого воздуха (газа), создаваемого вращением вала на высокоскоростных аэродинамических подшипниках. Подшипники этого типа также работают с внешним источником давления для разгрузки подшипника при запуске и останове;
• подшипники скольжения, рабочие поверхности которых отделены от вала (оси) вследствие магнитного равновесия внешней нагрузки.

2. Подшипники качения

Одним из основных требований к подшипникам является минимальный коэффициент трения. В этом отношении газовые подшипники имеют несомненное преимущество перед подшипниками качения (потери в газовых подшипниках обусловлены незначительным внутренним трением в газовом слое), но они значительно уступают последним с точки зрения грузоподъемности.

Трение в подшипнике на продукт реакции в опоре и радиус отверстия подшипника достигает 0,002 — для однорядных шарикоподшипников при радиальной нагрузке и 0,01 для игольчатых и конических роликоподшипников.

Преимущество подшипников качения состоит в том, что они позволяют заменить трение скольжения трением качения. Это упрощает систему смазки, уменьшает вероятность выхода из строя подшипника в случае короткого перерыва в смазке (в случае внезапного изменения нагрузки и скорости). Конструкция подшипников позволяет производить их в больших количествах в качестве стандартных изделий, что делает их производство экономически эффективным. По сравнению с подшипниками скольжения ролики имеют меньшие размеры в осевом направлении (в 2-3 раза), что обеспечивает ремонтопригодность агрегата и оценку его остаточной прочности.

К недостаткам подшипников качения относятся:

• относительно большие размеры в радиальном направлении;
• низкая радиальная устойчивость и, как следствие, склонность к колебаниям вала вследствие прохождения тел качения через нагруженную зону;
• ограниченная скорость, связанная с кинематикой и динамикой тел качения (от центробежных сил, гироскопических моментов и т. д.);
• низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах;
• большее сопротивление вращению из-за трения между телами качения, подшипниковыми браслетами и сепаратором.

Классификация подшипников качения

Подшипники качения можно классифицировать по следующим характеристикам:

1. По форме тел качения — шарик и ролик. По форме ролики делятся на подшипники с короткими цилиндрическими роликами, бочкообразные ролики, игольчатые ролики, конические ролики, витые ролики.
2. По направлению сил, воспринимаемых вокруг оси вала — радиальные, воспринимающие в основном нагрузки, действующие перпендикулярно оси вращения подшипника; радиально-осевые, принимающие одновременно действующие радиальные и осевые нагрузки, аксиально-радиальные, принимающие осевые нагрузки и одновременно действующие с ними незначительные радиальные нагрузки; осевые, воспринимающие только осевые силы.
3. По их способности к саморегуляции.
4. По количеству рядов тел качения в осевом направлении — одиночные ряды; двухрядные и многорядные.
5. По форме отверстия внутреннего браслета — с цилиндрическим или коническим отверстием.
6. С точки зрения габаритных размеров в осевом направлении — особенно легкий, легкий, легкий широкий, средний, средний широкий и тяжелый.
7. По классу точности производства — в мире существует две основные системы регулирования точности подшипников качения. Первая — система ISO (классы P0; P6; P5; P4; P2), вторая — AFBMA, которая используется многими американскими, западноевропейскими и японскими компаниями.
8. По назначению: общего назначения (серийные и из них выбираются подшипники с разным классом точности) и специальные (например, для транспортного машиностроения).

Источник

Основные типы подшипников скольжения и качения

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Подшипник – изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. [1, 2]

Силы, нагружающие подшипник, подразделяют на:

• радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
• осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Подшипник скольжения – опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент – вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу.

В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает:

• низкое трение;
• разделение подвижных частей;
• теплоотвод;
• защиту от вредного воздействия окружающей среды.

• жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников);
• пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.);
• твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.);
• газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

Подшипники скольжения разделяют:

• в зависимости от формы подшипникового отверстия:
  • одно- или многоповерхностные;
  • со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения);
  • со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
• по направлению восприятия нагрузки:
  • радиальные;
  • осевые (упорные, подпятники);
  • радиально-упорные;
• по конструкции:
  • неразъёмные (втулочные);
  • разъёмные (состоящие из корпуса и крышки);
  • встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
• по количеству масляных клапанов:
  • с одним клапаном;
  • с несколькими клапанами;
• по возможности регулирования:
  • нерегулируемые;
  • регулируемые.

Классы подшипников скольжения приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Классы подшипников скольжения

Достоинства подшипников скольжения:

• надёжность в высокоскоростных приводах;
• способность воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки;
• сравнительно малые радиальные размеры;
• допускают установку разъёмных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте;
• простая конструкция в тихоходных машинах;
• возможность работы в воде;
• допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала;
• экономичны при больших диаметрах валов.

Недостатки подшипников скольжения:

• в процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой;
• сравнительно большие осевые размеры;
• большие потери на трение при пуске и при несовершенной смазке;
• большой расход смазочного материала;
• высокие требования к температуре и чистоте смазки;
• пониженный КПД;
• неравномерный износ подшипника и цапфы;
• применение более дорогих материалов;
• повышенный шум.

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора, которые имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые – чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

• по виду тел качения:
  • шариковые;
  • роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные);
• по типу воспринимаемой нагрузки:
  • радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается);
  • радиально-упорные, упорно-радиальные (воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала, часто нагрузка вдоль оси только одного направления);
  • упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается);
  • линейные (обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно, встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники);
  • шариковые винтовые передачи (обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения);
• по числу рядов тел качения:
  • однорядные;
  • двухрядные;
  • многорядные;
• по способности компенсировать несоосность вала и втулки [3]:
  • самоустанавливающиеся;
  • несамоустанавливающиеся.

Примеры подшипников различных типов представлены на рисунке 1 [4].

Источник