Характеристика и виды подшипников

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Подшипники качения, характеристика, маркировка

Опоры валов и осей предназначены для поддержания вращательного и качательного движения валов и осей и передачи радиальных и осевых нагрузок от них на корпус. Опоры, предназначенные для восприятия радиальной или комбинированной нагрузки, принято назвать подшипниками. Подшипники могут поддерживать отдельные детали, вращающиеся вокруг своей оси или валов, например зубчатые колеса или шкивы.

Основные достоинства и недостатки подшипников качения.

Широкое применение подшипников качения обусловлено рядом преимуществ по сравнению с подшипниками скольжения.

Меньшие моменты сил трения и теплообразование, малая зависимость сил трения от скорости значительно меньше, чем в подшипниках качения, пусковые моменты

Большая несущая способность на единицу ширины подшипника

Полная взаимозаменяемость.

Простота эксплуатации.

Меньший расход смазочных материалов и цветных металлов.

Меньшие требования к материалу и к термической обработке валов.

Возможность массового производства, и уменьшение стоимости подшипника качения.

К недостаткам подшипника качения относится:

Ограниченный ресурс, особенно при больших скоростях.

Большой разброс срока службы (рассеивание). Lnmax/lnmin = 20

Высокая стоимость при мелкосерийном и индивидуальном производстве.

Большие радиальные габариты.

Меньшая способность демпфировать вибрации и удары, чем у подшипников качения и работать в агрессивных средах.

Повышенный шум при высоких частотах вращения и чем ниже точность.

Ограниченная частота вращения по верхнему пределу.

При высоких частотах вращения большой момент трения и большие центростремительные силы, которые прижимают тела качения к сепаратору.

Подшипники качения стандартезированны и выпускаются на специализированных государственных подшипниковых заводах (ГПЗ).

Подшипник качения - это готовый сборочный узел, состоящий из наружного 1 и внутреннего 2 колец с дорожками качения, между которыми распологаются тела качения 3, сепаратора 4, удерживающего тела на определенном растоянии одного относительно другого и направляющего их вращение (см. Рис).

Подшипники качения являются наиболее распространенным видом опор вращающихся (качающихся) деталей механизмов и машин. Сепараторы подшипников выполняются штампованными или клепанными из стальной ленты. При больших скоростях (х > 10 м/с) сепараторы изготавливаются из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов или неметалических материалов.

Подшипники общего применения, которые применяюся в общем машиностроении, автомобилестроении, железнодорожном транспорте и других отраслях промышленности, выпускаются пяти классов точности, отличающихся величинами допусков на размеры колец и тел качения. С повышением точности изготовления, возрастает стоимость подшипников, соответственно выбор класса точности должен иметь обоснование (см. таблицу).

При отсутствии специальных требований, для большинства изделий общего назначения используются подшипники нормального класса точности 0.

По форме тел качения подшипники подразделяют на шариковые и роликовые. Последние, в свою очередь, делят по форме роликов на подшипники с короткими и длинными цилиндрическими роликами, с коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликам.

По направлению (относительно оси вала) воспринимаемых сил подшипники разделяют на:

радиальные, воспринимающие преимущественно радиальные нагрузки, действующие перпендикулярно оси вращения подшипника,

радиально-упарные, предназначенные для восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок,

упорно-радиальные, предназначенные для восприятия осевой нагрузки при одновременном действии незначительной радиальной нагрузки;

упорные, воспринимающие только осевые силы.

По способности самоустанавливаться подшипники подразделяют на несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся, допускающие поворот оси внутреннего кольца по отношению к оси наружного кольца.

По числу рядов тел качения (расположенных по ширине) различают подшипники однорядные, двухрядные и четырехрядные.

2. Сравнительная оценка подшипников

Основными эксплуатационными характеристиками подшипников являются грузоподъемность (наибольшая воспринимаемая нагрузка) и быстроходность (наибольшая допустимая частота вращения кольца). Подшипники различных типов и серий обладают различной грузоподъемностью. Подшипники более тяжелых серий имеют большую грузоподъемность, но менее быстроходны.

Подшипники шариковые радиальные и радиально-упорные, а также роликовые с короткими цилиндрическими роликами обладают наибольшей быстроходностью по сравнению с подшипниками других типов.

Для особо высокой частоты вращения и действия легких нагрузок целесообразно использовать подшипники сверхлегкой и особо легкой серий. Для восприятия повышенных и. тяжелых нагрузок при высокой частоте вращения используют подшипники легкой серии, а при недостаточной их грузоподъемности размещают в одной опоре по два подшипника.

Наиболее часто на практике применяют подшипники легкой и средней серии нормальной ширины.

Радиальные шарикоподшипники могут воспринимать как радиальные, так и осевые нагрузки, действующие в обе стороны вдоль оси вращения подшипника, что обеспечивает возможность фиксирования вала в осевом направлении. При использовании этих подшипников предъявляются менее высокие требования к соосности опор и жесткости валов. Они дешевле подшипников других типов, допускают наиболее простой монтаж и демонтаж. Поэтому их наиболее часто используют в различных машинах и механизмах.

Роликовые подшипники более грузоподъемны, чем шариковые. Однако роликоподшипники с цилиндрическими роликами наиболее распространенных конструкций (с направляющими бортами для роликов на одном из колец подшипника) не могут воспринимать осевых нагрузок, а конические роликоподшипники менее быстроходны.

Радиально-упорные подшипники различают по углу контакта. С увеличением угла контакта радиально-упорные подшипники могут воспринимать более тяжелые осевые нагрузки, однако быстроходность подшипников при этом снижается.

Радиальные и радиально-упорные шарикоподшипники могут быть использованы и в случае действия на них только осевой нагрузки, особенно при высокой частоте вращения, при которой нельзя применять упорные подшипники.

Самоустанавливающиеся подшипники применяют в случае повышенной несоосности опор вала (до 2...3"), а также при повышенной податливости вала.

3. Быстроходность подшипников

Быстроходность подшипников характеризуют предельной частотой вращения. Предельная частота вращения подшипников зависит от их конструкции, от точности изготовления и монтажа сопряженных с подшипниками деталей, а также от способа смазывания и свойств смазочного материала.

Быстроходность подшипников принято оценивать также параметром dmn, где dm -- диаметр окружности, соединяющей центры тел качения, мм; n -- частота вращения кольца подшипника, мин -1. Для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников со стальными штампованными ("змейковыми") сепараторами и роликоподшипников с короткими цилиндрическими роликами нормального класса точности (0) произведение dmn = 0,5-10 -6 мм-мин-1; для тех же подшипников с массивными сепараторами, изготовленными из антифрикционных материалов (бронзы, алюминиевых сплавов, пластмасс), при интенсивной циркуляционной смазке параметр dmn в современных машинах достигает 2,8-10-6 мм-мин -1; для конических роликоподшипников dmn = 0,3*10 6 мм-мин -1, а для упорных шарикоподшипников dmn0,28-10 6 мм-мин -1.

Для шарикоподшипников небольших размеров при смазывании масляным туманом достигнуто значение параметра dmn=l,8-106 мм-мин -1, при этом частота вращения подшипника была 90000...100000 мин -1 и ресурс составил более 2000ч.

4. Условия обозначения подшипников

Подшипники имеют условные обозначения, состоящие из букв и цифр.

Две первые цифры, считая справа, обозначают диаметр подшипника, деленный на 5 (для подшипников с диаметром от 20 до 495).

00	01	02	03	04-99
10	12	15	17	5



Если диаметр подшипника от 1 до 9, то:

1-я цифра - фактический диаметр подшипника

2-я цифра - фактическая серия

3-я цифра - 0

Если диаметр подшипника 495 и выше, то:

Знаменатель - внутренний диаметр

Числитель - тип, конструкция, особенности и серия

3-я цифра справа совместно с 7 обозначают серию

4-я цифра - тип подшипника

0 - радиальный шариковый однорядный

1 - радиальный шариковый двухрядный сферический

2 - радиальный с короткими цилиндрическими роликами

З - радиальный роликовый двухрядный сферический

4 - роликовый с длинными цилиндрическими роликами или иглами

5 - роликовый с витыми роликами

б - радиально-упорный шариковый

7 - роликовый конический

8 - упорный шариковый

9 - упорный роликовый

5-я или 5-я и 6-я справа цифры обозначают конструктивные особенности подшипников (наличие стопорной канавки на наружном кольце, наличие встроенных уплотнений).

Цифры, стоящие через тире, перед условным обозначением обозначают класс точности (0 не ставится) и характеризуют радиальные зазоры или осевую игру подшипника (обозначается номером соответствующего дополнительного ряда и ставится перед классом точности).

Подшипники с радиальным зазором по основному ряду или с осевой игрой по нормальному ряду дополнительные условные обозначения не присваиваются. 1 , 2 уменьшенный радиальный зазор. Справа через тире отличительные признаки, это может быть изменение в конструкции, или изменение металла, или специальные технические требования, причем цифры 1,2,3 , стоящие справа обозначают каждое последующее исполнение с каким-то отличием от предыдущего.

Л - сепаратор из латуни

Б - сепаратор из безоловянистой бронзы

К - конструктивные изменения детали

Г - массивный из черных металлов

Д - из алюминиевых сплавов

Ю - все или часть детали из нержавеющей стали

Я - кольца или тела качения из редко применяемых материалов (стекла, пластмассы).

С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8 -- подшипники шариковые радиальные однорядные с двумя защитными шайбами типа 80 000, заполненные специальной смазкой, обозначенной цифрой при букве С.

С2 - ЦИАТИМ 221

С4 - ЦИАТИМ 221с

Т, Т1, Т2, Т3 и т. д. Специальные требования к температуре отпуска деталей. Цифра обозначает температуру отпуска колец.

2-6-907 - подшипник шариковый радиальный однорядный (307) класса точности б с радиальным зазором по ряду 2.

3-0-22 16 - подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами (2216) класса точности 0 с радиальным зазором по ряду 3.

1-0-2097732 - подшипник роликовый конический двух рядный (2097732) класса точности 0 с осевой игрой по дополнительному ряду 1

3614 - подшипник роликовый сферический двух рядный (3614) класса точности 0 с радиальным зазором по основному ряду.

210 - шариковые радиальные однорядные с внутренним диаметром 50 мм мягкой серии.

310 - шариковые радиальные однорядные с внутренним диаметром 50 мм средней серии.

410 - шариковые радиальные однорядные с внутренним диаметром 50 мм тяжелой серии.

2213 - роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами с бортами на внутреннем кольце с внутренним диаметром 65 мм.

7516 - конические легкой широкой серии с внутренним диаметром 80 мм.

5. Типы подшипников

Тип 0000 - Шариковый радиальный однорядный.

Воспринимает радиальную нагрузку и осевые нагрузки, действующие в обе стороны и не превышающие 70% от использованной допустимой радиальной нагрузки. Поэтому эти подшипники можно применять для фиксации вала в осевом направлении Для восприятия чисто осевой нагрузки применяют шарикоподшипники с увеличенными радиальными зазорами между шариками и дорожкой качения.

Перекос колец (наружных относительно внутренних не должен превышать 8)

(10 - 15 при увеличенном радиальном зазоре в подшипниках) если больше - долговечность резко снижается возможен их перегрев, разрыв сепаратора.

Подшипник обычно выполняют со стальным штампованным сепаратором, состоящим из двух половин соединенных заклепками. При высоких скоростях (более 15 м/с на шейки вала) применяют массивные сепараторы.

Подшипники заполняют шариками при взаимном радиальном смещении колец.

Область применения: жесткие двух опорные валы, прогиб которых под действием внешних сил не вызывает через мерного углового смещения вала относительно оси посадочного отверстия; валы с расстоянием между опорами L < 10d, где d - диаметр вала.

К характеристики подшипника можно трижды употребить слово “самый” - самый простой по конструкции;

- самый дешевый;

- самый быстроходный (т. к. работает с минимальными потерями на трение)

При конструировании, конструктор прежде всего задается вопросом: нельзя ли поставить этот тип?

Радиальный шариковый однорядный подшипник может выполняться следующих конструктивных разновидностей:

а) с канавкой на наружном кольце для стопорного кольца; такие подшипники позволяют рассчитывать корпус напроход без заплечиков и сокращают осевые габаритные размеры узла;

Стопорное кольцо не рассчитано на восприятие значительного осевого усилия поэтому подшипники этих типов предназначены в основном для работы под радиальной нагрузкой 50 000 и 150 000.

б) с одной или двумя защитными шайбами, а также со встроенными фетровыми и резиновыми уплотнениями; применяют, когда затруднена установка самостоятельных уплотняющих устройств в корпусе подшипникового узла или невозможна подпитка подшипников смазкой в процессе эксплуатации 60 000-80 000 (заполняется консистентной смазкой на заводе).

в) с заплечиком на наружном кольце подшипника; такие подшипники дают возможность избежать опорные заплечики в корпусах для фиксации положения наружных колец и сократить ширину опоры 840 000.

г) с канавкой для ввода шариков, что позволяет увеличить число шариков в подшипнике и его радиальную грузоподъемность на 40%; осевую нагрузку такой подшипник не воспринимает (тип 70 000).

Тип 1000 - Шариковый радиальный двухрядный сферический.

Подшипники типа 1000 в основном предназначены для восприятия радиальных нагрузок, в условиях возможности значительных перекосов ( до З ) перекосов колец подшипников в следствие шероховатости отверстий под подшипники (в радиальных корпусах) и больших упругих деформаций валов ; одновременно также могут допускать небольшую осевую нагрузку в обе стороны , величина которой не должна превышать 20% неиспользованной допускаемой радиальной нагрузки. Подшипник допускает осевую фиксацию вала.

Дорожку качения наружного кольца выполняют по сферической поверхности, описанной из центра подшипника, что обеспечивает подшипнику самоустанавливаемость. Подшипник обычно выполняют со штампованным стальным сепаратором т. н. лепесткового типа.

При скорости на шейке вала выше 10 м/с следует применять массивные сепараторы.

Применяют: в вентиляторах, воздуходувках, для многоопорных валов, двух опорных валах, подверженных значительным прогибам от действия внешних сил, для узлов, в которых не может быть обеспечена строгая соосность посадочных мест (наличие подшипников в отдельные корпуса).

По сравнению с 0000:

1) меньшая несущая способность

2) допускает больший перекос внутреннего кольца относительно наружного и таким образом если 0000 устанавливаются в одном корпусе, 1000 может быть установлен в разные корпуса.

Тип 2000 - Радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами.

Наружное кольцо без бортов и поэтому его можно снимать.

Подшипники этого типа применяют в узлах машин при необходимости создать “плавающую” опору (т. е. нагруженное кольцо перемещается в осевом направлении по телам качения).

Подшипники предназначены только для восприятия радиальных нагрузок. Обладают значительно большей грузоподъемностью по сравнению с равно габаритными радиальными однорядными шарикоподшипниками (в несколько десятков % выше), но по скоростным характеристикам несколько им уступают.

Подшипники с цилиндрическими роликами очень чувствительны к перекосам внутренних колец относительно наружных, так как при этом возникает концентрация напряжений у краёв ролика. для снижения этих напряжений подшипники некоторых типоразмеров имеют специальные модификации с выпуклыми (бомбированными) роликами или дорожками качения.

Удобен в случае больших температурных деформаций валов, при необходимости осевой самоустановки валов, например валов, несущих шевронные зубчатые колёса.

Подшипник легко разбирается в осевом направлении.

Кроме подшипников основного типа с бортами на внутреннем кольце применяют подшипники с бортами на наружном кольце.

32000 - наружное кольцо с бортом, внутреннее без борта и его можно вынуть. Применяется в тех же случаях, что и 2000. Воспринимает только радиальную нагрузку.

42000 - внутреннее кольцо с одним бортом, внешнее с двумя. Применяют в узлах машин, требующих фиксации вала в одном направлении. Воспринимает радиальную нагрузку.

92000 - допускает одностороннее осевое перемещение внутреннего кольца относительно наружного, только в процессе монтажа до установки упорных колец. Может осуществлять двухстороннюю осевую фиксацию вала при незначительных осевых усилиях.

102000 - бессепараторные подшипники: применяются при повышенных радиальных нагрузках, т.е. там, где подшипники с сепараторами, имеющие число роликов, недостаточно грузоподъёмны. По сравнению с подшипниками, имеющими сепараторы, допускают значительно меньшие частоты вращения в следствии трения соприкасающимися роликами.

2-х и 4-х или болеерядньие подшипники этого типа воспринимают повышенные радиальные нагрузки.

Тип 3000 - радиальные роликовые 2-х рядные сферические.

Имеют наибольшую грузоподъёмность по сравнению с любым типом подшипников соответствующих габаритов; могут воспринимать одновременно с радиальной нагрузкой также и двухстороннюю осевую нагрузку, которая не должна превышать 25% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Могут работать и только при осевом усилии. Способность к самоустановлению та же, что и шарикового двухрядного сферического подшипника.

Могут работать при больших перекосах (до З0) оси внутреннего кольца относительно оси наружного.

Допустимые частоты вращения значительно ниже, чем у подшипников с короткими цилиндрическими роликами, однако в этом случае воспринимать нагрузку будет лишь один ряд роликов. Применяют в опорах длинных многоопорных валов, подверженных значительным прогибам под действием внешних нагрузок, а так же в узлах машин с отдельно стоящими подшипниками корпуса.

Тип 4000 - Роликоподшипники с длинными цилиндрическими роликами или иглами.

Игольчатые подшипники воспринимают только радиальную нагрузку и в зависимости от конструктивных особенностей могут быть применены без внутреннего, наружного или обоих колец. В таких случаях дорожки качения в корпусе и на валу должны обладать теми же качествами (твёрдостью, точность и качеством обработки), что и кольца подшипника.

Подшипника весьма чувствительны к перекосам рабочих поверхностей т.к. это ведёт к нарушению линейного контакта игл с дорожками качения. Обладают относительно меньшими габаритными размерами в радиальном направлении.

На наружном кольце предусмотрены отверстия для подачи смазки к иглам.

Область применения: опоры, размеры которых ограничены в диаметральном направлении, особенно широко эти подшипники применяются для работы в режиме качательного движения. Бессепараторные подшипники имеют относительно высокие потери на трение между иглами поэтому допустимые частоты вращения у этих подшипников значительно ниже чем у подшипников с сепараторами, но обладают большей грузоподъёмностью.

Подшипники без внутренних колец применяют при необходимости предельного уменьшения радиальных габаритных размеров узла.

Роликоподшипники с длинными цилиндрическими роликами

4000 - основной

34000 - без внутреннего кольца

64000 - без наружного кольца

Предназначены для восприятия радиальных нагрузок. Их выпускают как с бортами на кольцах, так и без.

Область применения: опоры, воспринимающие большие радиальные нагрузки при невысоких частотах вращения.

Тип 5000 Роликоподшипники радиальные с витыми роликами.

Ролики навиваются из проволоки прямоугольного сечения. Предназначены для восприятия радиальных нагрузок. Лучше чем подшипники других типов воспринимают радиальные нагрузки ударного характера, но их радиальная грузоподъёмность значительно меньше чем у подшипников с обычными роликами. Они менее чувствительны к загрязнению узла. Предусмотрены отверстия для подачи смазки.

Область применения: опоры со средними по величине радиальными нагрузками ударного характера, с пониженной точностью вращения (в следствии упругой деформации роликов). В ответственных узла не применяются.

Тип 6000 - радиально-упорный шариковый.

- угол контакта, равный углу между линией действия результирующей нагрузки на тело качения и плоскостью, перпендикулярной оси подшипника.

6000 =12о

36000 =12°

46000 =26о

66000 =36°

Предназначен для восприятия нагрузок действующих в радиальном и осевом направлениях, при чем с увеличением угла осевая грузоподъемность возрастает за счёт уменьшения радиальной. Однорядный подшипник может воспринимать только осевую нагрузку, действующую в одном направлении.

Для фиксации вала в обоих направлениях подшипники необходимо устанавливать попарно, что позволяет осуществлять предварительный натяг в комплекте.

Для восприятия больших осевых нагрузок возможно применение каскадной установки, т.е. установки нескольких подшипников друг за другом.

Вал фиксируется в обоих направлениях.

Подшипники этого типа применяют в узлах, требующих регулировки внутреннего зазора в подшипниках во время монтажа и эксплуатации (например: в червячных редукторах).

Тип 7000 - Роликовый конический.



Подшипники являются радиально-упорными и предназначены для одновременного восприятия радиальных и осевых нагрузок причём нагрузки большие по величине, чем у типа 6000, а частоты вращения меньше.

При установке двух подшипников рядом или на противоположных концах двухопорного вала они способны воспринимать чисто радиальную нагрузку.

Конические роликоподшипники очень чувствительны к осевой игре - при сильной затяжке резко повышается температура, при

значительной осевой игре возможна поломка подшипника. При особо больших радиальных нагрузках применяют многорядные конические

роликоподшипники, способные воспринимать двухсторонние осевые нагрузки. Разновидностью является подшипник типа 27000 с большим углом.

Тип 8000 Упорные шарикоподшипники.

эксплуатационный подшипник шариковый роликовый

Однорядные подшипники типа 8000 предназначены

для восприятия осевой нагрузки в одном направлении,

двойного типа 38000 - в обоих направлениях.

Подшипник типа 8000 имеет два кольца: Одно из колец однорядного подшипника - “тугое” монтируется непосредственно на вал с соответствующей посадкой, второе - “свободное” устанавливается в корпусе. Т.к. несовпадение осей вала и корпуса приводит к преждевременному выходу из строя упорных подшипников, то для возможности “самоустановки” колец рекомендуется производить монтаж свободного кольца в корпус с зазором 0,4-0,6 мм на диаметр.

Чтобы устранить влияние монтажного перекоса колец подшипника вследствие нарушения перпендикулярности опорной поверхности корпуса к оси вала, под опорную поверхность “свободного” кольца следует подложить прокладку из пластического материала (кожа или маслостойкая резина).

Подшипники типа 18000 имеют сферическое подкладное кольцо.

Двойные подшипники состоят из одного “тугого” кольца с двумя дорожками качения, двух “свободных” колец с двумя комплектами тел качения в сепараторе.

Тип 8000 ставится на вертикальных валах, тип 38000 на горизонтальных валах.

Тип 9000 - роликовые упорные подшипники.

Предназначен для восприятия осевой нагрузки, больше несущая способность, чем у 8000, но более тихоходен, нестандартный.



19000 -- Стандартизован. Более высокая грузоподьёмность по сравнению с 9000, но значительно меньшая частота вращения.

Конструктивные способы фиксирования колец на валах и в корпусах:

1. посадка с натягом

2. кольцом, посаженным с натягом и штифтом

З. пружинным стопорным кольцом

4. гайкой и стопорной шайбой

5. торцевой шайбой корончатой гайкой со шплинтом

6. плоской торцовой шайбой и винтом

Назначение

Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей.

Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и сохраняют заданное положение оси вращения вала.

Во избежании снижения К.П.Д. механизма, потери в подшипниках д. б. минимальными.

От качества подшипников в значительной степени зависят работоспособность и долговечность машин.

По виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника; реализовано трение качения подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения по средствам установки шариков или роликов реализовано трение качения опорными поверхностями подшипника и вала.

Все подшипники широко распространены.

Размещено на Allbest.ru

...