Теоретические сведения. В качестве опор вращающихся валов и осей служат подшипники и подпятники
В качестве опор вращающихся валов и осей служат подшипники и подпятники. Подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки и передают их на корпус машины. Подпятники воспринимают осевые вертикальные нагрузки. По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.
Подшипники качения – это наиболее распространенный вид опор вращающихся деталей механизмов и машин.
Подшипники качения - это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения. Назначение подшипников – поддерживать вращающиеся валы и оси в пространстве, обеспечивая им возможность вращения или качания, и воспринимать действующие на них нагрузки. Подшипники могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей или валов, например, шкивы, шестерни и т.д.
Подшипники качения состоят из следующих деталей (см. рисунок 1): наружного и внутреннего колец с дорожками качения; тел качения (шариков или роликов); сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения. Основные геометрические параметры подшипников качения показаны на рисунке 2.
![]() | Рисунок 1 - Основные детали стандартных подшипников качения: 1 - внутреннее кольцо; 2 - наружное кольцо; 3 - тела качения; 4 - сепаратор |
![]() | Рисунок 2 - Основные геометрические параметры подшипников: d – посадочный диаметр под вал; D – посадочный диаметр в корпус; D0 – средний диаметр; B – ширина подшипника dш – диаметр тела качения; β – угол контакта |
В совмещенных опорах одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса.
Подшипниковый узел, кроме собственно подшипников, включает корпуса с крышками, устройства для крепления колец (втулок) подшипников, защитные и смазочные устройства.
Конструкции основных типов подшипников качения показаны на рисунках 3-18.
![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 3 - Шариковые однорядные радиальные подшипники | ||
![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 4 - Шариковый двухрядный радиальный подшипник | Рисунок 5 - Шариковый двухрядный сферический подшипник | Рисунок 6 - Шариковый подшипник с четырехточечным контактом |
![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 7 - Роликовый однорядный радиальный подшипник | Рисунок 8 - Радиальный игольчатый подшипник | Рисунок 9 - Сдвоенный радиально-упорный подшипник со сферическими роликами |
![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 10 - Сдвоенный радиально-упорный подшипник с коническими роликами | Рисунок 11 - Радиально-упорный подшипник с коническими роликами | Рисунок 12 - Радиально-упорный подшипник с тороидальными роликами |
![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 13 - Шариковый сдвоенный упорныйподшипник | Рисунок 14 - Игольчатый упорный подшипник | Рисунок 15 - Упорный подшипник с коническими роликами |
![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 16 - Упорно-радиальный подшипник со сферическими роликами | Рисунок 17 - Роликовый однорядный упорныйподшипник | Рисунок 18 - Шариковый однорядный упорныйподшипник |
Перед подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества:
· Малые моменты сил трения и теплообразование.
· Малая зависимость моментов сил трения от скорости.
· Значительно меньшие (в 5-10 раз) пусковые моменты.
· Значительно меньшие требования по уходу, меньший расход смазочных материалов.
· Большая несущая способность на единицу ширины подшипника.
· Значительно меньший расход цветных металлов, меньшие требования к материалу и термической обработке валов.
· Стандартные узлы. Взаимозаменяемость.
· Относительно низкая стоимость при серийном производстве.
Недостатки:
· Повышенные диаметральные размеры.
· Высокая стоимость уникальных подшипников при мелкосерийном производстве.
· Малое демпфирование колебаний.
· Повышенный шум.
· Ограниченность по параметру предельной быстроходности D0×n [мм×об/мин] вследствие недопустимых значений контактных напряжений из-за центробежных нагрузок со стороны тел качения на наружное кольцо подшипника.
· Требуют достаточно сложного монтажа и не допускают разбора.
Подшипники качения классифицируют по следующим признакам (в соответствии с ГОСТ 3395):
1. По форме тел качения подшипники делят на шариковые и роликовые.
Роликовые, в свою очередь, делят по форме роликов на подшипники: с короткими цилиндрическими роликами; с длинными цилиндрическими роликами; с витыми роликами, с коническими; с бочкообразными; с игольчатыми роликами (см. рисунок 19).
Рисунок 19 - Формы роликов
2. По направлении действия воспринимаемых нагрузок подшипники делят на: радиальные, способные воспринимать радиальную нагрузку, но способные, в то же время, передавать некоторую осевую нагрузку; упорные, предназначенные для восприятия только осевых нагрузок; радиально-упорные, предназначенные для восприятия комбинированной радиальной и осевой нагрузок (см. рисунки 20-22).
3. По признаку самоустанавливаемости подшипники делят на несамоустанавливающиеся (все шарико- и роликоподшипники, кроме сферических) и самоустанавливающиеся сферические.
![]() ![]() |
Рисунок 20 - Радиальные подшипники |
![]() ![]() |
Рисунок 21 - Радиально-упорные подшипники |
![]() |
Рисунок 22 - Упорные подшипники |
4. По габаритным размерам подшипники делят на размерные серии:
- по наружному диаметру - 7 серий: сверхлегкие (2 серии), особо легкие (2 серии), легкая, средняя и тяжелая серии;
- по ширине – 4 серии: узкая, нормальная, широкая, особо широкая.
“Утяжеление” серии подшипника повышает его нагрузочную способность, но и увеличивает массу и стоимость, снижает быстроходность (предельную частоту вращения). Наиболее распространены подшипники средней серии.
5. По количеству рядов тел качения подшипники делят на одно- двух- и четырехрядные.