Використання механізмів підшипників кочення дає можливість виробляти машини вищого класу точності. Машини на цих конструктивних елементах більш надійні та мають більший термін служби. Крім того, їх застосування робить нижчими за експлуатаційні витрати.
Можливості вузла, в якому застосовано підшипник кочення, визначається тим, наскільки точно встановлена ця деталь. Відстань від бази до осі обертання та від бази до торця валу, а також радіальне та торцеве биття мають бути у певних межах точності.
У процесі збирання необхідно прагнути, щоб обойми підшипників не деформувалися. Форма посадкових місцьу корпусі підшипника і на валу повинна за формою та шорсткістю задовольняти технічним вимогамбез подряпин і задирок.
Відмінності від підшипників ковзання
У механізмах зустрічаються два види рухомих деталей: опори, засновані на терті ковзання, і опори, що базуються на терті кочення.
При використанні перших робочі поверхні корпусу та валу взаємно переміщаються та взаємодіють, розділяючись найчастіше мастильними матеріалами та вкладишем ковзання. Опора працює, коли в деталях, які зіткнулися, має місце чисте ковзання.
При другому варіанті опор у проміжок між поверхнями, які взаємно переміщаються, поміщаються тіла кочення (це можуть бути ролики або кульки). При цьому опори працюють із використанням тертя кочення. У таких випадках замість бронзових, бабітових або пластикових вкладишів в опорах, де застосовується тертя кочення, задіяні кулькові або роликові підшипникиіз сталі.
Відповідно до характеру навантаження опор обертання вони бувають радіальні, коли на опору діють радіальне навантаження, наполегливі, коли опора піддається лише осьовим навантаженням, і радіально-упорні, коли на опору діють обидва види навантажень разом.
Для кожного типу опори характерний свій розмір, конструкція, технічні умовина виробництво, монтаж та обслуговування.
У підшипників кочення та підшипників ковзання різний механізм опору руху та визначення зношування деталей рухомих опор. Вигляд необхідного вузла визначається виходячи з оцінки порядку експлуатації механізму чи його окремих вузлів.
Переваги і недоліки
Підшипники кочення та ковзання мають як плюси, так і мінуси. Підшипникам кочення можна віддати перевагу перед підшипниками ковзання завдяки меншому рівню тертя на малих швидкостях та при старті з місця. Також підшипники кочення розміри по осях мають менше, що дозволяє простіше компонувати конструкції самовстановлюваних опор, не вимагаючи тривалого часу на важке індивідуальне припасування вкладишів та їх приробіток. Це особливо важливо для цапф, що мають великі діаметри, що працюють під великими навантаженнями, з високими швидкостями обертання та температурами.
Коли використаний підшипник кочення, покращується якість мастила деталей та вузлів машин, якість їх обслуговування, триває термін життя посадкових поверхонь шийок циліндрів та валів. Таким чином, для переважної більшості опор обладнання вони підходять якнайкраще.
Щоправда, окрім переваг, підшипники кочення мають і низку мінусів.
Наприклад, великі габарити. Такі конструктивні елементи широко представлені в машинобудівному обладнанні, виготовляються малими серіями і коштують дуже дорого. Підшипник кочення поступається конкурентам за такими параметрами як радіальні розміри, вага та жорсткість.
Дуже складно правильно підібрати їх, коли високі швидкості обертання поєднуються дією високих навантажень. Загальновідомо, що при збільшенні навантаження та швидкості обертання вузла знижується його довговічність. Припустимо, якщо навантаження збільшити на чверть у порівнянні з колишнім, то термін служби зменшується вдвічі, а при збільшенні навантаження вдвічі, довговічність стає менше в 10 разів.
Маркування та розміри за ГОСТом
Вимоги до вузлів та деталей формулює ГОСТ. Підшипники кочення описує ГОСТ 520-2002.
В основу умовних позначень лягли такі параметри:
- діаметр, що має отвір підшипників;
- серії ширин (або висот) та серії діаметрів;
- типи підшипників;
- Технічна реалізація.
Як правильно з маркування визначити розміри підшипників кочення? Таблиця позначень допоможе впоратися із цим завданням.
Усі наведені вище параметри позначаються символами (або цифрами). Те, з яких цифр складається маркування підшипника, залежить від місць у його умовному позначенні, якщо читати зліва направо:
Розміри
Дізнатися, як залежить розміри підшипників від своїх серій, дозволяє таблиця розмірів підшипників. Вона дозволяє ув'язати серію із зовнішнім та внутрішнім діаметром та шириною.
Розміри підшипників кочення. Таблиця 1.
Ширина | Зовнішній діаметр | Внутрішній діаметр | |
Це таблиця підшипників кочення, одна з багатьох таблиць, що описують даний видконструктивні елементи.
Класифікація
Однією з ознак, якою відбувається класифікація підшипників кочення, є форма тіл кочення. Відповідно до неї підшипники можуть бути кулькові та роликові. Кулькові тіла кочення, як випливає з назви, мають виключно кулясту форму. Роликові тіла кочення можуть бути циліндричними, а також мати форму бочок або конусів.
Наступна ознака класифікації - напрямок навантаження, що сприймається підшипником кочення. за даною ознакоюрозрізняють підшипники:
- радіальні, які сприймають лише радіальні чи переважно радіальні навантаження;
- радіально-наполегливі, що можуть сприймати і радіальні, і осьові навантаження.
Слід зазначити, що регульовані підшипники не в змозі функціонувати без навантаження на вісь. Наполегливі здатні сприймати лише осьові сили. Наполегливо-радіального типу працюють як при осьових, так і при невеликих радіальних навантаженнях.
Існує також класифікація підшипників кочення залежно від того, з якої кількості рядів тіл кочення вони складаються. Вони бувають однорядні та дворядні.
Відповідно до такої характеристики, як чутливість до перекосів, виділяють самовстановлювальні підшипники. Вони здатні нормально функціонувати навіть у разі перекосу до 3°.
Система допусків та посадок
Підшипники кочення набули широкого поширення. Вони виробляються на спеціальних заводах і мають повну взаємозамінність по поверхнях, що визначаються діаметрами кілець: D – зовнішнім діаметром зовнішнього кільця та d – внутрішнім діаметром внутрішнього кільця.
Взаємозамінність підшипників кочення залежить від вимог до точності:
- точність ширини кільця;
- точність діаметрів кілець d, D;
- точність поверхонь кілець;
- радіальне та осьове биття доріжок кочення, що визначає точність обертання;
- точність зазору, який утворюється при робочих параметрах між доріжками кочення та тілами кочення.
Точність складальних одиниць задає ГОСТ. Підшипники кочення повинні відповідати вимогам до точності ГОСТ 520-89, згідно з яким є 5 класів їх точності: 0; 6; 5; 4; 2. Більшість механізмів використовує вузли класу точності 0. Вузли класів точності вище нуля використовують на високих швидкостяхобертання та у ситуаціях, що вимагають високої точності обертання валу (наприклад, у прецизійних верстатах). Клас точності вказується перед маркуванням через тиру.
Щоб зберегти взаємозамінність підшипників кочення, середня конусність та овальність отвору та поверхні кілець не повинні бути більше половини допуску на середні діаметри Dc, dc. Ці параметри обчислюють як середнє арифметичне від максимального та мінімального діаметрів, які виміряні у 2 крайніх перерізах кільця.
Тому допуски підшипників кочення призначаються на розміри:
- D та d;
- Dc та dc;
Допуски кілець визначаються лише класом точності підшипника та його розмірами, незалежно від властивостей з'єднання з валом та корпусом. Так досягається зменшення номенклатури підшипників. Параметри з'єднання кілець з валом та корпусом визначаються шляхом зміни полів допуску валу та отвору.
Посадки підшипників кочення потрібно визначати таким чином, щоб обертане кільце сиділо з натягом, який виключав би обкатку і прослизання кільця вздовж посадкової поверхні в ході роботи в навантаженому режимі.
Посадки залежать від таких факторів:
- клас точності;
- тип та розмір навантажень;
- вид навантаження.
Навантаження може бути місцевим, циркуляційним та коливальним.
У разі місцевого навантаження працює тільки радіальне навантаження постійної величини та напрямки в єдиній точці посадкової поверхні підшипника, що передається єдиній точці поверхні корпусу або валу.
Кільце, навантажене таким чином, потрібно встановлювати, щоб був зазор, а потім поступово провертати кільце, уникаючи місцевого вироблення кільця, валу та корпусу.
Якщо має місце циркуляційне навантаження, вплив має лише радіальне навантаження, що передається всьому колу доріжки підшипника, і вона сприймається послідовно поверхнею корпусу або валу. Кільце, яке зазнає циркуляційного навантаження, встановлюють на корпус або вал з натягом.
Коли відбувається коливальне навантаження, в дію набувають двох різних радіальних навантажень. Одна з них має постійну величину і напрямок, а інша - обертова. На обмежену ділянку бігових доріжок кілець впливає рівнодіюча цих навантажень, передаючись деякій частині на посадковій поверхні корпусу або валу.
Розрахунок
Розрахунок підшипників кочення на довговічність проводиться у разі методу втомного фарбування і попередження пластичних деформацій.
Для постійного режиму ці конструктивні елементи розраховуються за еквівалентним динамічним навантаженням з урахуванням характеру та напряму сил, що діють на вузол. Еквівалентне навантаження приймається таким, що забезпечує той же термін служби, що і в умовах реальних навантажень.
Вантажопідйомність підшипників характеризують такі параметри, як базова динамічна вантажопідйомність і базова статична вантажопідйомність С0.
Перша - радіальне або осьове навантаження, що витримується при терміні служби 1 мільйон оборотів. Базова довговічність – довговічність в умовах надійності 90%.
Розрахункову довговічність можна визначити як число оборотів у мільйонах або години роботи, якщо в результаті на поверхнях 90% деталей партії немає свідчень втоми металу у вигляді відшаровування чи викрашування.
Шарикопідшипники радіальні однорядні
Найпопулярніший різновид підшипників кочення. Часто використовуються у конструкціях найрізноманітнішої апаратури. Серед них валики картонних машин, редуктори, електромотори. Використовуються для протидії радіальним навантаженням, але можуть бути готові до сприйняття двосторонніх. осьових навантажень. Часто їх використовують виключно для осьових навантажень, якщо кількість обертів валу велике і завзяті підшипники використовувати не можна. Якщо радіальний зазор збільшується, то можливості осьової вантажопідйомності підшипника також стають більшими, оскільки в цій ситуації підшипники знаходять характеристики радіально-завзятих. Можлива робота підшипників, якщо відносний перекіс внутрішнього і зовнішнього кілець не більше 20 °.
Що стосується корпусу підшипників кочення, то виконується він найчастіше із сірого чавуну. Матеріалом для сепараторів однорядних підшипників є сталева штампування або антифрикційні матеріали типу текстоліту, латуні, бронзи, дюралюмінію. Останнім часом для виробництва сепараторів використовують поліамідні смоли. Якщо підшипники мають високий класточності та масивні точені сепаратори, центрування яких відбувається по зовнішньому кільцю при використанні ефективних режимів мастила, тоді можлива їхня робота навіть на швидкостях обертання, які перевершують граничні, описані в довідниках.
Конструктивні види радіальних однорядних підшипників:
- мають одну захисну шайбу;
- мають дві захисні шайби;
- мають канавку на зовнішньому кільці і установочне кільце;
- мають настановне кільце та захисну шайбу;
- мають одностороннє та двостороннє ущільнення;
- мають канавку для введення кульок без сепаратора.
Шарикопідшипники з однією захисною шайбою
Виробляються виключно із сепараторами, виконаними методом штампування. Їхнє використання на високих швидкостях небажане. Під час роботи з такими підшипниками використовуються консистентні мастила. Захисна шайба з металу, яка запресована в канавку на зовнішньому кільці, може утримувати мастило тільки з одного боку. З зворотного бокумастило, яке закладено в підшипник, обмежене кришкою або ущільненням у вузлі. Простір, що з'являється, частково заповнюють мастилами, обраними для особливих умов роботи. Такий варіант конструкції деталі завжди дає можливість оглянути її (у місці кришки або ущільнення) та по ходу роботи провести додаткове мастило.
Шарикопідшипники із двома захисними шайбами
Мають такі ж сепаратори і швидкісними параметрами, що і попередня деталь, але робоче змащення підшипників кочення, закладається між шайбами в процесі складання на заводі. Застосовується цей вид складального вузла у ситуаціях, коли неможливо зробити ущільнення у вузлі. Так конструкція стає простішою та зменшується загальна вага вузла. Внутрішні деталі такого підшипника огляду під час роботи піддаються.
Шарикопідшипники з канавкою на зовнішньому кільці
За допомогою розрізного настановного кільця, що входить у канавку на кільці з зовнішнього боку, є можливість фіксації підшипника всередині корпусу, що не вимагає упору зовнішнього кільця, заплічики корпусу для опори. Однак їх здатність до сприйняття радіальних навантажень значно більша, ніж для осьових. Використання настановних кілець робить конструкцію простіше, зменшує розміри вузлів і дає можливість наскрізної розточування отворів корпусів.
Шарикопідшипники з ущільненням
Широко використовуються підшипники, що мають двостороннє ущільнення. Воно являє собою гумову мембрану. Вузли, де застосовано це ущільнення, характеризуються гарною герметичністю. Як наслідок, заводське мастило не витікає і виключається попадання до неї сторонніх частинок. Сепаратори таких шарикопідшипників зазвичай точені текстолітові чи бронзові. Хоча ущільнення їх і контактного типу, вони мають можливість роботи на підвищених швидкостях обертання.
Кулькопідшипники з ущільненням часто використовуються в опорах електродвигунів. У цих вузлах щітковий пил виділяється настільки інтенсивно, що здатний швидко приводити до поломки шарикопідшипників інших типів.
Шарикопідшипники з канавкою для введення кульок без сепаратора
Їхня відмінність від інших підшипників класичної конструкції в наявності профрезерованих канавок в бортах кілець. Через ці канавки відбувається вставка кульок. Оскільки кульок такий підшипник кочення має більше, ніж сепараторний, це дає виграш у вантажопідйомності. Їх призначення - робота на невеликих швидкостях обертання через надмірне тертя тіл кочення, що стикаються. Там, де є осьові навантаження, краще відмовитися від їх застосування, оскільки під їх дією кульки часто зміщуються по відношенню до косів доріжок кочення.
Як конструктивний варіант таких шарикопідшипників зустрічаються вузли, де є і канавка для вставки кульок, і захисні шайби.
Дані вузли використовуються без застосування мастила в сушильних камерах і вузлах, що застосовують рух коливання.
Багато механізмів, існуючих нині, є підшипники, які дозволяють їм обертатися. Тому жоден рух, що обертається, не може бути здійснено без них. Але навіть така, начебто незамінна, але в той же час непомітна частина механізму, може бути різним і за розмірами і за своїми технічними характеристиками, особливо враховується діаметр, розміри якого зазвичай представляють у таблиці. Але хоч би якою була ця деталь, як би вона не виглядала і якими б не були її технічні характеристики, вона повинна виконувати лише одне завдання - забезпечувати деталі обертання або необхідний поворот.
Правила роботи з підшипниками
Підшипник має бути надійним, але іноді умови, в яких йому доводиться забезпечувати обертання, не відповідають його нормальному функціонуванню. Також точно і умови можуть впливати на те, що підшипник навіть у хороших умовахраптом може вийти з ладу.
Тому існують спеціальні правилаексплуатаціїцієї частини, і до них варто поставитися дуже серйозно, щоб ваша деталь змогла опрацювати якомога довше. Наприклад, не варто його перевантажувати і стежити за тим, щоб він працював лише належний часовий відрізок, а не більше. Ще одним правилом слід вважати те, що його варто підбирати такий, щоб він ідеально підходив за розміром, діаметром та іншими технічними характеристиками.
Наприклад, за розмірами можна знайти різні підшипники: від мініатюрних і до гігантських розмірів. Є й інший поділ: високошвидкісні, тихохідні, максимально точні та інші. Всі ці поділки залежать від того, куди і як ви збираєтеся використовувати цей важливий елемент руху.
Конструкція підшипників
Продовжуючи розмову про підшипники, не можна пропустити і його конструкцію. Адже в самому елементі, який забезпечує обертання, дуже багато деталей, з яких він складається. І до кожної з них варто поставитися дуже серйозно, адже варто однією з них вийти з ладу і подальша експлуатація підшипника стає просто неможливою.
Комплектуючі деталі підшипника:
- Тіла кочення.
- Втулки.
- Гайки.
- Шайби.
- Кільця.
- Гвинти.
- Скоби.
- Кульки.
Звичайно ж, цей список деталей підшипника можна було б і далі перераховувати, але все ж таки варто все це вивчити на практиці та розібратися в кожному елементі окремощоб потім було легко його знайти.
Типи підшипників
Існує кілька поділів підшипників на різні типи. В основі кожного такого поділу лежить якась ознака, яка і є основною для віднесення важливого елементадля обертання того чи іншого типу.
Перший такий поділ полягає в тому, як навантаження впливає на підшипник і змушує його працювати. Але й навантаження буває різним. Відповідно, і групи підшипника буде задіяно залежно від того, як навантаження діє на нього.
Групи, що залежать від дії навантаження:
- Радіальні.
- Завзяті.
- Радіально-вперті.
Розглянемо докладно кожну з цих груп. Отже, перша група – радіальна. Такі підшипники можуть діяти лише під впливом радіального навантаження. Рідко вони діють під осьовим навантаженням, якщо використовуються роликові елементи для обертання, які мають необхідний діаметр.
Друга група - наполегливі елементи для обертання. Вони чудово працюють лише тоді, коли відчувають дії осьових навантажень. Третя група – радіально-наполегливі, які можуть діяти під будь-якими видами навантажень. Їм не страшні ні радіальні, ні завзяті навантаження.
Є й інший поділ підшипників, основу якого покладено форма тіл для кочення, і навіть їх діаметр. Існують два види: кулькові та роликові. Перший вид – кулькові. В їх основі лежить кочення такого тіла, яке за своєю формою схоже на кульки та мають невеликий діаметр. У основі другого виду – роликового, лежить інша форма кочення, тобто ролики певного діаметра.
За своєю конструкцією підшипники можна розділити на два види: самовстановлювані і не самовстановлювані. Такі елементи для обертання ще називають сферичними. Зазвичай поділ на ці два види не вимагають будь-якого додаткового пояснення. головне не забувати про діаметрі якнайчастіше заглядати в спеціальні таблиці, де вони представлені з поясненнями.
Існує ще один поділ підшипників, який залежить не тільки від його діаметра або розміру, але насамперед від кочення тіл самого підшипника, які можуть бути як роликові, так і кулькові. Такий елемент для обертання може бути, незважаючи на форми кульок або роликів, одно-, дво-, три- або чотиризарядним.
Застосування підшипників
Знаючи діаметр підшипника, його конструкцію та розміри, а також форму кочення: кульки або ролики, можна буде визначити, наскільки важливим буде цей елемент для обертання користувача. Особливо це важливо тим, хто займається ремонтом техніки. Наприклад, автомобільної, тракторної чи мототехніки. Але є й інша застосованість підшипників, яка полягає у знанні його розміру.
Варто докладніше зупинитися у тому, як позначаються у таблицях підшипники. Зазвичай кожному елементі для обертання написано щось буквами і цифрами. Такі умовні позначення позначають і діаметрв тому числі. Наскільки точно виготовлена деталь вказує буква, що стоїть перед цифрою.
Цифри вказують на розмір отвору, на те, що є в його конструкції, наприклад, кулькові або роликові форми тіл. Зазвичай перші дві цифри деталі для обертання вказують на діаметр. Але навіть діаметр може бути різнийТому варто бути дуже уважними до цифр.
Так, деталі ковзання, які необхідні для автомобільної будови, Не дуже суворо ставляться і до діаметра, і до того, що використовуються кульки або ролики. Інша справа деталь для кочення, де все має бути суворо інструкції.
Наприклад, кулькова деталь ковзання широко застосовуєтьсядля виготовлення запчастин. Щоб навантаження в даному випадкубула більшою, необхідно правильно використовувати кульки. Варто пам'ятати, що жолоб має бути більшим за кульку. До речі, кулькові деталі дозволяють їх використання під різними кутами.
Але зате роликові деталі забезпечують високу швидкість.ь, яка необхідна дуже часто. Не варто змішувати всі типи підшипників, інакше потім при роботі кульки заважатимуть роботі роликів і навпаки. Тому варто стежити за формою кочення, якщо це кулька, то таку кулькову деталь необхідно використовувати за призначенням. В даний час кулькові деталі для обертання використовуються набагато частіше, ніж решта.
Підшипником називають особливий вузол, що є частиною опори для підтримки валу і призначений для обертання або кочення останнього без втрати енергії на тертя. Існує кілька різновидів таких конструктивних елементів. У цьому розміри підшипників здебільшого регулюються ГОСТ.
Різновиди
Вузли цього використовуються у промисловості та інших галузях народного господарства дуже широко. Існують гідростатичні, газостатичні, магнітні та інші групи підшипників. Однак найпоширенішими різновидами є вузли ковзання та кочення. По навантаженню, що сприймається, обидві ці групи поділяються на:
радіально-упорні.
радіальні;
Підшипники кочення
Основними елементами вузлів цього є кульки чи ролики, розташовані певному відстані друг від друга у спеціальній обоймі, званої сепаратором. У процесі роботи підшипника вони котяться біговими доріжками двох кілець, одне з яких у більшості випадків статично. Вузли цього використовуються у промисловості найчастіше. Справа в тому, що в порівнянні з підшипниками ковзання вони мають цілий рядпереваг. До таких можна віднести в першу чергу невелике тертя та незначну витрату мастила. Простота експлуатації та монтажу - це також те, чим відрізняються такі підшипники. Стандарти (розміри їх регулює ГОСТ) таких вузлів представлені спеціальних таблицях. Тому знайти підходящий у тому чи іншому випадку підшипник особливих труднощів не складе. Вузол цього типу можна підібрати абсолютно до будь-якої типової конструкції.
Чутливість до вібраційних та ударних навантажень - єдиний недолік, яким відрізняються такі підшипники. Стандарти при їх виготовленні повинні дотримуватися обов'язково. Інакше надто довго вони не прослужать.
Види підшипників кочення
Крім сприйманого навантаження, вузли цього типу класифікуються на групи за такими ознаками:
Форма тіл кочення. У цьому плані розрізняють кулькові та роликові підшипники. Тіла кочення останнього виду при цьому можуть бути конічними, циліндричними, голчастими, крученими, бочкоподібними і т.д.
За здатністю самовстановлення. У даному випадку розрізняють сферичні та несамовстановлювані підшипники.
За кількістю тіл кочення. Існують однорядні та дворядні підшипники.
За розмірами. Всі підшипники, що випускаються на сьогоднішній день, за цією ознакою поділяються на кілька серій.
Залежно від серії при тому самому внутрішньому діаметрі, ширина підшипника і його зовнішній D можуть змінюватися. Використовуватися підшипники кочення можуть при збиранні автомобілів, велосипедів, вітряків тощо.
Розміри
Габарити вузлів цього типу визначає ГОСТ 3478-79. При його дотриманні виходять дуже міцні та довговічні підшипники. Ці стандарти поширюються на всі різновиди вузлів кочення, за винятком моделей спеціального призначення, що мають особливу конструкцію. В останньому випадку вузли можуть виготовлятися самі різних габаритів, що найбільш підходять для тієї чи іншої конструкції.
Дізнатися стандартні розміри підшипників кожної серії можна, як уже згадувалося, за спеціальними таблицями, в яких вказуються зовнішній і внутрішній діаметри, найменші граничні габарити (Rmin), а також номінальна ширина внутрішнього та зовнішнього кілець (В). Як приклад нижче наводимо до вашої уваги таблицю для серії підшипників діаметрів 8 (скорочену).
Розмір B для серій | |||||||||
1 для серії 7, 1.5 - для серій 1-6 |
|||||||||
Докладніші таблиці можна знайти в спеціалізованій літературі. Також є стандарти підшипників у Компасі – графічному редакторі, призначеному для автоматизованого проектування (у конструкторській бібліотеці). Існують таблиці для різних діаметрів вузлів.
Класи точності
Стандартні розмірипідшипників кочення, таким чином, можна дізнатися зі спеціальних таблиць. Однак у деяких випадках допускаються деякі відхилення у габаритах від ГОСТ. За класом точності підшипники кочення поділяються на:
нормальні "0";
підвищеної точності "6";
високою "5";
особливо високою «4»;
надвисокий «2».
Вузли, призначені для різних конструкцій, можуть мати певні допустимі відхилення. Так, наприклад, стандарти підшипників для велосипеда (608 типу) такі:
допуски кульок - 0/-0.005;
внутрішньої доріжки – +0.0001/-0.0003;
зовнішньої доріжки – +0.0001/-0.0005.
Позначення
Стандарти підшипників кочення при їх виготовленні дотримуються обов'язково. Для того, щоб споживач міг бачити, що за вузол перед ним і для яких цілей його можна використовувати, застосовуються спеціальні маркування. Позначаються підшипники кочення, зазвичай, гравірованим набором цифр. Іноді стандартні маркуваннявключають і літери. При цьому:
Перші цифри або букви вказують на тип підшипника.
Наступні дві цифри визначають серію вузла. Перша вказує на групу ширини чи висоти, друга – діаметра.
Останні дві цифри є кодом діаметра отвору. Якщо помножити його на 5, можна отримати величину d мм.
Стандартні розміри підшипників 66414 (посадки в даному випадку обирають за ГОСТ 3325-85), наприклад, такі:
ширина - 42 мм;
маса - 5.74 кг.
Підшипники ковзання
Вузли цього типу складаються з двох основних елементів: міцного корпусу та вкладиша, між якими знаходяться спеціальні змащувальні речовини. До основних переваг таких підшипників відносять насамперед невеликі діаметри, а також можливість робити їх роз'ємними та використовувати для валів дуже складної конструкції. Недоліками вузлів цього різновиду вважаються не дуже довгий термінслужби та необхідність застосування дорогих мастил.
Види підшипників ковзання
На даний момент існують вузли цієї групи:
високошвидкісні;
роз'ємні (використовуються, наприклад, ;
прецизійних машин, що точно направляють вали і дають можливість регулювання зазору;
дешевих тихохідних механізмів;
призначені для роботи в особливих умовах (воді, агресивних середовищах).
Залежно від режиму роботи в підшипнику такого типу може бути рідинне або напіврідинне тертя. У першому випадку робочі поверхні корпусу і валу розділені товстим шаром масла. При напіврідинному терті до рідинного додається граничне (через тонку масляну плівку, утворену молекулярними зв'язками).
Розміри підшипників ковзання
Дані зі спеціальних таблиць - це також те, що обов'язково враховують, виготовляючи такі підшипники. Стандарти в цьому випадку поширюються на такі параметри, як:
розмір фаски (С);
допуски (граничні відхилення).
зовнішній та внутрішній діаметр;
У таблиці нижче (скороченої) представлені стандартні розміри підшипників ковзання різних рядів.
D для рядів | L для рядів |
|||||
Конструктивні особливості та матеріали
Стандарти підшипників ковзання таким чином суворо визначені ГОСТ. Пред'являються деякі вимоги і до якості матеріалів, що використовуються для їх виготовлення. ковзання, як згадувалося, може бути цільним чи роз'ємним. В останньому випадку для з'єднання частин використовують спеціальні шпильки або болти. Вкладиш підшипника ковзання виконується як втулки. У нероз'ємному вузлі він може бути виготовлений із двох половинок. На вали, схильні до деформацій, монтують зазвичай самовстановлювані підшипники ковзання.
Для виготовлення вузлів цього типу можуть використовуватись такі матеріали:
чавун (для корпусу);
бронза, чавун чи пластмаса (для втулок).
У деяких випадках, але, звичайно ж, дуже рідко, втулки виготовляються з дерева або навіть з ДСП.
Основні вимоги
Таким чином, підшипники стандарти (а точніше, їх дотримання) дозволяють виготовляти максимально якісні, довговічні та з відмінними експлуатаційними характеристиками. Вимоги до вузлів цієї групи пред'являються:
Матеріали та конструкція підшипників ковзання повинні бути такими, щоб забезпечити мінімальний між корпусом та втулкою.
Міцність та жорсткість вузла повинні бути такими, щоб він міг витримувати будь-які необхідні навантаження.
Вітається максимальна простота конструкції підшипника. При його монтажі не повинно виникати складнощів.
Виготовляти підшипники слід таким чином, щоб їх поверхня мала достатню для відведення тепла, що виникає в процесі роботи.
Як роблять
Виготовляють підшипники ковзання та кочення на спеціалізованих великих підприємствах, до складу яких зазвичай входить два основні цехи: термічний та механічний. Складальні лінії таких заводів найчастіше працюють у автоматичному режимі. Крім них, у цехах встановлюються сучасні верстати напилення.
У нашій країні найбільшою популярністю користуються вузли, виготовлені на вітчизняних заводах, а також у Швейцарії (SKF). Стандарти підшипників SKF такі самі, як і в російських.
Щоб не помилитися при виборі підшипника, потрібно знати його номер. Так як не завжди є доступ до деталі, що замінюється, наприклад, коли підшипник у складі працюючого механізму, існує кілька варіантів, як його обчислити.
Якщо є можливість, слід виміряти якнайбільше технічних даних підшипника: висоту, внутрішній і зовнішній діаметр. Це забезпечить максимальну точність пошуку та заощадить час. Основний спосіб пошуку номера – електронні каталоги. В інтернеті достатньо баз даних з інформацією про всілякі типи підшипників. Для обчислення потрібно ввести параметри підшипника у поля фільтрів. Якщо даних про діаметр та висоту немає, деякі каталоги дозволяють шукати номер лише за маркою.
Дізнатись номер підшипника під силу навіть нефахівцеві. Але якщо є сумніви у виборі, незайвим буде порадитись із професіоналами своєї справи, які допоможуть порадою та врахують усі нюанси.
Використання механізмів підшипників кочення дає можливість виробляти машини вищого класу точності. Машини на цих конструктивних елементах більш надійні та мають більший термін служби. Крім того, їх застосування робить нижчими за експлуатаційні витрати.
Можливості вузла, в якому застосовано підшипник кочення, визначається тим, наскільки точно встановлена ця деталь. Відстань від бази до осі обертання та від бази до торця валу, а також радіальне та торцеве биття мають бути у певних межах точності.
У процесі збирання необхідно прагнути, щоб обойми підшипників не деформувалися. Форма посадкових місць у корпусі підшипника та на валу повинна за формою та шорсткістю задовольняти технічним вимогам, без подряпин та задирок.
Відмінності від підшипників ковзання
У механізмах зустрічаються два види рухомих деталей: опори, засновані на терті ковзання, і опори, що базуються на терті кочення.
При використанні перших робочі поверхні корпусу та валу взаємно переміщаються та взаємодіють, розділяючись найчастіше мастильними матеріалами та вкладишем ковзання. Опора працює, коли в деталях, які зіткнулися, має місце чисте ковзання.
При другому варіанті опор у проміжок між поверхнями, які взаємно переміщаються, поміщаються тіла кочення (це можуть бути ролики або кульки). При цьому опори працюють із використанням тертя кочення. У таких випадках замість бронзових, бабітових або пластикових вкладишів в опорах, де застосовується тертя кочення, задіяні кулькові або роликові підшипники зі сталі.
Відповідно до характеру навантаження опор обертання вони бувають радіальні, коли на опору діють радіальне навантаження, наполегливі, коли опора піддається лише осьовим навантаженням, і радіально-упорні, коли на опору діють обидва види навантажень разом.
Для кожного типу опори характерний свій розмір, конструкція, технічні умови на виробництво, монтаж та обслуговування.
У підшипників кочення та підшипників ковзання різний механізм опору руху та визначення зношування деталей рухомих опор. Вигляд необхідного вузла визначається виходячи з оцінки порядку експлуатації механізму чи його окремих вузлів.
Переваги і недоліки
Підшипники кочення та ковзання мають як плюси, так і мінуси. Підшипникам кочення можна віддати перевагу перед підшипниками ковзання завдяки меншому рівню тертя на малих швидкостях та при старті з місця. Також підшипники кочення розміри по осях мають менше, що дозволяє простіше компонувати конструкції самовстановлюваних опор, не вимагаючи тривалого часу на важке індивідуальне припасування вкладишів та їх приробіток. Це особливо важливо для цапф, що мають великі діаметри, що працюють під великими навантаженнями, з високими швидкостями обертання та температурами.
Коли використаний підшипник кочення, покращується якість мастила деталей та вузлів машин, якість їх обслуговування, триває термін життя посадкових поверхонь шийок циліндрів та валів. Таким чином, для переважної більшості опор обладнання вони підходять якнайкраще.
Щоправда, окрім переваг, підшипники кочення мають і низку мінусів.
Наприклад, великі габарити. Такі конструктивні елементи широко представлені в машинобудівному обладнанні, виготовляються малими серіями і коштують дуже дорого. Підшипник кочення поступається конкурентам за такими параметрами як радіальні розміри, вага та жорсткість.
Дуже складно правильно підібрати їх, коли високі швидкості обертання поєднуються дією високих навантажень. Загальновідомо, що при збільшенні навантаження та швидкості обертання вузла знижується його довговічність. Припустимо, якщо навантаження збільшити на чверть у порівнянні з колишнім, то термін служби зменшується вдвічі, а при збільшенні навантаження вдвічі, довговічність стає менше в 10 разів.
Маркування та розміри за ГОСТом
Вимоги до вузлів та деталей формулює ГОСТ. Підшипники кочення описує ГОСТ 520-2002.
В основу умовних позначень лягли такі параметри:
- діаметр, що має отвір підшипників;
- серії ширин (або висот) та серії діаметрів;
- типи підшипників;
- Технічна реалізація.
Як правильно з маркування визначити розміри підшипників кочення? Таблиця позначень допоможе впоратися із цим завданням.
Усі наведені вище параметри позначаються символами (або цифрами). Те, з яких цифр складається маркування підшипника, залежить від місць у його умовному позначенні, якщо читати зліва направо:
Розміри
Дізнатися, як залежить розміри підшипників від своїх серій, дозволяє таблиця розмірів підшипників. Вона дозволяє ув'язати серію із зовнішнім та внутрішнім діаметром та шириною.
Розміри підшипників кочення. Таблиця 1.
Ширина | Зовнішній діаметр | Внутрішній діаметр | |
Це таблиця підшипників кочення, одна з багатьох таблиць, що описують цей вид конструктивних елементів.
Класифікація
Однією з ознак, якою відбувається класифікація підшипників кочення, є форма тіл кочення. Відповідно до неї підшипники можуть бути кулькові та роликові. Кулькові тіла кочення, як випливає з назви, мають виключно кулясту форму. Роликові тіла кочення можуть бути циліндричними, а також мати форму бочок або конусів.
Наступна ознака класифікації - напрямок навантаження, що сприймається підшипником кочення. За цією ознакою розрізняють підшипники:
- радіальні, які сприймають лише радіальні чи переважно радіальні навантаження;
- радіально-наполегливі, що можуть сприймати і радіальні, і осьові навантаження.
Слід зазначити, що регульовані підшипники не в змозі функціонувати без навантаження на вісь. Наполегливі здатні сприймати лише осьові сили. Наполегливо-радіального типу працюють як при осьових, так і при невеликих радіальних навантаженнях.
Існує також класифікація підшипників кочення залежно від того, з якої кількості рядів тіл кочення вони складаються. Вони бувають однорядні та дворядні.
Відповідно до такої характеристики, як чутливість до перекосів, виділяють самовстановлювальні підшипники. Вони здатні нормально функціонувати навіть у разі перекосу до 3°.
Система допусків та посадок
Підшипники кочення набули широкого поширення. Вони виробляються на спеціальних заводах і мають повну взаємозамінність по поверхнях, що визначаються діаметрами кілець: D – зовнішнім діаметром зовнішнього кільця та d – внутрішнім діаметром внутрішнього кільця.
Взаємозамінність підшипників кочення залежить від вимог до точності:
- точність ширини кільця;
- точність діаметрів кілець d, D;
- точність поверхонь кілець;
- радіальне та осьове биття доріжок кочення, що визначає точність обертання;
- точність зазору, який утворюється при робочих параметрах між доріжками кочення та тілами кочення.
Точність складальних одиниць задає ГОСТ. Підшипники кочення повинні відповідати вимогам до точності ГОСТ 520-89, згідно з яким є 5 класів їх точності: 0; 6; 5; 4; 2. Більшість механізмів використовує вузли класу точності 0. Вузли класів точності вище нуля використовують на високих швидкостях обертання та в ситуаціях, що вимагають високої точності обертання валу (наприклад, у прецизійних верстатах). Клас точності вказується перед маркуванням через тиру.
Щоб зберегти взаємозамінність підшипників кочення, середня конусність та овальність отвору та поверхні кілець не повинні бути більше половини допуску на середні діаметри Dc, dc. Ці параметри обчислюють як середнє арифметичне від максимального та мінімального діаметрів, які виміряні у 2 крайніх перерізах кільця.
Тому допуски підшипників кочення призначаються на розміри:
- D та d;
- Dc та dc;
Допуски кілець визначаються лише класом точності підшипника та його розмірами, незалежно від властивостей з'єднання з валом та корпусом. Так досягається зменшення номенклатури підшипників. Параметри з'єднання кілець з валом та корпусом визначаються шляхом зміни полів допуску валу та отвору.
Посадки підшипників кочення потрібно визначати таким чином, щоб обертане кільце сиділо з натягом, який виключав би обкатку і прослизання кільця вздовж посадкової поверхні в ході роботи в навантаженому режимі.
Посадки залежать від таких факторів:
- клас точності;
- тип та розмір навантажень;
- вид навантаження.
Навантаження може бути місцевим, циркуляційним та коливальним.
У разі місцевого навантаження працює тільки радіальне навантаження постійної величини та напрямки в єдиній точці посадкової поверхні підшипника, що передається єдиній точці поверхні корпусу або валу.
Кільце, навантажене таким чином, потрібно встановлювати, щоб був зазор, а потім поступово провертати кільце, уникаючи місцевого вироблення кільця, валу та корпусу.
Якщо має місце циркуляційне навантаження, вплив має лише радіальне навантаження, що передається всьому колу доріжки підшипника, і вона сприймається послідовно поверхнею корпусу або валу. Кільце, яке зазнає циркуляційного навантаження, встановлюють на корпус або вал з натягом.
Коли відбувається коливальне навантаження, в дію набувають двох різних радіальних навантажень. Одна з них має постійну величину і напрямок, а інша - обертова. На обмежену ділянку бігових доріжок кілець впливає рівнодіюча цих навантажень, передаючись деякій частині на посадковій поверхні корпусу або валу.
Розрахунок
Розрахунок підшипників кочення на довговічність проводиться у разі методу втомного фарбування і попередження пластичних деформацій.
Для постійного режиму ці конструктивні елементи розраховуються за еквівалентним динамічним навантаженням з урахуванням характеру та напряму сил, що діють на вузол. Еквівалентне навантаження приймається таким, що забезпечує той же термін служби, що і в умовах реальних навантажень.
Вантажопідйомність підшипників характеризують такі параметри, як базова динамічна вантажопідйомність і базова статична вантажопідйомність С0.
Перша - радіальне або осьове навантаження, що витримується при терміні служби 1 мільйон оборотів. Базова довговічність – довговічність в умовах надійності 90%.
Розрахункову довговічність можна визначити як число оборотів у мільйонах або години роботи, якщо в результаті на поверхнях 90% деталей партії немає свідчень втоми металу у вигляді відшаровування чи викрашування.
Шарикопідшипники радіальні однорядні
Найпопулярніший різновид підшипників кочення. Часто використовуються у конструкціях найрізноманітнішої апаратури. Серед них валики картонних машин, редуктори, електромотори. Використовуються для протидії радіальним навантаженням, але можуть бути готові до сприйняття двосторонніх осьових навантажень. Часто їх використовують виключно для осьових навантажень, якщо кількість обертів валу велике і завзяті підшипники використовувати не можна. Якщо радіальний зазор збільшується, то можливості осьової вантажопідйомності підшипника також стають більшими, оскільки в цій ситуації підшипники знаходять характеристики радіально-завзятих. Можлива робота підшипників, якщо відносний перекіс внутрішнього і зовнішнього кілець не більше 20 °.
Що стосується корпусу підшипників кочення, то виконується він найчастіше із сірого чавуну. Матеріалом для сепараторів однорядних підшипників є сталева штампування або антифрикційні матеріали типу текстоліту, латуні, бронзи, дюралюмінію. Останнім часом для виробництва сепараторів використовують поліамідні смоли. Якщо підшипники мають високий клас точності та масивні точені сепаратори, центрування яких відбувається по зовнішньому кільцю при використанні ефективних режимів мастила, тоді можлива їхня робота навіть на швидкостях обертання, які перевищують граничні, описані в довідниках.
Конструктивні види радіальних однорядних підшипників:
- мають одну захисну шайбу;
- мають дві захисні шайби;
- мають канавку на зовнішньому кільці і установочне кільце;
- мають настановне кільце та захисну шайбу;
- мають одностороннє та двостороннє ущільнення;
- мають канавку для введення кульок без сепаратора.
Шарикопідшипники з однією захисною шайбою
Виробляються виключно із сепараторами, виконаними методом штампування. Їхнє використання на високих швидкостях небажане. Під час роботи з такими підшипниками використовуються консистентні мастила. Захисна шайба з металу, яка запресована в канавку на зовнішньому кільці, може утримувати мастило тільки з одного боку. З зворотного боку мастило, яке закладено в підшипник, обмежене кришкою або ущільненням у вузлі. Простір, що з'являється, частково заповнюють мастилами, обраними для особливих умов роботи. Такий варіант конструкції деталі завжди дає можливість оглянути її (у місці кришки або ущільнення) та по ходу роботи провести додаткове мастило.
Шарикопідшипники із двома захисними шайбами
Мають такі ж сепаратори і швидкісними параметрами, що і попередня деталь, але робоче змащення підшипників кочення, закладається між шайбами в процесі складання на заводі. Застосовується цей вид складального вузла у ситуаціях, коли неможливо зробити ущільнення у вузлі. Так конструкція стає простішою та зменшується загальна вага вузла. Внутрішні деталі такого підшипника огляду під час роботи піддаються.
Шарикопідшипники з канавкою на зовнішньому кільці
За допомогою розрізного настановного кільця, що входить у канавку на кільці з зовнішнього боку, є можливість фіксації підшипника всередині корпусу, що не вимагає упору зовнішнього кільця, заплічики корпусу для опори. Однак їх здатність до сприйняття радіальних навантажень значно більша, ніж для осьових. Використання настановних кілець робить конструкцію простіше, зменшує розміри вузлів і дає можливість наскрізної розточування отворів корпусів.
Шарикопідшипники з ущільненням
Широко використовуються підшипники, що мають двостороннє ущільнення. Воно являє собою гумову мембрану. Вузли, де застосовано це ущільнення, характеризуються гарною герметичністю. Як наслідок, заводське мастило не витікає і виключається попадання до неї сторонніх частинок. Сепаратори таких шарикопідшипників зазвичай точені текстолітові чи бронзові. Хоча ущільнення їх і контактного типу, вони мають можливість роботи на підвищених швидкостях обертання.
Кулькопідшипники з ущільненням часто використовуються в опорах електродвигунів. У цих вузлах щітковий пил виділяється настільки інтенсивно, що здатний швидко приводити до поломки шарикопідшипників інших типів.
Шарикопідшипники з канавкою для введення кульок без сепаратора
Їхня відмінність від інших підшипників класичної конструкції в наявності профрезерованих канавок в бортах кілець. Через ці канавки відбувається вставка кульок. Оскільки кульок такий підшипник кочення має більше, ніж сепараторний, це дає виграш у вантажопідйомності. Їх призначення - робота на невеликих швидкостях обертання через надмірне тертя тіл кочення, що стикаються. Там, де є осьові навантаження, краще відмовитися від їх застосування, оскільки під їх дією кульки часто зміщуються по відношенню до косів доріжок кочення.
Як конструктивний варіант таких шарикопідшипників зустрічаються вузли, де є і канавка для вставки кульок, і захисні шайби.
Дані вузли використовуються без застосування мастила в сушильних камерах і вузлах, що застосовують рух коливання.
