Подшипником называют устройство, представляющее собой часть опоры, поддерживающей вал, ось или другую подобную конструкция. Подшипник предназначен для фиксации такого вала в пространстве, обеспечивает его свободное вращение, качание либо линейное смещение при минимальных потерях энергии на трение. Кроме того, подшипник предназначен для восприятия и передачи механических нагрузок на другие элементы конструкции. При этом, опору, снабженную упорным подшипником, принято называть подпятником.
Среди всего множества конструкций подшипников выделяют следующие основные типы:
- Подшипники качения;
- Подшипники скольжения;
- Гидростатические подшипники;
- Гидродинамические подшипники;
- Газостатические подшипники;
- Газодинамические подшипники;
- Подшипники магнитные.
В современном же машиностроении используют, главным образом, подшипники качения и скольжения.
Подшипники качения
В состав подшипника качения входят два кольца, комплект тел качения и сепаратор, предназначенный для удержания тел качения на фиксированных расстояниях друг от друга. Однако, иногда используют и подшипники без сепаратора. Внутренняя поверхность наружного кольца и наружная поверхность внутреннего кольца снабжаются желобами – дорожками качения, предназначенными для движения тел качения в процессе работы подшипника.
В некоторых машинах и механизмах для увеличения точности работы, жесткости конструкции и снижения ее габаритов используют подшипники совмещенного типа, в которых роль одного из колец подшипника выполняет непосредственно вал (дорожка качения выполняется на валу) или корпусная деталь.
Находят применение и подшипники без сепараторов, в которых используется большое количество тел качения. Такие подшипники имеют повышенную грузоподъемность, однако, максимальные частоты их вращения заметно ниже, чем у обычных подшипников с сепараторами из-за повышенных потерь на трение.
В подшипниках качения главенствующую роль играет трение качения, т.к. трение скольжения между сепаратором и телами качения, как правило, невелико. Поэтому в подшипниках качения, по сравнению с подшипниками скольжения, наблюдаются значительно меньшие потери энергии, а также меньший механический износ. Подшипники качения закрытого типа (с защитными крышками) почти не требуют какого-либо обслуживания, в то время, как открытые чувствительны к инородным телам, которые способны быстро разрушить подшипник.
Механические нагрузки, действующие на подшипник, принято разделять на радиальные, действующие перпендикулярно оси подшипника, и осевые, действующие вдоль оси подшипника.
Конструкции подшипников
Подшипники качения принято классифицировать по следующим конструктивным признакам:
- форма тел качения: шарики или ролики, причем ролики могут быть короткими цилиндрическими, игольчатыми, бочкообразными, коническими или витыми (пустотелыми);
- направление воспринимаемых нагрузок: радиальные, радиально-упорные или осевые нагрузки;
- рядность движения тел качения: одно-, двух- или четырехрядные;
- чувствительность к перекосам: самоустанавливающиеся (допускают перекос до 3 градусов) или несамоустанавливающиеся;
- форма отверстия внутреннего кольца: цилиндрическое или конусное;
- конструкция корпуса: сдвоенная и другие.
Кроме подшипников основных указанных типов, производятся и некоторые комбинированные модели.
Разновидности подшипников качения
В настоящее время используются следующие основные виды подшипников качения:
- шариковые подшипники: радиальные, радиальные самоустанавливающиеся - сферические, радиально – упорные, упорные, радиальные, предназначенные для корпусных конструкций;
- роликовые подшипники с роликами цилиндрической формы могут быть радиальные и упорными;
- роликовые подшипники с роликами конической формы могут быть упорными и радиально-упорными;
- роликовые подшипники с роликами сферической формы производятся радиальными самоустанавливающимися и упорными самоустанавливающимися;
- роликовые подшипники с игольчатыми роликами подразделяются на радиальные игольчатые, упорные игольчатые и комбинированные;
- прочие подшипники качения делятся на шариковые и роликовые с опорными роликами, роликовые радиально-тороидальные, роликовые радиальные с роликами витого типа, опорно-поворотные подшипники и подшипники комбинированных конструкций.
Условные обозначения подшипников в мире
ISO 15:1998 — Подшипники качения. Радиальные подшипники. Габаритные размеры. Общий вид.
ISO 104:2002 — Подшипники качения. Упорные подшипники. Габаритные размеры и общий вид.
ISO 113:1999 — Подшипники качения. Корпуса опорных подшипников. Габаритные размеры.
ISO 355:1977/Amd 2:1980 — Подшипники качения. Конические роликовые подшипники метрической серии. Габаритные размеры и обозначения серий.
ISO 1132-1:2000 — Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.
Система условных обозначений подшипников, принятая в России
Все подшипники, производимые в РФ, маркируются изготовителями согласно требованиям ГОСТ 3189-89.
Маркировка любого подшипника включает семь цифр основного обозначения (при наличии нулевых значений некоторых признаков обозначение может сокращаться вплоть до 2-х цифр) и нескольких знаков дополнительного, которые могут располагаться справа и слева относительно основного обозначения. Причем, дополнительная маркировка слева всегда отделяется от основного обозначения дефисом (тире), а правая дополнительная маркировка всегда первым символом имеет букву. Знаки, как основной, так и дополнительной маркировки следует читать справа налево.
Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.
| X | XX | X | 0 | X | X |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
- диаметр отверстия, один знак;
- серия диаметров, один знак;
- знак ноль;
- тип подшипника, один знак;
- конструктивное исполнение, два знака;
- размерная серия (серия ширин или высот), один знак.
Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.
| X | XX | X | X | XХ |
|---|---|---|---|---|
| 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
- диаметр отверстия, два знака;
- серия диаметров, один знак;
- тип подшипника, один знак;
- конструктивное исполнение, два знака;
- размерная серия (серия ширин или высот), один знак.
Знаки условного обозначения:
Слева:
- категория подшипника;
- момент трения;
- группа радиального зазора по ГОСТ 21810;
- класс точности.
Справа:
- материал деталей;
- конструктивные изменения;
- температура отпуска;
- смазочный материал;
- требования к уровню вибрации.
Система обозначения диаметров отверстий
Обозначение диаметров отверстий до 10 мм по схеме 1 представляет собой значение номинального диаметра; исключение составляют подшипники с отверстиями диаметром от 0,6 до 2,5 мм, которые обозначаются дробным числом. В других случаях, при дробном значении диаметра отверстия, в обозначении оно округляется до целого значения, а на втором месте в условном обозначении такого подшипника ставится цифра «5». Сферические радиальные двухрядные подшипники, имеющие диаметр отверстия не более 9 мм, маркируются в соответствии с ГОСТ 5720.
По схеме 2 диаметр отверстия, при его значении от 10 до 500 мм, если он кратен 5 обозначается двумя цифрами, представляющими собой частное от деления истинного диаметра на 5.
Подшипники с диаметром отверстий 10, 12, 15, 17 мм имеют в обозначении диаметра, соответственно, числа 00, 01, 02, 03. Если отверстие в диапазоне 10 – 19 мм имеет диаметр, отличный от перечисленных выше, то оно обозначается ближайшим числом из этого ряда, но в этом случае в третьей позиции маркировки будет стоять цифра 9.
Отверстия с диаметрами 22, 28, 32, 500 мм имеют дробные обозначения, например, 602/22 при диаметре отверстия 22 мм.
Отверстия с диаметрами, равными дробным или целым числам, не кратным 5, имеют обозначение в виде округленных до целого частных от деления истинного диаметра на 5. Основное обозначение таких подшипников на третьем месте имеет цифру 9.
Внутренний диаметр подшипников с отверстием от 500 мм имеет обозначение, совпадающее со значением диаметра отверстия в миллиметрах.
Обозначение размерных серий
Размерная серия подшипника — сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478):
- диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
- ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.
Серия 0 в обозначении не указывается.
Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.
Обозначение типов подшипников
Типы подшипников обозначаются согласно таблицы
| Тип подшипника | Обозначение |
|---|---|
| Шариковый радиальный | 0 |
| Шариковый радиальный сферический | 1 |
| Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами | 2 |
| Роликовый радиальный сферический | 3 |
| Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами | 4 |
| Радиальный роликовый с витыми роликами | 5 |
| Радиально-упорный шариковый | 6 |
| Роликовый конический | 7 |
| Упорный или упорно-радиальный шариковый | 8 |
| Упорный или упорно-радиальный роликовый | 9 |
Обозначение конструктивного исполнения
Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395, обозначают цифрами от 00 до 99.
Знаки дополнительного обозначения
Слева от основного обозначения ставят знаки:
- класс точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2);
- группа радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (1, 2…9; для радиально-упорных шариковых подшипников обозначают степень преднатяга 1, 2, 3);
- момент трения (1, 2…9);
- категорию подшипников (А, В, С).
Справа от основного обозначения ставят знаки:
- материал деталей подшипников(например, Е — сепаратор из пластических материалов, Ю — детали подшипников из нержавеющей стали, Я — подшипники из редко применяемых материалов (твердые сплавы, стекло, керамика и т. д.), W — детали подшипников из вакуумированной стали и т. д.);
- конструктивные изменения(например, К — конструктивные изменения деталей подшипников, М — роликовые подшипники с модифицированным контактом);
- требования к температуре отпуска (Т, Т1, Т2, Т3, Т4, Т5);
- смазочный материал закладываемый в подшипники закрытого типа при их изготовлении (например, С1, С2, С3 и т. д.);
- требования по уровню вибрации (например, Шl, Ш2, ШЗ и т. д.).
Подшипники скольжения
Чаще всего, подшипник скольжения состоит из корпуса с цилиндрическим отверстием, куда вставляется втулка из материала с антифрикционными свойствами. В такой конструкции. обычно, предусмотрена также система смазки, которая обеспечивает поступление смазочного материала в зазор между валом и втулкой подшипника.
Рабочие зазоры в подшипниках, работающих со смазкой, рассчитываются на основе гидродинамической теории.
