21

Подшипники качения (ПК). (2008)

1. Общие сведения

ПК- это опора вала или вращающейся оси, имеющая в наличии между валом и корпусом группу одинаковых круглых тел качения.

Шарикоподшипник был изобретен Леонардо да Винчи в 1520 год, более чем за 400 лет до его широкого применения. Изготовление подшипников качения в заводских условиях было начато в 1883 в Германии. Сейчас выпускаются ПК с внутренними диаметрами от долей мм до 1345 мм и массой от долей грамма до 4т. Главной причиной широкого применения подшипников качения является существенно меньшее cопротивление движению (при не высоких частотах вращения) чем у подшипников скольжения (ПС). Коэффициент трения

у ПК 0,001...0,002 ,

у ПС 0,01...0,1

Преимущества ПК (по сравнению с ПС):

1. Меньшее трение и нагрев;

2. Работоспособность в широком диапазоне температур и давлений;

3. Меньшие осевые габариты;

4. Высокий уровень стандартизации;

5. Дешевле, так как являются изделиями массового производства;

6. Экономия смазки и дорогих антифрикционных материалов;

7. Проще и дешевле в обслуживании.

Отмеченные основные качества ПК обеспечили им широкое распространение. Производство ПК ведущими промышленными странами исчисляется сотнями миллионов штук в год.

Недостатки ПК(по сравнению с ПС):

1. Обладают большими диаметральными размерами;

2. Не имеют диаметрального разъема;

3. Хуже воспринимают ударные нагрузки вследствие точечного или линейного контакта;

4. Более шумные;

5. Ограничение по частоте вращения, связанную с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и пр.);

6. Хуже работают в агрессивных средах.

2. Конструкция пк

1 -концевая цапфа вала (шип),

2 -внутреннее кольцо,

3 -наружное кольцо,

4 -тела качения (шарики или ролики),

5 -сепаратор.

С епараторы разделяют и направляют тела качения. В ПК без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом кроме трения качения возникает трение скольжения, увеличиваются потери и износ ПК. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом.

Основные виды тел качения:

3. Классификация пк

1. По виду воспринимаемой нагрузки

П о воспринимаемым силам все подшипники делятся на четыре группы. Вычислив радиальную F_r и осевую F_a реакции опор вала, конструктор может выбрать:

2. По форме тел качения и числу их рядов пк разделяются на типы

Тип 0 - радиальный шариковый однорядный ПК.

Допускаемый перекос осей колец 0,25^o...0,5^o.

Допускаемая осевая сила [F_α]=0,7([F_r]- F_r) ,

где [F_r] и F_r - соответственно, допускаемая и действующая радиальные силы.

Т ип 1 - радиально-сферический шариковый двухрядный самоустанавливающийся подшипник.

Допускаемый перекос осей колец 2^о...3^о.

Может воспринимать небольшие осевые силы[F_α]=0,2([F_r]- F_r); при значительных F_α работает только один ряд шариков и нагрузочная способность подшипника резко снижается.

Т ип 2 - роликовый радиальный однорядный ПК с короткими цилиндрическими роликами. Весьма чувствительны к перекосу осей колец.

П одшипники Б и В могут воспринимать случайные осевые силы на долговечность ПК эти силы не влияют, т.к. воспринимаются торцами роликов.

Тип 3 - радиально-сферический двухрядный самоустанавливающийся подшипник с бочкообразными роликами. Допускает перекос осей колец 2^о...3^о, [F_α]=0,25([F_r]- F_r).

В сравнении с подшипником типа 1 обладает

повышенной нагрузочной способностью.

Т ип 4 - радиальный однорядный ПК с длинными цилиндрическими роликами (А);

Б - игольчатый подшипник.

Перекос осей колец не допускается [F_α]=0.

Т ип 5 - радиальный однорядный подшипник с витыми цилиндрическими роликами.

[F_α]=0. Лучше воспринимает ударные нагрузки.

Тип 6 - радиально-упорный шариковый однорядный подшипник. При начальном угле контакта:

α=12^о, [F_α]=0,7([F_r]- F_r)

α=27^о, [F_α]=1,5([F_r]- F_r)

α=36^о, [F_α]=2([F_r]- F_r)

Т ип 7 - радиально-упорный однорядный ПК с коническими роликами.

α=12^о...16^о, [F_α]=0,7([F_r]- F_r)

α=25 ^о...29 ^о, [F_α]=1,5([F_r]- F_r)

Т ип 8 - упорный шариковый однорядный подшипник (А) и двухрядный (Б).

Подшипник Б воспринимает осевую силу обоих направлений.

Т ип 9 - упорный роликовый однорядный ПК.

В сравнении с ПК типа 8 воспринимает большие осевыесилы, но менее быстроходен.

Н екоторые виды специальных подшипников.

Тип 168- упорно-радиальный шариковый однорядный ПК.

Подшипники с разъемными кольцами для восприятия повышенных осевых и радиально-осевых сил. Разъем позволяет увеличить число шариков и углубить беговые дорожки. Применяются только при наличии осевых сил, иначе будет контакт в трех точках, что приведёт к повышенному скольжению. Угол α=20 ^о...30 ^о; ПК типа Б применяют реже.

Подшипники со встроенными уплотнениями, которые защищают р абочую зону от частиц внешней среды или от избыточной смазки. Такие подшипники работают с одноразовой смазкой.

Радиальные роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки (на 70…90 %), чем шариковые. Однако они плохо работают при перекосах вала и менее быстроходны. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с бочкообразными роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается.

3. По нагрузочной способности

(или по габаритам) подшипники разделяют на размерные серии.

При одинаковых диаметрах отверстия внутреннего кольца ПК разных серий отличаются размерами (рис.), а также нагрузочной способностью и быстроходностью. Стандартом предусматривается семь серий диаметров: сверхлегкая (2 серии), особолегкая (2 серии), легкая, средняя, тяжелая и пять серий ширин: особоузкая, узкая, нормальная, широкая и особоширокая.

Наименование серии	Сверх лёгк	Особо лёгк	Лёгк.	Средн.	Тяж.	Лёгк. широк.	Средн. широк.
№ серии	8; 9	1; 7	2	3	4	5	6

При переходе от лёгкой серии к более тяжёлой возрастает грузоподъёмность ПК, а предельная быстроходность снижается. ПК тяжёлых серий применяют в тихоходных тяжелонагруженных опорах.

Относительную долговечность однорядных шариковых и роликовых подшипников различных серий иллюстрирует таблица, где долговечность шариковых подшипников легкой серии принята за единицу.

Серия Тип подшипника	Легкая	Средняя	Тяжелая
Шариковый	1	4	15
Роликовый	4	25	150

4. По степени точности.

Согласно ГОСТ 520 - 89 установлены следующие основные классы точности в порядке повышения точности:

0, 6, 5, 4, 2, Т - для шариковых радиальных и радиально-упорных, а также роликовых радиальных;

0, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных;

0, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических.

Предусмотрены два дополнительных класса точности (8 и7) более низкие, чем класс точности 0 (нормальный). Такие подшипники могут изготавливаться только по заказу потребителя для применения в неответственных узлах. Класс точности регламентирует величины предельных отклонений размеров, формы и расположения деталей подшипника. В зависимости от наличия требований к уровню вибраций, величине момента трения и других дополнительных технических требований подшипники разделяют на три категории - А, В и С.

Категория.........................................	A	B	C
Класс точности.................................	5, 4, 2, Т	0, 6Х, 6, 5	8, 7, 0, 6

Обычно к подшипникам категории С не предъявляется никаких специальных требований. Следует отметить, что с повышением точности подшипника возрастает его стоимость.

Класс точности.................................…….	0	6	5	4	2
Относительная стоимость (приближенно)	1	1,3	2	4	10