1.4. Підшипники кочення

Підшипники кочення - найбільш розповсюджені стандартні складальні одиниці, виготовлені на спеціалізованих заводах. Вони володіють повною зовнішньою взаємозамінністю по приєднувальних поверхнях, обумовлених зовнішнім діаметром D і внутрішнім діаметром d внутрішнього кільця. Підшипники кочення володіють неповною внутрішньою взаємозамінністю між тілами кочення (кульками, роликами) і кільцями. Внаслідок малих допусків зазорів і малої допустимої різнорозмірності комплекту тіл кочення кільця підшипників і тіла кочення підбирають селективним методом.

Повна взаємозамінність по приєднувальних поверхнях дозволяє організувати їх малосерійний випуск на спеціалізованих заводах, а отже, зробити більш дешевим їхнє виробництво, а також швидко монтувати і заміняти зношені підшипники кочення при збереженні їхньої гарної якості.

Класи точності підшипників кочення.

Якість підшипників визначається:

а) точністю приєднувальних розмірів D, d, ширини кілець «В» (а для роликових радіально-упорних підшипників ще і точністю монтажної висоти Т);

б) точністю форми і взаємного розташування поверхонь кілець підшипників і їхньої шорсткості;

в) точністю форми і розмірів тіл кочення в одному підшипнику і шорсткістю їхніх поверхонь;

г) точністю обертання, що характеризується радіальним і осьовим биттям доріжок кочення і торців кілець.

Допуски і посадки підшипників кочення.

При роботі підшипника кочення завжди одне кільце обертається, а друге залишається нерухомим. Для скорочення номенклатури підшипники виготовляють з відхиленнями розмірів D і d, що не залежать від посадки, по якій їх будуть монтувати. Для всіх класів точності верхнє відхилення приєднувальних діаметрів прийнято рівним нулю. Таким чином, діаметри зовнішнього кільця і внутрішнього кільця прийняті відповідно за діаметри основного вала й основного отвору, а отже, посадку з'єднання зовнішнього кільця з корпусом призначають у системі вала, а посадку з'єднання внутрішнього кільця з валом - у системі отвору. Однак, поле допуску на d розташовано в «мінус» від d , а не в «плюс», як у звичайного основного отвору, тобто не «у тіло» кільця, а вниз від нульової лінії.

Будова, класифікація та маркування підшипників кочення

Мал. 1.15

Підшипники кочення складаються (Мал.1.15) з:

1) внутрішнього кільця (1);

2) сепаратора (2);

3) захистної шайби (3);

4) кульок (4);

5) зовнішнього кільця (5).

Підшипники кочення класифікують по виду тертя:

- підшипники кочення;

- підшипники ковзання.

Переваги:

Підшипники кочення краще, тому що мають малий коефіцієнт тертя, більшу вантажопідйомність при меншій ширині підшипника, нескладність монтажу, догляду й обслуговування, незначну витрату мастильних матеріалів.

Недоліки:

Мала довговічність при великих навантаженнях, великий зовнішній D, обмежена здатність сприймати ударні навантаження.

Класифікацію й маркування підшипників кочення встановлюють за ДСТ 520-71.

Підшипники кочення класифікують:

1) за формою тіла кочення:

а) кулькові;

б) роликові; ролики можуть бути:

- циліндричні;

- голчасті;

- бочкоподібні;

- конічні;

- кручені.

2) за числом рядів тіл:

а) однорядні;

б) дворядні;

в) чотирирядні.

3) за способом компенсації перекосів вала:

- несамоустановлювальні;

- самоустановлювальні.

4) залежно від навантаження, яке діє на підшипники:

а) радіальні (радіальна R);

б) упорні (осьове навантаження);

в) радіально-упорні.

5) за радіальними розмірами (при однаковому діаметрі внутрішнього кільця) серії:

а) надлегкі;

б) особливо легкі;

в) легкі;

г) середні;

д) важкі.

6) за шириною підшипника серії:

а) вузькі;

б) нормальні;

в) широкі;

г) особливо широкі.

Маркування на торці кілець підшипника кочення відбивають їхні основні параметри й конструкторські особливості. Перші дві цифри праворуч -внутрішній d підшипника при d < 20 мм; від 20 до 495 мм треба множити на 5 для одержання фактичного розміру у мм (табл. 1.2).

Таблиця 1.2

Фактичний d, мм	10	12	15	17
Маркування	00	01	02	03

Третя- підшипник по d і ширині:

а) особливо легка;

б) легка;

в) середня:

г) важка;

д) легка широка;

е) порівняно;

ж) широка.

Четверта - тип підшипника:

а) радіальний кульковий однорядний;

б) радіальний кульковий дворядний сферичний;

в) радіальний кульковий з коротким циліндричними роликами;

г) радіальний кульковий дворядний сферичний з бочкоподібними роликами; д)голчастий;

е) радіальний із крученими роликами;

ж) радіально-упорний, кульковий;

з) радіально-упорний роликовий конічний;

и) упорний кульковий;

к) радіально-упорний роликовий.

Пята й шоста - конструктивні особливості підшипників. Сьома - серія підшипників по ширині.

Установлено наступні класи точності підшипників 0.6,5.4.2, Т - для кулькових і роликових радіальних і кулькових радіально-упорних. 0, 6, 5,4,2 -для упорних і упорно-радіальних. 0, 6х, 6, 5, 4, 2 - для роликових конічних.

Додаткові класи точності підшипників: 8 і 7 нижче класу точності 0 для застосування за замовленням споживачів у невідповідальних вузлах. Клас точності вказується перед номером підшипника. 6-205 або по ISO Р6-205 клас підшипника номер підшипника 3622 ДЕРЖСТАНДАРТ 5721-75. Дворядний сферичний радіальний роликовий підшипник серії діаметрів 6, серії ширини 0, із циліндричним отвором із d = 110мм. D =240, В=80. Діаметри зовнішнього Dm і внутрішнього dm кілець підшипника приймається відповідно за основний Вал (1) і основний Отвір (L). Отже, посадка зовнішнього кільця з корпусом здійснюється в системі вала, внутрішнього з валом - у системі отвору.

Спеціальних полів допусків для утворення посадок з підшипником немає, а виконується ДЕРЖСТАНДАРТ 25347-89. До валів й отворів (у корпусі), оброблюваним під посадки для з'єднання з підшипником, пред'являються певні вимоги за шорсткістю поверхні і геометричною формою циліндра. Так конусоподібність і овальність для класів точності 0 й 6 може становити не більш 0,5 допуску на розмір, а для посадок підшипників класів 4 й 5 < 0,05.

Поля допусків D і d підшипника кочення розташовані нижче нульової лінії. Таким чином, поле допуску D займає таке ж положення, як поле допуску основного вала, а поле допуску d в порівнянні з полем допуску основного отвору перевернено щодо нульової лінії.

Поля допусків, по яких обробляють посадочні поверхні валів і отворів у корпусах у з'єднанні з полями допусків, установленими на D і d підшипників, утворять спеціальні посадки.

Система допусків і посадок підшипників кочення заснована на системі допусків і посадок гладких циліндричних поверхонь з деякими особливостями:

а) значення граничних відхилень на D і d залежать тільки від класу точності підшипників і не залежить від характеру з'єднання підшипника з корпусами і валами (табл. 1.3).

Таблиця 1.3

Клас точності	Поля допусків валів	Поле допусків отворів
5 і 4	n5 m5 k5 js5 h5 g5 Г1 ТІ НІ ПІ СІ Д1	N6 М6 К6 Js6 Н6 Г1 ТІ НІ ПІ СІ
0 і 6	пб тб кб js6 h6 g6 f6 ІТНПСДХ	Р7 N7 М7 К7 Js7 Н7 G7 Н8 Н9 РГТНРСДСЗ

Оптимальними полями допусків розмірів деталей, що з'єднуються з підшипниками кочення, вважаються ті, котрі забезпечують найменші натяги і зазори.

Рекомендується: вибираючи поле допусків для розмірів, рекомендують кільцю, що обертається разом з деталлю (валом, корпусом), за допомогою посадки забезпечувати нерухомість з'єднання, а кільцю, що не обертається - рухливість з'єднання. Це забезпечує рівномірність зносу направляючих доріжок унаслідок часткового провертання нерухомого кільця в напрямку руху його рухливого кільця і тіл кочення (кульок, роликів), (Мал.1.16).

Наприклад:

Мал. 1.16

При виборі посадок по приєднувальних поверхнях підшипників ураховують величину й напрямок діючих на підшипник навантажень, частоту обертання, тип підшипника, його температуру, умови монтажу і вид навантаження, що залежить від того, обертається чи ні кільце щодо радіального навантаження. Навантаження може бути місцевим, циркуляційним і коливальним. Кільце випробовує місцеве навантаження, якщо воно щодо радіального навантаження не обертається, а навантаження сприймає лише певна ділянка доріжки кочення цього кільця - у цьому випадку посадка призначається із зазором.

При циркуляційному навантаженні кільця радіальне навантаження щодо кільця (або кільце щодо навантаження) обертається. Тіла кочення в процесі обертання передають сприймане ними радіальне навантаження доріжці кочення послідовно по всьому колу. Посадка призначається послідовно. При коливальному навантаженні на кільце одночасно діють постійна по напрямку сила і обертова сила. Характер навантаження, прикладеного до кільця, у кожен момент часу визначається рівнодіючою цих сил, а посадка вибирається із числа щільно рухливих. При обертовому валу посадка внутрішнього кільця підшипника повинна бути нерухомою, а по зовнішньому діаметру підшипника можливий невеликий зазор.

Якщо вал нерухомий, а обертається корпус із зовнішнім кільцем підшипника, то нерухома посадка повинна бути за зовнішнім діаметром підшипника, а за внутрішнім діаметром підшипника може бути і невеликий зазор із валом.

Мал. 1.17. Види підшипників

Мал. 1.18. Види підшипників

Підшипники ковзання – це елементи опор валів і осей, поверхня цапфи яких взаємодіє через шар мастила з охоплюючою нерухомою поверхнею підшипника. Робота підшипників ковзання без спрацьовування поверхонь цапфи вала і підшипника можлива лише при розділенні цих поверхонь шаром мастила достатньої товщини. Наявність шару мастила між робочими поверхнями може бути забезпечена над­лишковим тиском, який буває гідродинамічним, що створюється при обертанні цапфи, або гідростатичним, що виникає внаслідок подачі мастила помпою. Основне практичне застосування мають підшипники з гідродинамічним змащуванням.

Підшипники ковзання в машинобудуванні мають вуж­че застосування, ніж підшипники кочення. Однак за деякими свої­ми позитивними характеристиками вони у деяких випадках мають переважне або рівне використання з підшипниками кочення. Під­шипники ковзання застосовують у таких випадках:

а) для опор валів (ω > 500 рад/с), у режимах роботи яких довго­вічність підшипників кочення досить низька;

б) для валів та осей, до яких ставляться високі вимоги щодо точнос­ті монтажу і забезпечення постійного положення осі обертання;

в) для валів великого діаметра через відсутність стандартних під­шипників   кочення;

г)  у випадках, коли підшипники машини повинні бути роз'ємними (наприклад, для опор колінчастих валів);

д)  при роботі підшипників у воді або агресивному середовищі, де підшипники кочення нероботоздатні;

е) при потребі малих діаметральних розмірів, наприклад для близь­ко розміщених паралельних валів;

є) для тихохідних валів та осей невідповідальних механізмів, де підшипники ковзання простіші за конструкцією і дешевші, ніж під­шипники кочення.

Підшипники ковзання вимагають систематичного нагляду та не­перервного змащування, мають більш високі втрати на тертя при ма­лих швидкостях обертання валів і потребують підвищених пускових моментів під час пуску машини в дію. Крім цього, цапфи валів та осей, що працюють у підшипниках ковзання, повинні мати високу якість поверхні для того, щоб запобігти прискореному спрацьовуванню під­шипника та цапфи.