Сравнительная характеристика подшипников качения и скольжения. Устройство

Опоры валов и осей, в которых трение скольжения заменено трением качения, называют подшипниками качения.

Подшипники качения имеют ряд преимуществ перед подшипни­ками скольжения. 1. Значительно меньшие потери на трение, а следо­вательно более высокий КПД (до 0,995) и меньший нагрев. 2. Мо­мент трения при пусках в 10 ... 20 раз меньше, чем в подшипни­ках скольжения *. 3. Экономия дефицитных материалов (баббита,

Рис. 165

бронзы). 4. Меньшие габаритные размеры в осевом направлении. 5. Простота обслуживания и замены. 6. Меньший расход масла. 7. Малая стоимость вследствие массовости изготовления стандарт­ных подшипников и относительно малые эксплуатационные расходы, а также их взаимозаменяемость, что упрощает ремонт машин и обо­рудования.

Недостатки. 1. Ограниченная возможность применения при очень больших нагрузках и высоких угловых скоростях цапф (спе­циальные закрытые подшипники качения могут работать сотни часов при Аг_Пр_ед = 35• 10³ мин"¹ и /_пред= 150°С), 2. Непригодны для работы при значительных ударных и вибрационных нагрузках из-за высоких контактных напряжений и плохой способности демпфиро­вать колебания. 3. Большие, чем у подшипников скольжения, га­баритные размеры в радиальном направлении. 4. Неразъемность конструкции, что не позволяет применять подшипники качения в некоторых сборочных единицах (например, для шеек коленчатых валов).

* В подшипниках скольжения, работающих в режиме жидкостного трения, потери на трение соизмеримы с аналогичными потерями в подшипниках качения.

Подшипники качения (рис. 165) обычно состоят из двух колец: внутреннего 3, насаженного на вал, и наружного /, закрепленного в корпусе подшипника; тел качения— шариков или роликов 2, катя­щихся по беговым дорожкам колец на некотором расстоянии друг от друга, и сепаратора 4 —детали, разделяющей тела качения. Кольца и тела качения изготовляют из шарикоподшипниковой стали с высоким содержанием хрома (ШХ6, ШХ15) и других легирован­ных сталей, например стали 12Х2Н4А. Сепараторы изготовляют из сталей Ст1; Ст2; 0; 8; 10, а также из латуни, бронзы, капрона, текстолита.

Классификация и обзор основных типов подшипников качения

В СССР подшипники качения изготовляют различных конструк­ций с наружным диаметром от 1 до 2600 мм. Допуски, термины и определения подшипников качения регламентированы СТСЭВ 1472-78, 1473-78.

Классификация подшипников качения осуществляется по следую­щим признакам:

по направлению воспринимаемой нагрузки — радиальные, в основ­ном для радиальных нагрузок; радиально-упорные для совместных радиальных и осевых нагрузок; упорные для осевых нагрузок, упорно-радиальные для осевой и радиальной нагрузок;

по форме тел качения—шариковые, роликовые (с цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликами);

по числу рядов тел качения—однорядные, двухрядные, четырех­рядные;

по способу сшоустановки — несамоустанавливающиеся, самоуста­навливающиеся (сферические).

В зависимости от нагрузочной способности и габаритов при одном и том же диаметре расточки внутреннего кольца подшипники по ГОСТу делятся на серии: по радиальным размерам—сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине—узкие, нормаль­ные, широкие, особо широкие.

Кратко рассмотрим наиболее распространенные стандартные под­шипники качения.

Радиальные однорядные шарикоподшипники (рис. 165, а) способны воспринимать радиальную и осевую нагрузки. Получили наиболь­шее распространение в машиностроении. Выдерживают большие угловые скорости вала (особенно с сепараторами из цветных метал­лов) и допускают перекос колец до 10'. Самые дешевые из подшип­ников качения.

Радиальные роликоподшипники с короткими (рис. 165, в) и длин­ными (не стандартизованы, рис. 166) цилиндрическими роликами воспринимают только радиальную нагрузку (если имеются борты на кольцах, то могут воспринимать незначительную осевую на­грузку). Нагрузочная способность подшипников значительно больше, чем шариковых, однако они не допускают перекоса колец, так как ролики начинают работать кромками и подшипники быстро выходят из строя.

Роликовые подшипники с витыми роликами (рис. 167) восприни­мают радиальную нагрузку при невысоких угловых скоростях. Применяют при ударных нагрузках (удары смягчаются податли­востью витых роликов). Не требуют высокой точности монтажа и специальной защиты от загрязнений.

Игольчатые подшипники (рис. 168) имеют ролики относительно большей длины и малого диаметра. Могут работать при значитель­ных радиальных нагрузках, выдерживают ударные нагрузки при

Рис. 166 Рис. 167 Рис. 168

невысоких угловых скоростях. Не допускают осевой нагрузки и пе­рекоса колец. СТСЭВ 1474 — 78 регламентируют размеры игольча­тых подшипников без колец.

Рис. 169 Рис. 170

На рис. 169 показан блок зубчатых колес на игольчатых под­шипниках без колец.

Радиально-упорные шарикоподшипники (рис. 170) применяют в подшипниковых узлах, воспринимающих одновременно радиальные и осевые нагрузки. Радиальная грузоподъемность этих подшипни­ков на 30...40% больше, чем у радиальных однорядных шарико­подшипников. Применяются при средних и высоких угловых ско­ростях и неударных нагрузках. СТСЭВ 1476—78 регламентирует основные размеры радиально-упорных роликовых сферических оди­

нарных подшипников. Шариковый радиально-упорный подшипник может воспринимать осевую нагрузку только в одном направлении.

К онические роликовые подшипники (рис. 171) также предназна­чены для восприятия радиальной и осевой нагрузок. По сравнению с радиально-упорными шариковыми подшипниками обладают боль­шей грузоподъемностью, возможностью раздельно­го монтажа внутреннего (вместе с роликами и се­параторами) и наружного колец, а также способно­стью воспринимать не­большие ударные нагруз­ки. Недостатком этих под­шипников является боль­шая чувствительность к несоосности и относитель­ному перекосу колец.

Рис. 171

Шариковые (см. рис. 165, б) и роликовые (рис. 172) двухрядные сфериче­ские самоустанавливающиеся подшипники обладают повышенной гру­зоподъемностью по сравнению с однорядными. Допускают пере­кос колец до 2° и потому могут применяться для валов понижен-

н ой жесткости, а также в тех случаях, когда соосность посадоч­ных мест не гарантирована.

Упорные шарико- и роликоподшипники (рис. 173) предназначены для восприятия только осевой нагрузки. Устанавливаются в паре с радиальными шарико- или роликоподшипниками, центрирующими ось вала и ограничивающими свободу его перемещения в радиаль­ном направлении. Изображенный на рис. 174 двойной упорный шарикоподшипник предназначен для восприятия двусторонней осе­вой нагрузки.

На рис. 175 изображены роликоподшипники: а—упорно-радиаль­ные со сферическими роликами, тип 39000 (ГОСТ 9942—75);

б—упорные с коническими роликами, тип 19000 (ОСТ 37.006.005— 79); в—с цилиндрическими роликами, тип 9000 (не стандартизо­ваны).

Шарнирные подшипники регламентированы СТ СЭВ 1478—78.

Н а подшипнике качения ставят клеймо — условное обозначение подшипника, состоящее из ряда цифр и букв. Последние две цифры обозначения указывают шифр диаметра внутреннего кольца под­шипника: ...00 — d=10 мм; ... 01— d=l2 мм; ... 02 — d = 15 мм; .. .03 — d = 17 мм; .. .04 — d = 20 мм; .. .05—d = 25 мм и т. д. Начи­ная от ...04(d = 20 мм) и кончая ...99(d = 495 мм) для получения размера диаметра внутреннего кольца подшипника в миллимет­рах необходимо последние две цифры его условного обозначения умножить на 5.

Третья цифра справа услов­ного обозначения указывает на серию подшипника: особо лег­кая — 1, легкая — 2, средняя — 3, тяжелая —4 и т. д.

Четвертая цифра справа обо­значает тип подшипника: радиаль­ный шариковый однорядный — 0 (если левее 0 нет цифр, то 0 не указывают), радиальный шарико­вый двухрядный —1,..., роли­ковый конический (радиально-упорный) — 7, упорный шарико­вый— 8 и т. д.

Пятая и шестая цифры справа условного обозначения характе­ризуют конструктивные особенности подшипника —с закрепительной втулкой, неразборный, с защитной шайбой и т. д.

Седьмая цифра справа характеризует серию подшипника по ши­рине—нормальная, узкая, широкая.

Например, условное обозначение подшипника 7312 показывает, что диаметр его внутреннего кольца равен 60 мм (12x5), подшип­ник роликовый, конический, средней серии.

СТ СЭВ 402—76 регламентирует основные размеры подшипников.

СТ СЭВ 774—77 регламентирует пять классов точности подшип­ников (в порядке повышения точности): Р0, Р6, Р5, Р4, Р2. Допу­скается и цифровое обозначение классов точности подшипников качения: 0, 6, 5, 4, 2.

Класс точности маркируется слева от условного обозначения подшипника (ГОСТ 3189—75). Например, 5—206, где 5 обозначает класс точности, а 206 —условное обозначение радиального шарико­подшипника легкой серии. Для большинства осей и валов общего назначения применяют подшипники нулевого (нормального) класса точности. Обычно 0 на подшипнике не указывают.