19. Подшипники качения

19.1. Конструкции и маркировка

Подшипники качения являются основным видом опор вращающихся деталей. Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения и существенно уменьшить зависимость их работы от смазки.

Достоинства:

1. Малое трение (условный коэффициент трения f = 0,0015…0,006).

2. Малые осевые размеры (в 2…3 раза в сравнении с подшипником скольжения).

3. Простота технического обслуживания и подачи смазочного материала.

4. Низкая стоимость изготовления, определяемая изготовлением подшипников в массовых количествах как стандартной продукции.

Недостатки:

1. Большие радиальные габариты.

2. Низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках.

3. Ограниченная быстроходность, связанная с центробежными силами.

4. Отсутствие разъёмных конструкций.

Отмеченные достоинства обеспечили широкое применение подшипников качения во всех машинах и многих приборах. В России ежегодно изготов-ляется сотни миллионов подшипников качения.

Подшипник качения (рис. 19.1) состоит из двух колец, наружного и внутреннего, между которыми расположены тела качения. Для предохранения тел качения от соприкосновения между собой их отделяют друг от друга сепаратором.

а )

Рис. 19.1. Радиальный однорядный шарикоподшипник типа 0000

По форме тел качения подшипники подразделяют на шариковые и роли-ковые; последние в свою очередь делят по форме роликов на подшипники с короткими цилиндрическими, длинными цилиндрическими, коническими, бочкообразными и витыми роликами.

Кольца и тела качения изготовляют из специальных подшипниковых ста-лей марок ШХ15, ШХ15Ш, ШХ15СГ, ШХ20СГ и др. с закалкой. Сепараторы изготовляют из мягкой углеродистой стали, текстолита, латуни и других ма-териалов, обладающих антифрикционными свойствами.

Условные обозначения подшипников качения содержат информацию о внутреннем диаметре подшипника d, его серии, типе, конструктивных осо-бенностях и классе точности. Все перечисленные параметры обозначаются цифрами. В общем обозначении:

цифры, отсчитываемые справа, обозначают:

1 и 2, помноженные на 5 , дают d;

3 и 7 (чаще 3) – серию подшипника; например, 2 – легкая серия, 3 – средняя и т.д.,

4 – тип подшипника;

5 и 6 – конструктивные особенности;

8 – класс точности, который указывают перед обозначением через черточку: 0 – нормальный класс, 6 – повышенный, 5 – высокий и т.д. Нули, стоящие в обозначении слева, в том числе класса точности, опускают.

0. Шарикоподшипники радиальные однорядные – тип 0000 (рис. 19.1) могут воспринимать радиальную F_r, а также умеренную осевую нагрузку F_a, действующую в обоих направлениях. Конструкция подшипника обеспечивает возможность фиксирования вала в осевом направлении. Допустимый угол взаимного перекоса осей колец подшипника составляет θ = 10…15¢. Сепаратор – змейковой конструкции. На рисунках а) – фотография, б) – чертёж, в) – условные изображения на схемах и сборочных чертежах.

Пример 26. Расшифровать обозначение подшипника 180208.

Решение.

Обозначение соответствует радиальному шарикоподшипнику (0 на четвёртом месте справа) легкой серии (2) с внутренним диаметром d = 08 × 5 = 40 мм с двумя защитными шайбами (8) и двусторонним уплотнением (1). Класс точности – нормальный (0 опущен).

Подшипники 0000 наиболее простые и дешёвые, поэтому при отсутствии специальных требований следует ориентироваться на их применение.

1. Шариковые радиальные двухрядные сферические подшипники 1000 (рис. 19.2) предназначены для восприятия радиальных и небольших осевых нагрузок. Конструкция подшипника позволяет поворот цапф на θ = 2…3°. Сепаратор штампованный лепесткового типа. Применяют, например, в грузоподъёмных машинах при расположении подшипников в разных корпусах (опоры барабанов).

а) б) в)

Рис. 19.2. Сферический шарикоподшипник

2. Роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами 2000 (рис. 20.3) предназначены для восприятия значительных радиальных нагрузок. Только некоторые из конструкций воспринимают кратковременные небольшие осевые нагрузки, фиксируя вал в осевом направлении.

а) б) в)

Рис. 19.3. Радиальный роликоподшипник

Основная конструкция (без буртов на одном из колец) позволяет иметь плавающие опоры и валы. Подшипники требуют высокой соосности посадочных мест (θ = 2¢). Применяют в вентиляторах, электродвигателях, паровых и газовых турбинах, в сдвоенной конструкции - в буксах железнодорожного подвижного состава.

3. Роликоподшипники радиальные сферические двухрядные 3000 (рис. 20.4) имеют повышенную радиальную грузоподъёмность. Они способны компенсировать значительную несоосность, прогибы вала (θ = 2…3°) и воспринимать небольшие осевые нагрузки.

Сферические роликоподшипники обычно устанавливают на длинных валах, подверженных значительным прогибам или в опорах отдельных корпусов. Их применяют также в подвижном составе (в буксах электровозов старой конструкции), опорах насосов, прокатных станов и в других машинах, где действуют большие радиальные нагрузки и неизбежна несоосность посадочных мест.

а) б) в)

Рис. 19.4. Сферический роликоподшипник

4. Роликоподшипники игольчатые 4000 (рис. 19.5) обладают при минимальных габаритах максимальной радиальной грузоподъёмностью. Как правило, ролики (иглы) не разделены сепаратором, поэтому занимают промежуточное положение между подшипниками качения и скольжения. Осевые нагрузки не воспринимают. Применяются на поршневых пальцах, в крестовинах карданных валах, в коробках передач автомобилей, узлах фрезерных станков и т.д., то есть в узлах, которые должны обеспечить компактность в радиальном направлении, и в узлах с качательным движением.

а) б) в)

Рис. 19.5. Игольчатый подшипник

5. Шарикоподшипники радиально-упорные 6000 (рис. 19.6) способны воспринимать комбинированные радиальные и осевые нагрузки. Осевая грузоподъёмность их зависит от угла контакта.

а) б) в)

Рис. 19.6. Радиально-упорный шарикоподшипник

Однорядные подшипники способны воспринимать осевую нагрузку только в одном направлении, поэтому для фиксации вала в обоих направлениях их устанавливают симметрично по два на вал (по схемам «враспор» или «врастяжку») или по два в одну опору, или по два в обе опоры. Сепараторы подшипников могут быть штампованными или точёными из цветных металлов и текстолита. Подшипники используют в шпинделях металлорежущих станков, электродвигателях, червячных редукторах и др. устройствах.

6. Конические роликоподшипники 7000 (рис. 19.7) могут воспринимать значительные радиальные и односторонние осевые нагрузки.

а) б) в)

Рис. 19.7. Конический роликоподшипник

Конические роликоподшипники имеют съёмное наружное кольцо, что по-зволяет производить раздельный монтаж и демонтаж колец. Однорядные подшипники применяют в колёсах автомобилей и кранов, в катках гусенич-ных тракторов, в редукторах и многих других случаях.

Двухрядные подшипники используют в мощных редукторах, опорах барабанов грузоподъёмных механизмов и других тяжелонагруженных узлах. Кассеты с двухрядными подшипниками используются в новых конструкциях железнодорожных букс.

7. Упорные шарикоподшипники могут воспринимать только осевые нагрузки: однорядные имеют обозначение 8000, а двойные - 38000 (рис. 19.8). Применяются в червячных редукторах, в домкратах, крюковых подвесках кранов и др.

а ) б)

Рис. 19.8. Упорные шарикоподшипники