Введение
Целью работы является изучение конструкций, разновидностей, а также особенностей подшипников качения и подшипниковых узлов.
Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.
Подшипники качения – группа деталей, наиболее широко стандартизованных в международном масштабе, взаимозаменяемых и централизованно изготовляемых в массовом производстве. В настоящее время подшипники качения являются основными видами опор в машинах.
Основные достоинства подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:
1) меньшие моменты сил трения и теплообразование; малая зависимость моментов сил трения от скорости; значительно меньшие (в 5-10 раз), чем в подшипниках скольжения, пусковые моменты;
2) значительно меньшие требования по уходу, меньший расход смазочных материалов;
3) большая несущая способность на единицу ширины подшипника;
4) значительно меньший расход цветных металлов, меньшие требования к материалу и к термической обработке валов.
К недостаткам подшипников качения относятся: повышенные диаметральные габариты, высокие контактные напряжения и поэтому ограниченный срок службы при большом его рассеянии, высокая стоимость уникальных подшипников при мелкосерийном производстве, меньшая способность демпфировать колебания, чем у подшипников скольжения, повышенный шум при высоких частотах вращения.
Отечественная промышленность производит свыше 15 тыс. типоразмеров подшипников 0,5 мм … 2 м (и более), массой 0,4 кг … 7 т, общим количеством до млрд. шт. ежегодно.
Подшипники в диапазоне внутренних размеров 3…10 мм стандартизованы через 1 мм, до 20 мм – через 2…3 мм, до 110 мм – через 5 мм, до 200 мм – через 10 мм, до 500 мм – через 20 мм и т.д.
1. Общие сведения, классификация
Подшипники качения (рис. 1.1 и 1.2) состоят из следующих деталей: а) наружного и внутреннего колец с дорожками качения; б) тел качения (шариков или роликов); в) сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения. В совмещённых опорах одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса.
Подшипниковые узлы, кроме собственно подшипников качения, включают корпуса с крышками, устройства для крепления колец подшипников, защитные и смазочные устройства.
Подшипники качения разделяют (ГОСТ 3395-75) по направле-нию воспринимаемой нагрузки на:
- радиальные, предназначенные для чисто радиальной нагрузки или способные также фиксировать валы в осевом направлении и воспринимать небольшие осевые нагрузки;
- радиально-упорные – для комбинированной радиальной и осевой нагрузки;
- упорные, предназначенные для осевой нагрузки;
- упорно-радиальные – для осевой и небольшой радиальной нагрузки.
По форме тел качения (рис. 1.3) подшипники различают на шариковые и роликовые.
Шарикоподшипники (рис. 1.1) выполняют для всех рассмотрен-ных выше групп по направлению воспринимаемой нагрузки.
Роликоподшипники выполняют следующих типов: цилиндрические с короткими цилиндрическими роликами (рис. 1.2, а), сферические с роликами бочкообразной формы (рис. 1.2, б) и игольчатые – все радиальные; конические с коническими роликами радиально-упорные (рис. 1.2, в) и упорные с цилиндрическими, кони-ческими и бочкообразными роликами.
Шарикоподшипники, в среднем, более быстроходны. Ролико-подшипники имеют более высокую (в среднем на 50-70 %) грузо-подъёмность.
По числу рядов тел качения подшипники делят на однорядные (имеющие основное распространение), двух- и многорядные.
Рис. 1.1. Шарикоподшипники
Рис. 1.2. Роликоподшипники
Рис. 1.3. Тела качения
По признаку самоустанавливаемости подшипники делят на:
1) несамоустанавливающиеся – все шарико- и роликоподшип-ники, кроме сферических, из них однородные шарикоподшипники с двухточечным касанием можно рассматривать как ограниченно самоустанавливающиеся;
2) самоустанавливающиеся сферические (рис. 1.1, б и 1.2, б).
Подшипники качения выполняют в стандартных габаритах. По габаритным размерам подшипники разделяют на размерные серии: по радиальным габаритным размерам – на сверхлёгкие (две серии), особо лёгкие (две серии), лёгкие, средние, тяжёлые (всего семь серий); по ширине – на узкие, нормальные, широкие и особо широкие (рис. 1.4). Основное распространение имеют особо лёгкие, лёгкие и средние серии подшипников.
Подшипники имеют условные обозначения, составляемые из цифр и букв.
Рис. 1.4. Размерные серии подшипников качения
Две первые цифры, считая справа, обозначают для подшипников с внутренним диаметром 20 … 495 мм внутренний диаметр подшипников, делённый на 5 (иначе для обозначения размера пришлось бы занять три цифры). Подшипники с внутренним диаметром 10 … 17 мм маркируют следующим образом:
Внутренний диаметр (мм): 10 12 15 17
Обозначение: 00 01 02 03
Для малых подшипников с внутренним диаметром до 9 мм - первая цифра справа обозначает действительный диаметр, вторая – серию. Признаком того, что это подшипники с внутренними диаметром до 9 мм является цифра 0 на третьем месте.
Третья цифра справа совместно с седьмой обозначают серию подшипников. Основная из особо лёгких серий обозначается цифрой 1, лёгкая – 2, средняя – 3, тяжёлая – 4, лёгкая широкая – 5, средняя широкая 6 и т.д.
Четвёртая справа цифра обозначает тип подшипника:
Радиальный шариковый однорядный . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
Радиальный шариковый двухрядный сферический . . . . . . . . . 1
Радиальный с короткими цилиндрическими роликами . . . . . . . 2
Радиальный роликовый двухрядный сферический . . . . . . . . . . 3
Роликовый с длинными цилиндрическими роликами (иглами) . 4
Роликовый с витыми роликами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Радиально-упорный шариковый . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Роликовый конический . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Упорный шариковый . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Упорный роликовый . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Пятая или пятая и шестая справа цифры, вводимые не для всех подшипников, обозначают конструктивные особенности подшипни-ков, например, угол контакта шариков в радиально-упорных подшипниках, наличие стопорной канавки на наружном кольце, наличие встроенных уплотнений и т.д.
Цифры 6, 5, 4 и 2, стоящие через тире (разделительный знак) перед условным обозначением подшипника, обозначают его класс точности в порядке ее возрастания. Класс 0 не указывается.
Примеры обозначений подшипников класса точности 0: шариковые радиальные однорядные с внутренним диаметром 50 мм легкой серии 210, средней - 310, тяжелой – 410. Роликоподшипники с внутренним диаметром 80 мм, с короткими цилиндрическими роликами и бортами на внутреннем кольце легкой серии - 2216, средней - 2316, тяжелой - 2416, конические легкой серии - 7216, легкой широкой - 7516, средней - 7316, средней широкой - 7616.
Первый из указанных в примерах подшипников класса точности 5 имеет обозначение 5-210.