Основные типы подшипников:
По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:
подшипники качения; (Советская и российская маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые)
подшипники скольжения;
К подшипникам скольжения также относят:
газостатические подшипники;
газодинамические подшипники;
гидростатические подшипники;
гидродинамические подшипники;
магнитные подшипники.
Подшипники качения:
Устройство однорядного радиального шарикоподшипника:
1) внешнее кольцо;
2) шарик (тело качения);
3) сепаратор;
4) дорожка качения;
5) внутреннее кольцо.
Различные виды насыпных подшипников
Подшипники качения различных размеров и конструкций
Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения. Такие подшипники называются промышленными.
Также существуют насыпные подшипники, состоящие из сепаратора и вставленных в него шариков (см. рис. ниже), которые можно вытаскивать.
Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большее число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.
В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые — чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.
Классификация
Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:
По виду тел качения
Роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные);
По типу воспринимаемой нагрузки
Радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается).
Радиально-упорные, упорно-радиальные. Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала. Часто нагрузка вдоль оси только одного направления.
Упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается).
Шариковые винтовые передачи. Обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения.
По числу рядов тел качения
Многорядные;
По способности компенсировать несоосность вала и втулки:
Несамоустанавливающиеся.
По материалу тел качений:
Полностью стальные;
Гибридные (стальные кольца, тела качения неметаллические. Как правило, керамические);
Подшипники скольжения
Вкладыши (втулки) подшипников скольжения
Определение
CMCGleitlager.jpg
Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки.
При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.
Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды.
Смазка может быть:
жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников),
пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.),
твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.) и
газообразной (различные инертные газы, азот и др.).
Наилучшие эксплуатационные свойства показывают пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.
Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).
PV-фактор
PV-фактор — основная характеристика (критерий) оценки работоспособности подшипника скольжения. Является произведением удельной нагрузки P (МПа) на окружную скорость V (м/с). Определяется для каждого антифрикционного материала экспериментально при испытаниях или в процессе эксплуатации. Многие данные по соблюдению оптимального PV-фактора даны в справочниках
Классификация:
В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.
Подшипники скольжения разделяют:
в зависимости от формы подшипникового отверстия:
одно- или многоповерхностные,
со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),
со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
по направлению восприятия нагрузки:
радиальные
осевые (упорные, подпятники),
радиально-упорные;
по конструкции:
неразъемные (втулочные; в основном, для I-1),
разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном, для всех, кроме I-1),
встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
по количеству масляных клапанов:
с одним клапаном,
с несколькими клапанами;
по возможности регулирования:
нерегулируемые,
регулируемые.
Достоинства
Надежность в высокоскоростных приводах
Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки
Сравнительно малые радиальные размеры
Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте
Простая конструкция в тихоходных машинах
Позволяют работать в воде
Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала
Экономичны при больших диаметрах валов
Недостатки
В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой
Сравнительно большие осевые размеры
Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке
Большой расход смазочного материала
Высокие требования к температуре и чистоте смазки
Пониженный коэффициент полезного действия
Неравномерный износ подшипника и цапфы
Применение более дорогих материалов