Подшипники — одно из ключевых изобретений, которое определило путь развития промышленности. Самый простой подшипник состоит из двух колец, вставленных одно в другое и предназначенное для поддержания и направления вращающегося вала.

Основные типы

Все подшипники могут быть разделены на две основные группы – подшипники качения и скольжения. Конструкция первых состоит из

• двух колец – внешнего и внутреннего;
• шариков;
• сепаратора, в котором установлены шарики.
• Подшипники скольжения имеют следующую конструкцию:
• внешняя обойма;
• внутренняя обойма, выполненная из материала с низким коэффициентом трения, например, тефлон (фторопласт).

Задача, которую призваны решать подшипники любого типа – это снижение трения между вращающимся и стационарными узлами агрегата. Это необходимо для снижения потерь энергии, нагрева и износа деталей, вызываемыми силой трения.

Подшипники скольжения

Этот узел обычно выполняют в виде массивной опоры, изготовленной из металла. В ней проделывают отверстие, куда вставляют втулку или вкладыш, выполненный из материала с низким коэффициентом трения.
Для повышения эффективности работы этого узла и снижения трения в него вводят жидкую или плотную смазку. Это приводит к тому, что вал отделяется от втулки пленкой маслянистой жидкости. Эксплуатационные параметры подшипника скольжения зависят от следующих параметров:

1. Размера элементов, входящих в этот узел.
2. Скоростью вращения вала и размера нагрузок, приходящихся на него.
3. Густотой смазки.

Для обеспечения смазывания подшипника можно использовать любую вязкую жидкость – масло, керосин, эмульсии. В некоторых моделях подшипников скольжения для смазки применяют газы. Кроме, перечисленных материалов применяют и твердые, иногда их называют консистентные, смазки.

В некоторых конструкциях подшипников предусмотрена принудительная система смазки.

Подшипники качения

Внешний вид подшипника качения

В подшипниках этого типа трение скольжение подменяется трением качения. Благодаря такому решению происходит существенное снижение трения и износа.
Подшипники качения имеют разнообразные конструкции и размеры. В качестве тел вращения могут быть использованы шарики, ролики, иголки.

Шарикоподшипники

Шарикоподшипники являются самым распространенным типом подшипников. Он состоит из двух колец, между которыми устанавливают сепаратор с предустановленными шариками определенного размера. Шарики перемещаются по канавкам, которые, при изготовлении тщательно шлифуют. Ведь для полноценной работы подшипника необходимо, чтобы шарики не проскальзывали, и при этом у них была существенная площадь опоры.
Сепаратор, в который устанавливают шарики, обеспечивает их точное положение и исключает какой-либо контакт между ними. Производители выпускают изделия, которые укомплектованы двухрядными сепараторами.

Подшипники этого класса применяют при довольно небольших радиальных нагрузках и большом количестве оборотов рабочего вала.

Роликоподшипники

В подшипниках этого класса в качестве тел вращения применяют ролики различной формы. Они могут иметь форму цилиндров, усеченных конусов и пр. Производители освоили выпуск широкой номенклатуры роликовых подшипников с разными размерами колец и тел вращения.
Конический роликоподшипник используют для работы при наличии разнонаправленных нагрузках (осевой и радиальной) и больших оборотах на валу. Конструктивно роликовый подшипник похож на шариковый. Он также состоит из двух колец, сепаратора и роликов. Размеры роликовых подшипников определены в ряде стандартов, которые имеют силу в нашей стране. Например, ГОСТ 8328-75 определяет конструкцию, маркировку и размеры подшипников с короткими роликами. А ГОСТ 4657-82 регламентирует размеры и конструкцию игольчатых подшипников. То есть на каждый вид подшипников существует свой ГОСТ.

Существуют два типа подшипников скольжения — гидростатические и гидродинамические. В изделиях первого типа смазка подается от масляного насоса. Вторые в этом плане удобнее, они сами могут выступать в роли насоса. Смазка будет поступать в них за счет разности давления между его компонентами.

Подшипники скольжения могут иметь, сферическое, упорное и линейное исполнения. Первые подшипники применяют в тех узлах, где преобладают низкие скорости вращения вала. Главное достоинство такого исполнения подшипников – это возможность передавать вращение даже при значительных перекосах валов.

Подшипники упорного исполнения применяют для работы там, где преобладают поперечные усилия. Довольно часто их монтируют в турбинах и паровых машинах.

Многолетняя, если не многовековая практика использования подшипников скольжения позволяет сделать выводы о достоинствах и недостатках этих конструкций.

• изделия этого класса обеспечивают надежную работу в условиях высоких скоростей вращения вала;
• обеспечение серьезных ударных и вибрационных усилий;
• довольно небольшие размеры;
• подшипники этого типа допустимо устанавливать в устройствах работающие в воде;
• некоторые модели позволяют выполнять настройку зазора и, таким образом, гарантируют точность установки оси вала.

Между тем, подшипникам скольжения присущи и определенные недостатки.

• в процессе эксплуатации необходимо постоянно контролировать уровень смазки;
• при недостаточной смазке и запуске возникает дополнительная сила трения;
• более низкий в сравнении с другими классами подшипников КПД;
• при производстве таких изделий применяют довольно дорогие материалы;
• при работе, подшипники этого класса могут генерировать излишний шум.

Стандарты подшипников скольжения

Одно из отличий подшипников от других типов деталей, применяемых в промышленности – это то, что они все стандартизированы. Выше было отмечено что на продукцию этого класса действует 60 ГОСТ, и это не считая ТУ и другой нормативной документации.
ГОСТ не только нормирует конструкцию и размеры подшипников, но и порядок их обозначения на чертежах, в спецификациях и другой рабочей документации.

Кроме того, ГОСТ на технические условия подшипников регламентирует параметры допусков и посадок, которые обязаны соблюдать производители.

Маркировка

Маркировка подшипников – это параметры, которые показывают рабочие диаметры изделия (внутренний и внешний), конструктивные особенности. Все эти данные закодированы в наборе цифр и буквенных символов. Порядок кодировки, детальная расшифровка регламентирована в ГОСТах на подшипниковую продукцию. Так, кодировка шариковых и роликовых подшипников однорядных приведена в ГОСТ 3189-89.

В закодированном наименовании подшипника содержатся следующие данные:

• серия ширины;
• исполнение;
• тип изделия;
• группа диаметров;
• посадочный диаметр.

Кстати, важно понимать, что на территории нашей страны применяют две системы обозначения подшипников – ГОСТ и ISO.

Пример расшифровки маркировки на подшипниках

Маркировка может быть нанесена на одно из колец. Если подшипник закрытого типа то маркировку наносят на уплотнение или защитном кольце.

Классы точности подшипников

Класс точности подшипника – это показатель, который характеризует максимальные отклонения значения размеров подшипника от номинала.

В некоторых устройствах при выборе подшипника потребитель руководствуется ценой на него, а остальные параметры для него не так критичны. В некоторых других случаях потребитель выбирает подшипник исходя из предельной скорости вращения, при которой не будут, проявляются такие явления, как вибрация и пр. Такие довольно жесткие условия предъявляются к изделиям, работающим на транспорте, станочным узлам, робототехнических комплексов.

В машиностроении существует зависимость между точностью обработки и ее стоимостью. То есть, чем точнее деталь, тем больше ее конечная цена.

Разделение подшипников по точности позволяет подобрать такое изделие, которое будет отвечать требованиям, которые предъявляет проектировщик и в то же время с приемлемой для потребителя ценой.

Класс точности описывает точность производства изделий. Для регулировки этого параметры существуют нормативы, определенные в ГОСТ и ISO. В них определены допуски на все размеры – диаметры, ширину, фаски и пр.

Назначение подшипников качения

Подшипники качения предназначены для поддержки вращающихся валов. Они нашли свое применение в машинах, разного типа, например, в подъемно-транспортных устройствах, технике, применяемой в сельском хозяйстве, судовых двигателях.

Магнитные подшипники

Магнитные подшипники, которые все чаще применяют в различных машинах и механизмах работает на основании принципа магнитной левитации. В результате реализации этого принципа в подшипниковой опоре отсутствует контакт между валом и корпусом подшипника. Существуют активное исполнение и пассивное.

Активные изделия уже в массовом производстве. Пассивные, пока еще находятся на стадии разработки. В них, для получения постоянного магнитного поля применяют постоянные магниты типа NdFeB.

Использование магнитных подшипников предоставляет потребителю следующие преимущества:

• высокая износостойкость подшипникового узла;
• применение таких изделий, возможно, в агрессивных средах в большом диапазоне внешней температуры.

Бесконтактный магнитный подшипник

В то же время использование таких узлов влечет за собой некоторые сложности, в частности:

В случае пропадания магнитного поля, механизм неизбежно понесет повреждения. Поэтому для бесперебойной и безаварийной работы проектировщики применяют так называемые страховые подшипники. Как правило, в качестве страховочных применяют подшипники качения. Но они в состоянии выдержать несколько отказов системы, после этого требуется их замена, так будут изменены их размеры.

Создание постояннодействующего, а главное, устойчивого, магнитного поля сопряжено с созданием больших и сложных систем управления. Такие комплексы вызывают сложности с ремонтом и обслуживанием подшипниковых узлов.

Излишнее тепловыделение. Оно обусловлено тем, что обмотка нагревается в результате прохождения через нее электрического тока, в некоторых случаях, такой нагрев недопустим и поэтому приходится устанавливать системы охлаждения, что, разумеется, приводит к усложнению и удорожанию конструкции.

Где используются устройства скольжения

На самом деле сложно найти механизм, в котором не установлены подшипники скольжения. Даже на атомных подводных лодках, на подшипниках этого типа устанавливают гребные валы. Подшипники скольжения нашли широкое применение в станкостроении. В частности, в них устанавливают валы, по которым перемещается суппорт, резцедержатель и другие составные части станка.

Классификация подшипников качения

К подшипникам качения относят:

• шариковые;
• роликовые,
• упорные и многие другие.

Все они характеризуются высокими параметрами износостойкости и возможностью работы в условиях разнонаправленных нагрузок – осевых и радиальных.

Характеристики подшипников качения

К основным характеристикам подшипников качения можно отнести следующие:

Угловая скорость, подшипники качения могут показывать высокие значении этой скорости, особенно если сепараторы выполнены из цветного металла или полимеров.

Перекос вала. Допустимо то, что перекос может достигать от 15’ до 30’. Кроме того, подшипники качения способны воспринимать небольшие осевые усилия. Она не должна превышать 70% от неиспользуемой радиальной грузоподъемности.

Подшипники качения показывают минимальные потери на трение.

Каталог импортных подшипников FAG, INA, SKF, NSK, TIMKEN и др.

В мировой экономике подшипниковая отрасль занимает отдельное место, во много это обусловлено значимостью продукции ей выпускаемой.

В нашей стране такую продукцию выпускают на специализированных подшипниковых заводах. Но, в последнее время существенно увеличен импорт подшипников из рубежа. Их поставляют из разных стран мира – США, КНР, Германии и пр.

Для ознакомления с номенклатурой поставляемой продукции достаточно ознакомиться с каталогами подшипников, которые предлагают потребителям зарубежные производители — FAG, INA, SKF, NSK, TIMKEN и многие другие. Достаточно одного взгляда и можно понять всю величину номенклатуры предлагаемых подшипников.

Подшипники TIMKEN

Но при заказе импортной продукции необходимо понимать, что подшипники, поступающие из-за границы, должны соответствовать требованиям наших нормативов и иметь документы, подтверждающие их качество и безопасность в эксплуатации. Подшипники очень часто поделывают. Рекомендуем покупать подшипники только у авторизированных поставщиков.

Подшипник – изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. [ , ]

Силы, нагружающие подшипник , подразделяют на:

• радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
• осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Опора с упорным подшипником называется подпятником .

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.

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 бывает :

• 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.);
• газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют 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).

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:
  • неразъёмные (втулочные);
  • разъёмные (состоящие из корпуса и крышки);
  • 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.

Классы подшипников скольжения приведены в .

Таблица 1 – Классы подшипников скольжения

Достоинства подшипников скольжения :

• надёжность в высокоскоростных приводах;
• способность воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки;
• сравнительно малые радиальные размеры;
• допускают установку разъёмных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте;
• простая конструкция в тихоходных машинах;
• возможность работы в воде;
• допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала;
• экономичны при больших диаметрах валов.

Недостатки подшипников скольжения :

• в процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой;
• сравнительно большие осевые размеры;
• большие потери на трение при пуске и при несовершенной смазке;
• большой расход смазочного материала;
• высокие требования к температуре и чистоте смазки;
• пониженный КПД;
• неравномерный износ подшипника и цапфы;
• применение более дорогих материалов;
• повышенный шум.

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.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора, которые имеют большое 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 подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

Примеры подшипников различных типов представлены на .

Устройство машин и механизмов предполагает большое число вращающихся деталей – колес, барабанов, рычагов, валов и других частей. Одни устроены так, что их работа заключается в свободном вращении на своей оси, другие крепятся на валу и предназначаются для передачи вращающего момента другим составляющим механизма. При оборотах между соприкасающимися поверхностями осей, валов, опор возникают трущиеся усилия, которые не дают деталям свободно вращаться. Трение нагревает сталь, вызывает преждевременный износ частей машины и приводит к поломке механизма.

Сухое трение вращающихся деталей заменяют скольжением в масляной среде или качением при помощи подшипников. Для этого на шейке вала протачивают определенный участок , шлифуют его и прячут в специальные опоры, называемые подшипниками.

Подшипник представляет собой устройство для опоры и поддержки оси, вала или другой двигающейся детали с определенной жесткостью. Изделие обеспечивает подвижную работу, вращение или качение и фиксирует расположение вала в пространстве. Подшипник уменьшает воздействие трения на механизм, принимает нагрузку от оси и передает ее другим деталям.

Шарикоподшипники представляют собой большую разнообразную группу деталей, строго систематизированную и стандартизированную по размерам. Единая мировая система предназначена для облегчения работы инженеров. В мире выпускаются шариковые подшипники различных конструкций, но все они стандартизированы по выбранному алгоритму . Что касается бывшего СССР, то здесь они имеют систему, отличную от мировой, поэтому для совмещения наших подшипников с иностранными машинами пользуются специально созданной таблицей, учитывающей отличия и облегчающей работу.

Типов подшипников существует множество, но основными, применяемыми почти во всех механизмах, считаются:

• подшипники качения (шариковые);
• подшипники по принципу скольжения.

Подшипники скольжения

Представляют собой втулку, запрессованную в корпус с отверстием. Иногда подшипник выполнен из разборного корпуса и вкладышей. При сборке такого варианта отшлифованная шейка вала опирается на половинки вкладышей и накрывается верхней частью корпуса. Работа по уменьшению трения происходит благодаря тому, что вал выполняется обычно из черного металла, а втулка из другого сплава, например, бронзы.

Для усиления эффекта внутри вкладыша на его поверхности предусмотрены бороздки, обеспечивающие растекание смазки. В начале вращения вала происходит затягивание масла под шейку и постепенно меду вкладышем и валом появляется пленка из масла. Она служит прокладкой, и вращательное движение происходит без касания вала к поверхностям вкладышей. Сухое трение заменяется на вращение в жидкости.

Большая частота вращений в подшипниках скольжения способствует постепенному сильному нагреванию устройства, а охлаждение осуществляется тоже при помощи масла. Для этого устраивают ванну из масла , на ось надевают специальные кольца для подачи охлажденной смазки на шейку вала. Некоторые виды подшипников скольжения оснащаются насосом для перемещения масла, которое одновременно уменьшает трение и служит для охлаждения. Для обеспечения работы подшипников без проблем требуется постоянный повседневный уход.

Недостатки подшипников скольжения

• требуется каждодневный уход и постоянное обеспечение смазкой;
• устройство имеет большие размеры;
• происходят потери при запуске механизма и неудачной подаче масла;
• наблюдается большой расход смазки;
• предъявляются высокие требования к нагреванию и качеству масла;
• устройство имеет невысокий коэффициент полезного действия;
• для втулки применяются дорогие материалы.

Шариковые подшипники

В процессе эксплуатации такой вид подшипников наиболее удобен. В конструкции предусмотрено качение по канавкам стальных шариков или роликов, установленных между двигающимся валом и неподвижной станиной. На преодоление трения используется только тысячная часть нагрузки от общего давления на вал. Обработка шариковых подшипников смазкой делается редко, только во время ремонтных работ, так как масло не расходуется в процессе работы.

Шарикоподшипники отличаются эффективной работой во время начала вращательного движения. К недостаткам относится то, что при большой нагрузке на вал шарики, не рассчитанные на большие усилия, выходят из строя. Для каждого отдельного узла механизма производят расчет несущей способности соответствующей модели подшипника. Это обязательно учитывается при конструировании новой машины.

Шарикоподшипники почти всегда применяются в конструкции электродвигателей , а редукторы кранов и подъемных механизмов работают на скользящих устройствах. Автомобили требуют совместного применения подшипников скольжения и шариковых устройств различных видов узлов. Как правило, полуоси передних колес работают на шариковых подшипниках, коленчатый вал вращается на скользящем типе, а главный вал передачи опирается на роликовые и конические устройства.

Преимущества шариковых устройств

• отличаются низким трением в начале вращения и маленькой разницей передаваемого момента и начального показателя работы;
• модели последних выпусков стандартизированы под единую мировую систему и применяются независимо от страны изготовления;
• работа по замене подшипников и их обслуживанию не представляет сложностей.
• шариковые устройства работают при большом диапазоне температур, ограничения существуют только в зависимости от материала.
• для увеличения жесткости подбирают определенное натяжение подшипника в конструкции механизма.

Устройство шарикоподшипника

Шариковые подшипники содержат в конструкции два кольца, тела качения разной формы и сепаратор. Некоторые виды подшипников изготавливаются без сепаратора, который предназначен для разделения тел качения друг от друга, определения равного расстояния и определения их движения. Снаружи внутреннего кольца и внутри поверхностного корпуса делают дорожки передвижения роликов в виде желобов.

Если требуется уменьшить размеры габаритов, то внутреннюю дорожку качения делают на самом валу, на его шейке или на поверхности корпуса. В случае устройства подшипника без сепаратора, шарикоподшипник имеет увеличенное количество роликов и отличается повышенной выносливостью на прочность. Такие подшипники не выдерживают слишком высокую частоту двигателя, так как повышается сопротивление вращению.

Принцип механической работы

Движение внутреннего кольца повторяет сепаратор, вращающийся в ту же сторону. При неизменном диаметре сепаратора, частота его вращения напрямую зависит от диаметра шариков. Увеличение этого показателя ведет к уменьшению скорости и наоборот. Из этого следует вывод, что ролики в подшипнике подбираются четко по размеру, их несоответствие приводит к преждевременному износу механизма. Когда тела роликов вращаются вокруг оси, то возникает дополнительная центробежная сила, поглощающаяся дорожкой качения.

В подшипниках качения трения практически не происходит, за исключением небольших потерь на трение между сепаратором и роликами. Потери энергии на трение снижаются, и увеличивается срок службы устройства, уменьшается износ. При работе открытых шарикоподшипников есть риск попадания в них различных инородных тел или загрязнений. Устройства закрытого типа с защитными съемными крышками не требуют обслуживания и работают более длительный срок.

Подразделение шариковых подшипников по виду тел качения

• роликовые;
• шариковые.

В зависимости от устройства подшипники воспринимают разный тип нагрузки:

Шарикоподшипники некоторых видов могут самостоятельно компенсировать перекос вала при движении, они носят название самоустанавливающихся. Другие типы при возникновении смещения оси в работе требуют вмешательства механика для настройки.

Характеристики колец и вкладышей подшипников

Разборные втулки изготавливают из сталей с бронзовой заливкой или сплавом ЦАМ 9–1,5Л. Монолитные втулки делают из антифрикционного чугуна марки АЧК-2 и АЧС-1. При установке подшипника требуется располагать его так, чтобы продольная канавка для смазки была с противоположной стороны от рабочего давления оси вала. Если работа механизма осуществляется с предельными отклонениями, то предусматривается дополнительное крепление подшипника.

Изготовление колец требует совместной обточки наружного диаметра совместно двух оболочек – нижнего и верхнего, при этом оставляя на внутреннем диаметре припуск на доработку. Такие параметры, как допуск на перпендикулярность, радиальное биение отверстия в соотношении с отверстием, овальность и конусообразность регламентируются данными, прописанными в специальном ГОСТе 24643–1981.

Смазка для шарикоподшипников

Для уменьшения трения между роликами и кольцами, шариковыми телами качения, направляющими бортиками и сепаратором применяют смазочный материал. Масло предохраняет составляющие подшипника от контакта между собой, коррозии, обеспечивает охлаждение механизма.

Для этого применяют смазки пластичной консистенции и жидкие или твердые масла. Выбор того или иного средства происходит с учетом условий работы механизма, конструкции подшипникового устройства, температуры узла и частоты вращения двигателя. Принимают во внимание срок действия смазки и требования к нагрузке узла.

Для подшипниковых узлов, работающих в стандартных условиях, применяют пластичные смазки, которые не требуют применения уплотнителей и тщательно защищают конструкционные элементы от коррозии и способствуют экономии. Применение жидких масел снижает трение и позволяет увеличить количество оборотов двигателя в полтора раза. Масла более эффективно охлаждают элементы подшипника и удаляют продукты отработки. Если в работе узла предусмотрены радиально-упорные нагрузки, то более рационально применять именно жидкие смазки.

Твердые смазки применяют в экстремальных условиях работы, при повышенной и пониженной температуре, вакууме, агрессивных средах, в оптических системах и пищевой промышленности, в случаях, если применение пластичных и жидких смазок невозможно.

Пластичные смазки содержат до 25% загустителя на жидкой основе. В него входят специальные присадки для увеличения эффективности. Загуститель служит для создания каркаса, в ячейках которого содержится масло, что позволяет смазке работать по принципу твердой прокладки при небольших нагрузках, а именно не течет под своим весом и хорошо держится на вертикальных поверхностях. На качество смазки большое влияние оказывает свойство загустителя.

Для смазки шарикоподшипников применяют загустители на основе кальция, лития и натрия, а в качестве заполнителя используют синтетические, минеральные масла и их компонентные смеси. На срок службы смазочных материалов оказывает влияние нагрузка и старение химических составляющих средств, которые имеют установленный срок годности .

Обслуживание смазкой различает два варианта. Один предполагает применение материалов для заполнения полости закрытых подшипников, в таком случае смена смазки происходит после изнашивания подшипникового узла. Другой вариант используется в случаях постоянного добавления смазочного средства к заложенному количеству в процессе эксплуатации. Применяют смазку Литол-24, ОКБ-122-7, ВНИИНП-207, ЦИАТИМ-201, ЛЗ-31. Эти же материалы рекомендуется использовать для смазки открытых подшипников.

Для того чтобы выбрать размер и тип подшипникового узла, учитывают факторы:

Выбор шарикового подшипника заключается в определении его функций, который заканчивается просмотром каталога в ГОСТе и определении марки стандартизированной модели.

Подшипники можно классифицировать по самым разнообразным признакам, однако для упрощения понимания вопроса в данном материале рассмотрим самую простую систему классификации, основанную на двух признаках:

• Тип воспринимаемой нагрузки;
• Тела качения, за счет которых работает подшипник (или их отсутствие).

Типы подшипников по характеру действующей нагрузки

По типу воспринимаемой нагрузки подшипники можно разделить на

- радиальные подшипники (основной тип действующей нагрузки - радиальная);

- упорные подшипники (тип действующей нагрузки - осевая);

- радиально-упорные подшипники (воспринимают нагрузки обоих типов);

- упорно-радиальные (воспринимают нагрузки обоих типов, но преимущественно осевые);

Все иллюстрации смотрите ниже.

Типы подшипников по телам качения и количеству их рядов

По этому признаку подшипники можно разделить на

- шариковые подшипники (одно- или двухрядные);

- роликовые подшипники (одно- и двухрядные, с коническими или цилиндрическими роликами);

- игольчатые подшипники (их можно рассматривать как разновидность роликовых);

- подшипники скольжения (тела качения отсутствуют).

Кроме этого, выделяют группы подшипников по их размеру - крупногабаритные и малые (или миниатюрные). Мы не будем заострять внимание на редких для основной массы потребителей линейных подшипниках, комбинированных и более экзотических типах, например, проволочных, а рассмотрим только самые основные.

Как определить тип подшипника по его номеру

Проще всего определить тип подшипника, маркировка которого соответствует ГОСТ (отечественные, маркируемые по системе обозначений, принятой еще в советском союзе. Нужно просто посмотреть на четвертую от конца цифру, которая и кодирует тип (первая и вторая кодирует внутренний диаметр, третья - ширину). Типы импортных подшипников смотрите в описании серий (см. ниже).

После определения типа подшипника важное значение играет серия (кодируются 5, 6 и 7 цифрами от конца), которая определяет дополнительные конструктивные особенности.

Подшипники скольжения

Работают за счет скольжения поверхностей относительно друг друга.

Закрытые подшипники

Кроме указанных особенностей подшипники можно классифицировать также по тому, закрыты ли они дополнительными заглушками или нет. В закрытые смазка вносится заранее и они не нуждаются в дополнительном уходе, открытые обычно работают в жидком масле или даже смазываются при помощи масляного тумана. Заглушки бывают из каучука или металла, устанавливаются обе сразу или только с одной стороны.

Подшипниковые узлы

Подшипниковые узлы можно выделить в отдельный тип - они представляют собой подшипник, работающий в корпусе. Такая конструкция имеет массу преимуществ. В последнее время они получают все большее распространение из-за ввоза в страну импортного оборудования (наша промышленность их не выпускает).

По степени точности

Подшипники можно разделить по степени точности изготовления, подшипники более высоких степеней Т, 2 и 4 стоят в разы дороже, чем низких - 5, 6, 0 (нулевая степень точности обычно не указывается в номере).

Материалы для ознакомления

Дополнительно с ознакомлением с различными типами подшипников Вам наверняка будет полезна и следующая информация:

Дополнительные обозначения в номерах подшипников

Часто подшипники, имеющие один и тот же номер (ссответственно одинаковую конструкцию и размеры) могут кардинально отличаться друг от друга из-за разницы в применяемых материалах, классе точности, дополнительных требований. Таким образом, цена, казалось бы одного и того же подшипника, даже одного производителя, может отличаться в разы.

Маркировка на подшипниках

Данный материал подробно рассказывает, из чего складывается номер того или иного подшипника, причем не только отечественного, но и импортного производства. Условно говоря - какие цифры кодируют его тип, какие - серию, какие - размер.

Марки подшипников

В этой статье можно ознакомиться с наиболее распространенными в настоящее время марками подшипников. Разные производители выпускают продукцию настолько разного качества, что тут неуместно будет даже распространенное сравнение Мерседес - Жигули. Разница еще больше. Соответственно, цена и срок службы могут различаться в десятки раз.

Идея создания колёсного подшипника настолько же древняя, насколько, наверное, и само колесо. А всё благодаря тому, что подшипник обеспечивает способность свободного качения без каких-либо разрушительных последствий износа и трения во время движения. В данной статье будут определены и обсуждены отдельные элементы подшипника. Также мы рассмотрим и виды подшипников. Независимо от того какой формы и какого типа тот или иной подшипник, все они служат одной основной цели, а главным компонентом в них являются ролики, шарики и цилиндрики.

Что такое подшипник?

Подшипник – это изделие, которое поддерживает вал, ось, а также любую другую подвижную конструкцию, которое обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение с минимальным сопротивлением, что передаёт нагрузку от движущегося узла на другие элементы конструкции. Но не всем известно о том, что подшипники вокруг нас повсюду, как в быту, так и во всех промышленных отраслях. И тем более далеко не всем известно насколько важно диагностировать состояние подшипников, правильно их выбирать, монтировать и обслуживать.

Зачастую, именно неправильная установка подшипника способствует его неожиданному выходу из строя и как следствие – авария, если подшипник колёсный или ступичный. Так же и на промышленном производстве могут возникнуть опасные аварийные ситуации, из-за нефункционирования такой, казалось бы, маленькой и незначительной детали, как подшипник. Например ситуация, возникшая в связи перебоями в вентиляции на опасных производствах.

Виды и типы подшипников

Шарикоподшипники

Главной отличительной особенностью устройства шариковых подшипников являются сами шарики, естественно. Это самый распространённый вид подшипников. Они часто используются в автомобилях, электродвигателях, инвентаре для спорта и бытовой технике. Основатель немецкой компании «FAG», производящей шариковые и роликовые подшипники, изобрёл технологию массовой обработки шаров. Так как их сферическая форма позволяет шарикам вращаться свободно во всех возможных направлениях, они имеют возможность обработки как радиальных так и осевых нагрузок.

Но, в силу своей идеально круглой формы у таких шарикоподшипников очень маленькая площадь контакта. В силу такой особенности их применяют в тех местах автомобиля, где нагрузка самая маленькая, а также они не подлежат сильному давлению и ударам с толчками от воздействий, обусловленных дорожным покрытием. Если возникает необходимость применения шариковых подшипников для больших нагрузок, тогда подразумевается увеличение диаметра шарика, в следствии чего подшипник конструктивно в разы увеличивается в размерах пропорционально диаметрально.

Такие механизмы сконструированы из деталей цилиндрической формы, имеющих идентичный диаметр по всему их периметру. Любая нагрузка, что оказывается на них радиально, распространяется по наиболее широкой точке контакта, чем у шариковых подшипников, поэтому они прекрасно подходят для многих тяжёлых эксплуатационных условий. Недостатки прямых роликовых подшипников выражены их формой. Она не позволяет им принимать на себя серьёзные осевые нагрузки. В узлах подшипников с небольшим диаметром вала используются прямые роликоподшипники, которые зачастую используются в труднодоступных местах, например, как коробка передач.

Конические подшипники

Данные механизмы состоят из роликов, но в отличие от предыдущих цилиндрических, ролики имеют конусообразную форму. Конические ролики в подшипниках необходимы для принятия на себя высокой радиальной или осевой нагрузки. Также они способны выдерживать мощные удары. Такие подшипники зачастую применяются внутри колёсных ступиц. Некоторые автомобильные производители используют зеркальное расположение двух подшипников в одном, то есть конические ролики обращены в противоположные стороны.

Устройство, состав, детали и элементы подшипника

Обойма является металлическим кольцом с гладкой внешней и внутренней, по которой происходит вращение, поверхностью. Наружная обойма подшипника в автомобилях современности всё чаще играет роль ступицы, что означает замену всего узла подшипника, а не того подшипника, который, как всем нам уже привычно, должен быть запечатан внутри неё. Если Вы столкнулись с составным подшипником, в состав которого входит внутренняя обойма и сепаратор с шариками, отдельная наружная обойма и сальник, то есть такие люди, которые могут упростить замену, не демонтируя наружной обоймы, запрессованной в ступицу.

Повторное использование старой обоймы категорически запрещено, даже в том случае, если она находится в прекрасном состоянии, на первый взгляд. Вы корректно это не определите на глаз, а с ресурса нового подшипника просто снимите половину таким поступком. Вышедший из строя старый подшипник означает тот факт, что все его элементы износились вышли из строя.

Сепаратор подшипника – это специальная обойма своеобразной формы. Она имеет перфорацию по всей площади составляющих элементов подшипника – роликов и шариков. Это своеобразная клетка, которая представляет собой внутреннюю поверхность с вращающимися подшипниками. Подшипниковые сепараторы, как правило, отдельно приобрести нельзя, ведь они являются основой подшипника. Сальник подшипника – это прокладка из закалённой резины кольцеобразной формы.

Сальник ещё имеет своё второе неправильное название – пыльник. Он предназначается для того, чтобы закрывать ту часть подшипника, из которой может вытечь смазка или попасть вода. А ведь пыльник подразумевает только защиту от пыли. Эти уплотнительные элементы также подвергаются износу со всеми остальными частями подшипника, поэтому они также должны заменяться вместе со всем. Если в Вашем автомобиле подшипник или целый подшипниковый узел с отсутствием резинового уплотнителя или он не поставляется в комплекте, советуем приобрести его отдельно и заменить.

Ступица колеса представляет собой литой или выкованный металлический элемент, к которому крепится автомобильное колесо. Колёсные подшипники находятся, как правило, в самой ступице колеса, это обеспечивает ему свободное вращение вокруг своей оси. Такие подшипники зачастую называют ступица-подшипник. Такие подшипники продаются только в коллаборации со ступицей, то есть целым узлом, что облегчает замену и исключает неправильную установку.

Смазка подшипников – это высокотехнологичный продукт на нефтяной или синтетической основе, который предназначается для смазывания подшипниковых поверхностей в местах постоянного сильного трения. В отличие от моторного и трансмиссионного масел, эта смазка не теряет своей густоты и вязкости даже при экстремальных температурах. В силу своей сильной вязкости не предназначается для работы на поверхностях с минимальными зазорами. Во время выполнения работ по ремонту должна использоваться исключительно чистая смазка. Если она была оставлена на хранение на открытом воздухе в открытой банке, то пыль и грязь осядут на ней, как на магните. А слой из таких инородных микротел – очень большая угроза для нового подшипника.

В чём разница между колёсным и ступичным подшипниками?

Немного сложно воспринимать на слух всю терминологию подшипников. Да, мы согласны, но зато видны различия между полноприводнысм, заднеприводными и переднеприводными автомобилями. Всё зависит от того, какие колёса являются ведущими.

Так, например, подшипники для ведущих колёс называются ступичными, независимо от того, какой привод в автомобиле. Эти подшипники вмонтированы на ступицу вала, который вращает внутреннюю ось подшипника. Подшипники на ведомых же осях, будь то задняя или передняя, называются колёсными. Они установлены между колёсной ступицей и обычным валом большого рычага. Автомобили с полным приводом оснащаются четырьмя ступичными подшипниками. Но вот интересно то, что независимо от того какой подшипник необходим колёсный или ступичный, подразумевается одна и та же деталь.

Замена подшипника

Произвести замену ступичного подшипника можно как своими руками, так и на специализированных станциях технического обслуживания. Но скажем сразу, что особой сложности в данной процедуре нет и собственноручная замена будет финансово оправданной и не сильно затратной по времени. Итак рассмотрим замену подшипника на примере передней ступицы автомобиля. Полезно знать! Замену подшипника можно произвести даже без съёмника ступицы. А ведь это прекрасно облегчает задачу, ведь в конце замены не нужно будет делать сход развал, потому что он попросту не собьётся.

1. Сначала прибегаем к помощи домкрата и поднимаем переднее колесо. Затем обычным накидным ключом откручиваем гайку с гранаты и болты с самого колеса. Если гайка слишком затянута или поедена коррозией, при её откручивании Вы можете столкнуться с некоторыми проблемами. Для того, чтобы она поддалась, нужно её слегка просверлить сбоку до резьбы. Затем зубилом, желательно тупым, раскройте. Вот гайка и с лёгкостью открутилась.

2. Итак, болты и гайки сняты, принимаемся за демонтаж колеса. Важно! Чтобы автомобиль не соскочил с домкрата, подложите под его днище крепкие пеньки. Колесо сняли, приступаем к отделению шаровой от передней стойки.

3. Открутите два болта на 17 и аналогичные болты с тормозного суппорта. Болты открутили, детали расслабили, хорошо. Далее следует потянуть стойку и с лёгкостью вытащить гранату со ступицы.

4. После этого снимите тормозной диск, аккуратно сбивая молотком, ударяя по его краям, одновременно прокручивая. Затем сбейте зубилом обойму подшипника.

5. После проверьте состояние ступицы, чтобы убедиться в том, не стоит ли проводить её замену. Ведь подшипник на испорченной ступице будет совсем слабо держаться или не держаться совсем и колесо будет разболтано.

6. Седло подшипника тщательно протрите до блеска и вставьте стопорное кольцо. Теперь можно и новый подшипник вставить. Вставляйте и ровняйте подшипник в ступичное седло, совершив несколько несильных ударов молотком по кругу. Затем возьмите крепкий металлический штырь и наставьте его на внутреннюю обойму подшипника. Сильными ударами вбейте её в ступицу и вставьте штопор. Осталось лишь вставить гранату в ступицу.

7. Затяните гайку на гранате, только без шайбы, тем самым образом затягивая ступицу в подшипник. Открутите гайку и подложите теперь шайбу. Теперь гайки можно затягивать достаточно туго и крепко.

8. Сборка происходит в противоположной разбору последовательности.