Детали машин и основы конструирования

Продолжительность работы – 2 часа

Цель работы: Ознакомление с видами и конструктивными особенностями подшипников качения и скольжения.

Принадлежности:

1 Подшипники качения (шарикоподшипники, роликоподшипники)

2.Подшипники скольжения

3 Линейка измерительная

4 Штангенциркуль

Правила техники безопасности:

1 Модели подшипников следует положить на стол так, чтобы они не могли упасть от случайного толчка

2 Прежде, чем начать какое-либо действие, убедитесь, что оно не приносит вреда окружающим

Общие положения:

Назначение подшипников — поддерживать вращающиеся валы и оси в пространстве, обеспечивая им возможность вращения или качения и воспринимать действующие на них нагрузки. По виду трения подшипники различают на подшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники качения — это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Подшипники качения состоят из следующих деталей (рис.1,2): наружного кольца (1), внутреннего кольца (2) с дорожками качения (3), тел качения (4) (шариков или роликов), сепараторов (5), разделяющих и направляющих тел качения.

Рисунок – 1 Основные типы шарикоподшипников

Рисунок 2 – Основные типы роликоподшипников

Подшипники качания разделяют (ГОСТ 3395-75) по направлению воспринимаемой нагрузки на:

– радиальные, предназначенные для чисто радиальной нагрузки

– радиально–упорные, предназначенные для комбинированных радиальной и осевой нагрузок

– упорные, предназначенные для осевой нагрузки

– упорно-радиальные, предназначенные для осевой и небольшой радиальной нагрузок

По форме тел качения подшипники разделяют на шариковые и роликовые.

Шарикоподшипники (рис. 1а-г) выполняют для всех рассмотренных выше групп по направлению воспринимаемой нагрузки.

Роликоподшипники выполняют следующих типов:

–цилиндрические с короткими цилиндрическими роликами (рис.2а-в);

–сферические с роликами бочкообразной формы (рие.2г);

–игольчатые (рис.2е) — все радиальные;

–коничаские с коническими роликами — радиально-упорнью (Рис.2д)

–упорные с цилиндрическими, коническими или бочкообразными роликами (рис.3в,д,ж).

По числу рядов тел качения подшипники делят на однорядные (рис.1а,б,2а,б,в,ч,е) (имеющие основное распространение), двухрядные (рис.1в, 2г), многорядные.

Шарикоподшипники в среднем более быстроходны. Роликоподшипники имеют высокую (в среднем на 50-70%) грузоподъемность. Наиболее массовым типом подшипников являются радиальные подшипники

Диаметр шариков определяют по формуле:

Д ш = (0,275 · 0,317) · (Д — d) (1)

Число шариков определяют по формуле:

Z = 2,9 · (d + Д) / (Д — d) (2)

Номинальные радиусы профилей дорожек качения внутреннего кольца определяют по формуле:

R= 0,515 Д ш (3)

а) б) в) г)

а — шарик; б — короткий цилиндрический ролик; в — длинный цилиндрический ролик; г — витой ролик; д — конический ролик; е — бочкообразный ролик; ж — бочкоконический ролик; з — игольчатый ролик.

Рисунок 3 – Основные типы тел качения

Подшипники выполняют по стальными штампованными сепараторами (рис.4):

а — змейковый, состоящий из двух половинок, соединенных заклёпками;

б — массивный, при высоких скоростях (более 15 м/с);

в — лепестковый, для двухрядных сферических шарикоподшипников.

Рисунок 4 – Типы сепараторов для шарикоподшипников

а,б,в,г — массивные, при повышенных частотах вращения; д – штампованный;

Рисунок 5 – Типы сепараторов для роликоподшипников

Подшипники скольжения — это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника.

По направлению воспринимающих нагрузок подшипники скольжения разделяют на две основные группы: радиальные, предназначенные для восприятия нагрузок перпендикулярно к оси вала, и упорные — для восприятия осевых нагрузок.

Для работы без износа или с малым износом подшипники должны смазываться. Доминирующее распространение получили подшипники с жидкой смазкой

Подшипник скольжения состоит из корпуса (I) (рис.6) вкладышей (2), поддерживающих вал (з) а также смазывающих и защитных устройств.

Рисунок 6 – Подшипник скольжения

Вкладыши применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, для возможности замены после износа. Вкладыши в неразъемных подшипниках изготавливают в вице втулок (рис.7а), а в разъемных из двух половинок (рис.7б).

Рисунок 7 – Вкладыши подшипников

Толщина литого вкладыша, устанавливаемого в корпусе определяется по формуле:

d в = (0,035…О,05) · d + 2,5; мм (4)

где, d — диаметр цапфы, мм.

Последовательность выполнения работы:

1) Ознакомиться с описанием работы.

2) Определить типы предложенных моделей подшипников

3) Зарисовывать один из предложенных подшипников, проставить условные обозначения, разобрать его

5) Определить диаметр тел качения расчетным путем. Результаты сравнить

6) Заполнить таблиц

7) Оформить и сдать отчёт

Таблица 1 – Сводная таблица результатов

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение подшипников?

2. На какие типы разделяют подшипники по виду трения.

3. Какие подшипники называют подшипниками скольжения, а какие подшипниками качения?

4. Из каких деталей состоят подшипники скольжения, а из каких подшипники качения?

5. Где применяют подшипники скольжения?

6. Назовите основные достоинства и недостатки подшипников скольжения.

7. Из каких материалов изготавливают подшипники?

8. Какие виды тел качения вы знаете?

9. Какую роль играет сепаратор в подшипниках качения?

10. Назовите достоинства и недостатки подшипников качения.

11. Классификация подшипников скольжения.

12. Как классифицируют подшипники качения?

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.

Подписывайтесь на наши ленты в

ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

П л а н л е к ц и и

1. Общие сведения.

2. Материалы, применяемые для изготовления подшипников качения.

3. Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников качения.

4. Расчет подшипников качения на долговечность.

5. Статическая грузоподъемность подшипников качения.

1. Общие сведения

Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Основные детали подшипников качения. Подшипники качения со-

стоят из следующих деталей (рис. 13.1): 1 – наружного кольца с диаметромD ;2 – внутреннего кольца с диаметром отверстияd и ширинойB ;3 – тел качения c диаметромD w (шариков или роликов), которые катятся по дорожкам качения колец;4 – сепаратора, отделяющего и удерживающего тела качения в собранном состоянии.

Основное применение имеет змейковый сепаратор, в подшипниках с высокой точностью вращения применяют массивные сепараторы (цельные или клепаные).

Классификация подшипников качения группирует последние по сле-

дующим признакам: по форме тел качения, по направлению воспринимаемой нагрузки, по числу рядов тел качения, по самоустанавливаемости, по радиальным габаритным размерам, по ширине одного и того же диаметра, по степени точности.

4 3

По форме тел качения различают:

шариковые подшипники (рис. 13.2,а ). Они наиболее быстроходные;роликовые подшипники имеют большую грузоподъемность. В зависи-

мости от формы роликов бывают:

с цилиндрическими короткими роликами (рис. 13.2, б ); цилиндрическими длинными роликами (рис. 13.2,в ); игольчатыми роликами (рис. 13.2,г ); бочкообразными роликами (рис. 13.2,д ); коническими роликами (рис. 13.2,е );

комбинированными роликами (рис. 13.2, ж ), с небольшой выпуклостью поверхности (7–30 мкм на сторону); витыми или пустотелыми роликами (рис. 13.2,з ).

По направлению воспринимаемой нагрузки изготавливают:

радиальные подшипники , предназначенные для восприятия радиальных сил; некоторые типы могут воспринимать и осевые силы.

На рис. 13.3 приведены схемы шарикового (рис. 13.3, а ), роликового (рис. 13.3,б ) и игольчатого (рис. 13.3,в ) радиальных подшипников;

упорные подшипники (рис. 13.4), предназначенные для восприятия осевых сил;

радиально-упорные подшипники – шарикоподшипник (рис. 13.5,а ) и ро-

ликоподшипник (рис. 13.5, б ). Предназначены для восприятия комбинированной (с учетом угла наклона осей тел качения α) радиальной и осевой нагрузки. Подшипники регулируемых типов без осевой силы работать не могут; упорно-радиальные подшипники – для восприятия осевых и небольших

радиальных нагрузок.

По числу рядов тел качения выпускают:

однорядные подшипники (рис. 13.6); двухрядные подшипники(рис. 13.7); многорядные подшипники.

a б в г д е

По признаку самоустанавливаемости бывают:

несамоустанавливающиеся подшипники (рис. 13.8); самоустанавливающиеся подшипники(рис. 13.9). Например, сферичес-

кие самоустанавливаются при неточном угловом расположении осей вала и отверстия в корпусе.

По радиальным габаритным размерам производят подшипники качения:

сверхлегкие (две серии); особо легкие(две серии) (рис. 13.10, а);

легкие и легкие широкие (рис. 13.10, б, в); средние и средние широкие(рис. 13.10, г, д); тяжелые(рис. 13.10, е); особо тяжелые.

По ширине одного и того же диаметра подшипники бывают:

узкие; нормальные; широкие; особо широкие.

По степени точности ГОСТ 520–89 предусматривает пять классов точности (в порядке возрастания):

нормальной точности – 0; повышенной– 6; высокой– 5; прецизионной– 4; сверхпрецизионной– 2.

Подшипники качения могут выполняться с коническими посадочными отверстиями (угол конуса 1: 12).

Обозначение подшипников качения. Подшипники имеют условное обозначение, состоящее из цифр и букв (табл. 13.1).

Пятая или пятая и шестая справа цифры обозначают конструктивные разновидности подшипников: угол контакта шариков в радиально-упорных подшипниках; наличие защитных шайб, канавок под упорное кольцо и др.

Перед основными знаками условного обозначения через дефис могут ставиться: класс точности (нормальный класс точности (0) не указывается), радиальный зазор в подшипниках и величина момента трения (в этом случае нормальный класс точности указывается).

Справа от основного обозначения указываются дополнительные обозначения (буквы и цифры), учитывающие: отличия по материалам деталей, конструкции, покрытиям, зазорам, чистоте обработки; специальные требования по шуму (вибрации); обозначение сортов закладываемой смазки, специального отпуска деталей подшипников и др.

Порядковый номер цифры справа

Первая и вторая

Четвертая

Пятая и шестая

Таблица 13.1

Обозначение подшипников качения

Значение цифр

Внутренний диаметр подшипника d

Для диаметров до 9 мм цифры указывают фактический размер.

Для диаметров 10 мм – 00; 12 мм – 01; 15 мм – 02; 17 мм – 03.

Для диаметров 20–495 мм цифры соответствуют внутреннему диаметру (с 04 до 99), деленному на 5.

Для диаметров более 500 мм и нестандартных размеров указывают фактический размер через косую черту после третьей цифры справа

Серия подшипника по наружному диаметру D

Сверхлегкая

Легкая широкая

Средняя широкая

Особо тяжелая

Тип подшипника

Шариковый радиальный

Шариковый радиальный сферический

Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами

Роликовый радиальный со сферическими роликами

Роликовый радиальный с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами

Роликовый радиальный с витыми роликами

Шариковый радиально-упорный

Роликовый конический

Шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный

Роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный

Конструктивные особенности подшипника

Серия подшипников по ширине и высоте

Нормальная

Особо широкие

Назначение подшипников качения. Шарикоподшипники наиболее быстроходные и дешевле роликоподшипников.

Шариковый радиальный однорядный подшипник (рис. 13.11, а ) предназначен для восприятия радиальных нагрузок, но может воспринимать и двухсторонние осевые нагрузки 0,7 от неиспользованной радиальной. Удовлетворительно работает при перекосе колец до 15″ .

Подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный (рис. 13.11, б ) имеет два ряда шариков, дорожка качения наружного кольца выполнена по сферической поверхности и допускает перекос колец до 3–4º, благодаря чему возможны большие деформации валов и несоосность отверстий в опорах (возможность исполнения отдельно). Подшипник предназначен для восприятия радиальных нагрузок, но может воспринимать и двухсторонние осевые нагрузки до 0,2 от неиспользованной радиальной. При скоростях более 10 м/с рекомендуется применять массивный сепаратор.

Шариковый радиально-упорный однорядный подшипник (рис. 13.11,в ) воспринимает и радиальную, и одностороннюю осевую нагрузку. По конструкции один из бортов наружного кольца срезан, что дает возможность устанавливать больше шариков того же диаметра, повышает грузоподъемность этих подшипников до 30 %. Чем больше осевое усилие, тем с большим углом наклона осей шариков применяются подшипники(углы контакта – 12, 26 и 36°).

Шарикоподшипник радиально-упорный двухрядный (рис. 13.11,г ) воспринимает значительные радиальные, знакопеременные осевые и комбинированные нагрузки при высоких требованиях к жесткости опор вала.

Шариковый подшипник с четырехточечным контактом предназначен для работы при значительных радиальных и двухсторонних осевых нагрузках (равных неиспользованной радиальной). Радиальная грузоподъемность в 1,5 раза больше, чем у обычного однорядного шарикоподшипника.

Шариковые упорный одинарный (рис. 13.12, а ) и двойной (рис. 13.12,б ) подшипники воспринимают только осевые нагрузки, а двойной – знакопеременные. Удовлетворительно работают при скоростях до 5–10 м/с.

Роликоподшипники работают при меньших скоростях, но их грузоподъемность в 1,5–1,7 раза выше, чем у шарикоподшипников.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рис. 13.13, а

Роликовый радиально-упорный с коническими роликами подшипник (рис. 13.13,в ) удобен в сборке, воспринимает радиальную и одностороннюю осевую нагрузку (угол контакта – 9–17°) при скоростях до 15 м/с. Подшипники обладают большой чувствительностью к несоосности и относительному перекосу осей вала и корпуса.

Игольчатый роликоподшипник (рис. 12.14) воспринимает только радиальные нагрузки, при стесненных радиальных габаритах часто устанавливается без одного из колец. Посадочные поверхности вала и корпуса под иглы подвергают закалке до высокой твердости, шлифуют и полируют. Удовлетворительно работает при скоростях до 5 м/с.

Роликовый подшипник с витыми роликами хорошо работает при ударных нагрузках. Соседние ролики обычно имеют навивку противоположного направления во избежание осевого смещения колец.

2. Материалы, применяемые для изготовления подшипников качения

Кольца и тела качения подшипников изготовляют из шарикоподшипниковых высокоуглеродистых хромистых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, а также из цементуемых легированных сталей марок 18ХГТ и 20Х2Н4А. Кольца и тела качения подшипников, работающие при температуре до 100 °С, имеют твердость 58–65 НRC. Для работы в условиях высоких температур или агрессивных сред применяют специальные теплостойкие или коррозионно-стойкие стали 9Х18, ЭИ347Ш с твердостью 63–67 НRC. При требовании обеспечить немагнитность подшипников используют бериллевую бронзу.

Сепараторы большинства подшипников изготовляют из мягкой углеродистой стали методом штамповки. Для высокоскоростных подшипников применяют массивные сепараторы из латуни, антифрикционных бронз, фторопласта, текстолита.

В условиях ударных нагрузок и при высоких требованиях к бесшумности подшипников качения тела качения изготавливают из пластмасс, при этом резко снижаются требования к твердости колец.

3. Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников качения

Характер и причины отказов подшипников качения:

1. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей колец и тел качения в виде раковин или отслаивания под действием переменных контактных напряжений. Его обычно наблюдают после длительной работы. Сопровождается повышенным шумом и вибрациями.

2. Смятие рабочих поверхностей дорожек и тел качения (образование лунок и вмятин) вследствие местных пластических деформаций под действием ударных или значительных статических нагрузок.

3. Абразивное изнашивание вследствие плохой защиты подшипника от попадания абразивных частиц.

4. Разрушение сепараторов от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор разноразмерных тел качения.

5. Разрушение колец и тел качения из-за перекосов колец или действия больших динамических нагрузок.

Основными критериями работоспособности являются:

долговечность по динамической грузоподъемности (рассчитывают подшипники с частотой вращения кольца n ≥ 1 об/мин);

статическая грузоподъемность (рассчитывают невращающиеся и медленно вращающиеся подшипники с частотой вращения кольца n ≤ 1 об/мин).

4. Расчет подшипников качения на долговечность

Расчет на долговечность подшипников основан на динамической грузоподъемности С подшипника, представляющей постоянную эквивалентную нагрузку, которую подшипник может выдержать в течение 106 оборотов (одного миллиона оборотов) при частоте вращения более 1 об/мин.

Расчетная долговечность подшипников (срок службы) при 90%-ном уровне надежности, млн. об.:

	L 0,9
			PE

где С динамическая грузоподъемность, Н;P E эквивалентная (приведенная) нагрузка, Н;m показатель степени; для шариковых подшипниковm = 3, для роликовых подшипниковm = 10/3.

E определяется по формуле

P E = (х vF R +yF A )K б K t ,

ЛЕКЦИЯ 10

Подшипники качения

Общие сведения

Подшипник качения представляет собой готовый узел, основным элементом которого являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором (рис. 21.6) 1 – наружное кольцо; 2 – внутреннее кольцо; 3 – шарик; 4 — сепаратор.

В процессе работы тела качения катятся по беговым дорожкам колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Распределение нагрузки между несущими телами качения неравномерно (рис. 21.7) и зависит от величины радиального зазора в подшипнике и от точности геометрической формы его деталей.

Рис. 21.6. Рис. 21.7. Рис. 21.8.

В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипника кольца отсутствуют (рис. 21.8, блок зубчатых колес на подшипниках с игольчатыми роликами) и тела качения катятся непосредственно по цапфе и корпусу.

Подшипники качения широко распространены во всех отраслях машиностроения. Они стандартизованы и изготовляются в массовом производстве на ряде крупных специализированных заводов.

Достоинства и недостатки подшипников качения

Достоинства: 1. Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства подшипников.

2. Малые потери на трение и незначительный нагрев. Потери на трение при пуске и установившемся режиме работы практически одинаковы.

3. Высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин.

4. Малый расход смазки.

5. Не требуют особого внимания и ухода.

Недостатки: 1. Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции подшипника.

2. Малонадежны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил.

3. Сравнительно большие радиальные размеры.

4. Шум при больших скоростях.

Классификация подшипников качения и их маркировка

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

По форме тел качения (рис. 21.9) — шариковые (а ) и роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими (б ), коническими (в ), бочкообразными (г ), игольчатыми (д ) и витыми (е ) роликами;

По направлению воспринимаемой нагрузки — радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные;

По числу рядов тел качения — однорядные и многорядные;

По способности самоустанавливаться — несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся (сферические);

По габаритным размерам — на серии.

Для каждого типа подшипника при одном и том же внутреннем диаметре имеются различные серии, отличающиеся размерами колец и тел качения. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые.

Рис. 21.9. Тела качения подшипников

В зависимости от ширины подшипника серии подразделяются на особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности класс точности и др.

Основные типы подшипников качения

Шариковый радиальный подшипник (рис. 21.10, а ) является самым распространенным подшипником в машиностроении. Он дешев, допускает перекос внутреннего кольца относительно наружного до 0°10″. Предназначен для радиальной нагрузки. Имея желобчатые дорожки качения, может воспринимать и осевую нагрузку. Обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. При одинаковых габаритных размерах работает с меньшими потерями на трение и при большей угловой скорости вала, чем подшипники всех других конструкций.

Шариковый радиальный сферический подшипник (рис. 21.10, б ) предназначен для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной может воспринимать небольшую осевую нагрузку и работать при значительном (до 2-3°) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться определяет область его применения.

Роликовый радиальный подшипник со сферическими роликами (рис. 21.10, в ) имеет ту же характеристику, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью из всех других подшипников таких же габаритных размеров.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рис. 21.10, г ) воспринимает только радиальную нагрузку. Допускает осевое взаимное смещение колец. Применяется для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих» опор (для валов шевронных шестерен и др.). Грузоподъемность его составляет в среднем 1,7 от грузоподъемности шарикового радиального.

Роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами (рис. 21.10, д ) воспринимает только радиальную нагрузку. При сравнительно небольших габаритных размерах обладает высокой радиальной грузоподъемностью.

Шариковый радиально-упорный подшипник (рис. 21.10, е ) предназначен для комбинированных (радиальных и осевых) или чисто осевых нагрузок. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в обоих направлениях. Применяются для жестких валов при большой частоте вращения.

Роликовый конический подшипник (рис. 21.10, ж , з ) воспринимает одновременно радиальную и осевую нагрузки. Применяется при средних и низких скоростях вращения. Обладает большой грузоподъемностью. Удобно регулируется. Не допускает перекоса колец, поэтому требует жестких валов, точной расточки корпусов и тщательного монтажа. Подшипники этого типа, как и предыдущие, устанавливают попарно, они должны быть нагружены осевой силой — внешней или специально созданной при сборке.

Рис. 21.10. Типы подшипников качения

Рис. 21.11. Шариковый упорный подшипник

Шариковый упорный подшипник (рис. 21.10, а ) воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. При действии осевых сил попеременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник (рис. 21.10, б ). Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при средней и низкой частоте вращения.

Подшипник скольжения

Подшипник качения с неподвижным внешним кольцом

Подшипник — это техническое устройство, являющееся частью опоры , которое поддерживает вал , ось или иную конструкцию , фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение , качание или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением , воспринимает и передаёт нагрузку на другие части конструкции.

Опора с упорным подшипником называется подпятником .

Основные типы подшипников

• подшипники качения
• подшипники скольжения
• газостатические подшипники
• газодинамические подшипники
• гидростатические подшипники
• гидродинамические подшипники
• магнитные подшипники

Основные типы которые применяются в машиностроении — это подшипники качения и подшипники скольжения .

Подшипники качения

Общие сведения

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 жесткости применяют так называемые совмещенные опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения безсепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Подшипники качения работают преимущественно на 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.

Нагружающие подшипник силы подразделяют на: радиальную , действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника. осевую , действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Классификация по конструктивным признакам

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:

• по форме тел качения: шариковые и роликовые , причем последние могут быть цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а так же бочкообразными, коническими и витыми — пустотелыми;
• по направлению воспринимаемой нагрузки — радиальные , предназначенные для восприятия только радиальных или преимущественно радиальных сил, радиально-упорные — для восприятия радиальных и осевых сил. Подшипники регулируемых типов без осевой нагрузки работать не могут. Упорные, для восприятия осевых сил, радиальную силу не воспринимают. Упорно-радиальные — для восприятия осевых и небольших радиальных сил;
• по числу рядов тел качения — одно , двух и четырехрядные ;
• по чувствительности к перекосам — самоустанавливающиеся (позволяют до 3° перекос) и несамоустанавливающиеся ;
• с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца;
• сдвоенные и др.

Кроме основных подшипников каждого типа выпускают их конструктивные разновидности.

Виды подшипников качения

• Шариковые подшипники качения:
  • шариковые радиальные;
  • шариковые радиальные самоустанавливающиеся (сферические);
  • шариковые радиально-упорные;
  • шариковые упорные;
  • шариковые радиальные для корпусных узлов.
• Роликовые подшипники качения с цилиндрическими роликами:
  • роликовые радиальные;
  • роликовые упорные.
• Роликовые подшипники качения с коническими роликами:
  • роликовые радиально-упорные (конические);
  • роликовые упорные (конические).
• Роликовые подшипники качения со сферическими роликами:
  • роликовые радиальные самоустанавливающиеся (сферические);
  • роликовые упорные самоустанавливающиеся (сферические).
• Роликовые подшипники качения с игольчатыми роликами:
  • игольчатые радиальные;
  • игольчатые упорные;
  • игольчатые комбинированные.
• Другие подшипники качения:
  • роликовые радиальные тороидальные подшипники;
  • роликовые радиальные подшипники с витыми роликами;
  • шариковые и роликовые опорные ролики;
  • комбинированные подшипники;
  • опорно-поворотные устройства

Примеры

Радиальный шариковый подшипник	Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом	Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник	Радиальный шариковый подшипник для корпусных узлов
Радиальный роликовый подшипник	Радиально-упорный роликовый подшипник	Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник	Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник
Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами(сферический)	Упорный шариковый подшипник	Упорный роликовый подшипник	Ролики и сепаратор упорного игольчатого подшипника

Условные обозначения подшипников в мире

ISO 15:1998 — Подшипники качения. Радиальные подшипники. Габаритные размеры. Общий вид.

ISO 104:2002 — Подшипники качения. Упорные подшипники. Габаритные размеры и общий вид.

ISO 113:1999 — Подшипники качения. Корпуса опорных подшипников. Габаритные размеры.

ISO 355:1977/Amd 2:1980 — Подшипники качения. Конические роликовые подшипники метрической серии. Габаритные размеры и обозначения серий.

ISO 1132-1:2000 — Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.

Обозначения подшипников различных производителей отличны например FAG и SKF имеют одинаковые префиксы и суффиксы в обозначениях подшипников, а в SNR (Франция) совсем другие.

обозначение внутреннего радиального зазора в подшипнике

Условное обозначение подшипников качения в России

Подшипники с российской маркировкой на выставке.

Чашечные подшипники, шарикоподшипники специального назначения и шарикоподшипниковые узлы.

Маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована в соответствии ГОСТ 3189-89 и условного обозначения завода-изготовителя.

Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно сокращается до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (-), а дополнительное обозначение, расположенное справа всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.

Схема 1 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь.

X	XX	X	0	X	X
6	5	4	3	2	1

1. диаметр отверстия, один знак;
2. серия диаметров, один знак;
3. знак ноль;
4. тип подшипника, один знак;

Схема 2 основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаемые через дробь.

X	XX	X	X	XX
5	4	3	2	1

1. диаметр отверстия, два знака;
2. серия диаметров, один знак;
3. тип подшипника, один знак;
4. конструктивное исполнение, два знака;
5. размерная серия (серия ширин или высот), один знак.

Знаки условного обозначения:

• материал деталей;
• конструктивные изменения;
• температура отпуска;
• смазочный материал;
• требования к уровню вибрации.

Обозначение диаметра отверстия

Знак обозначающий диаметр отверстия схемы 1 с диаметром отверстия до 10 мм должен быть равен номинальному диаметру отверстия, кроме подшипников с диаметрами отверстий 0,6, 1,5 и 2,5 мм, которые обозначаются через дробь. Если диаметр отверстия подшипника — дробное число, кроме величин перечисленных ранее, то он имеет обозначение диаметра отверстия округленного до целого числа, в этом случае в его условном обозначении на втором месте должна стоять цифра 5. Двухрядные сферические радиальные подшипники с диаметром отверстия до 9 мм сохраняют условное обозначение по ГОСТ 5720 .

Два знака обозначающие диаметр отверстия схемы 2 с диаметром отверстия от 10 мм до 500 мм если диаметр кратен 5, обозначаются частным от деления значения диаметра на 5.

Обозначение подшипников с диаметром отверстия 10, 12, 15 и 17 как 00, 01, 02, 03 соответственно. Если диаметр отверстия в диапазоне от 10 до 19 мм отличается от 10, 12, 15 и 17 мм, то ему присваивается обозначение ближайшего из указанных диаметров, при этом на третьем месте основного обозначения ставится цифра 9.

Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм, обозначаются через дробь (например: 602/32 (д=32мм)

Диаметры отверстия, равные дробному или целому числу, но не кратное 5, обозначаются целым приближенным частным от деления значения диаметра на 5. В основное условное обозначение таких подшипников на третьем месте ставится цифра 9.

Подшипники имеющие диаметр отверстия 500 мм и более, внутренний диаметр обозначается как номинальный диаметр отверстия.

Обозначение размерных серий

Размерная серия подшипника — сочетание серий диаметров и ширин (высот), определяющее габаритные размеры подшипника. Для подшипников установлены следующие серии (ГОСТ 3478 ):

• диаметров 0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5;
• ширин и высот 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения размера наружного диаметра подшипника при одинаковом внутреннем диаметре. Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Серия 0 в обозначении не указывается.

Нестандартные подшипники по внутреннему диаметру или ширине (высоте) имеют обозначение серии диаметра 6, 7или 8. Серия ширин (высот) в этом случае не проставляется.

Обозначение типов подшипников

Типы подшипников обозначаются согласно таблицы 1 .

Таблица 1

Обозначение типов подшипников.

Тип подшипника	Обозначение
Шариковый радиальный	0
Шариковый радиальный сферический	1
Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами	2
Роликовый радиальный сферический	3
Роликовый игольчатый или с длинными цилиндрическими роликами	4
Радиальный роликовый с витыми роликами	5
Радиально-упорный шариковый	6
Роликовый конический	7
Упорный или упорно-радиальный шариковый	8
Упорный или упорно-радиальный роликовый	9
Радиально-сферический двухрядный с коническим отверстием	11
Радиальный однорядный с одним уплотнением	16
Радиальный однорядный с двумя уплотнителями	18

Обозначение конструктивного исполнения

Конструктивные исполнения для каждого типа подшипников, согласно ГОСТ 3395 , обозначают цифрами от 00 до 99.

Знаки дополнительного обозначения

Слева от основного обозначения ставят знаки:

• класс точности (7, 8, 0, 6Х, 6, 5, 4, 2);
• группа радиального зазора по ГОСТ 24810-81 (1, 2…9; для радиально-упорных шариковых подшипников обозначают степень преднатяга 1, 2, 3);
• момент трения (1, 2…9);
• категорию подшипников (А, В, С).

Справа от основного обозначения ставят знаки:

• материал деталей подшипников (например, Е — сепаратор из пластических материалов, Ю — детали подшипников из нержавеющей стали, Я — подшипники из редко применяемых материалов (твердые сплавы, стекло, керамика и т. д.), W — детали подшипников из вакуумированной стали и т. д.);
• конструктивные изменения (например, К — конструктивные изменения деталей подшипников, М — роликовые подшипники с модифицированным контактом);
• требования к температуре отпуска (Т, Т1, Т2, Т3, Т4, Т5);
• смазочный материал закладываемый в подшипники закрытого типа при их изготовлении (например, С1, С2, С3 и т. д.);
• требования по уровню вибрации (например, Ш1, Ш2, ШЗ и т. д.).

Подшипники скольжения

Подшипник скольжения, опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется 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 скольжение 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 обеспечивает; низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды и может быть; жидкой (минеральные и синтетические масла , вода для не металлических 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 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.

В зависимости от формы подшипникового отверстия подшипники скольжения разделяют на:

• одно- или многоповерхностные (от 2 до 5 {и более?})
• со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения)
• со (или без) смещением центра (для конечной установки валов после монтажа)

По антифрикционному материалу подшипники разделяют на твердосплавные , баббитовые и бронзовые.

• Твердосплавные подшипники изготавливают из карбида вольфрама или карбида хрома методами порошковой металлургии либо высокоскоростного газопламенного напыления ;
• Баббитовые подшипники изготавливают методами центробежного литья либо газопламенного напыления ;
• Бронзовые подшипники изготавливают как вкладыши.

По направлению восприятия нагрузки различают радиальные и осевые (упорные).

Мехатронные подшипники

С начала 90-х на рынке появились мехатронные (они же сенсорные) подшипники качения. Такие подшипники включают: механическую часть — собственно подшипник качения и электронную часть — специальные датчик и энкодер.

В настоящее время различают три поколения мехатронных подшипников:

Такие подшипники находят свое применение в автомобилестроении и промышленности.

Первой мехатронной разработкой, получившей широкое распространение, стали подшипники ASB® (Active Sensor Bearing) фирмы SNR, которые представляют собой автомобильные ступичные подшипники с интегрированными датчиками скорости.

Основными преимуществами подшипников ASB® являются:

1) возможность измерения скорости вращения колеса при скоростях близких или равных нулю; 2) уменьшение габаритов и веса ступичного узла; 3) упрощение монтажа и установки подшипника; 4) унификация компонентов.

Подробнее о подшипниках ASB® на основе ступичных подшипников типа HUB — http://www.snr.com.ru/auto/tech/hub/auto_hub.htm Ступичные мехатронные подшипники третьего поколения (с датчиками моментов) — http://www.snr.com.ru/e/snr_asb3_2008.htm

Подшипники ASB® стали основой для разработки мехатронных подшипников промышленного применения — http://www.snr.com.ru/e/mechatron_sle.htm

Перечень ГОСТов

Перечень стандартов ISO

МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ (СТАНДАРТЫ ISO), ДЕЙСТВУЮЩИЕ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, ШАРНИРНЫХ ПОДШИПНИКОВ И ТЕЛ КАЧЕНИЯ.

В данном материале приводится перечень стандартов, разработанных ISO («International Organization for Standardization» — «Международная организация по стандартизации»). Эти стандарты называются международными. В разработке некоторых из них приняли участие специалисты России (Россия — участник секции ISO номер ТК-4 -«Подшипники качения»). В перечень включены действующие стандарты, за исключением стандартов на самолетные подшипники дюймовой размерности. Не приводятся отмененные и замененные стандарты ISO. Несколько стандартов ISO находятся на стадии утверждения, но пока еще являются проектами. Стандарты ISO содержат ценную информацию о подшипниках, обобщающую мировой опыт. Некоторые стандарты ISO являются основой соответствующих ГОСТов и других стандартов более низкого уровня. Однако формально стандарты ISO в России не являются стандартами прямого действия. Перечень составлен по состоянию на 01.01.2005 г.

1. ISO 15: 1998 Подшипники качения — Радиальные подшипники — Основные размеры, генеральный план.

2. ISO 76: 1987 Подшипники качения — Статическая грузоподъемность.

3. ISO Amd. 1 76: 1999 Подшипники качения — Статическая грузоподъемность — Изменение 1.

4. ISO 104: 2002 Подшипники качения — Упорные подшипники — Основные размеры, генеральный план.

5. ISO 113: 1999 Подшипники качения — Корпуса на лапах — Основные размеры.

6. ISO 199: 1997 Подшипники качения — Упорные шариковые подшипники — Допуски.

7. ISO 246: 1995 Подшипники качения — Роликовые цилиндрические подшипники — Отдельные упорные кольца — Основные размеры.

8. ISO 281: 1990 Подшипники качения — Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс — Часть 1: Методы расчета.

9. ISO Amd. 1 281: 2000 Подшипники качения — Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс — Изменение 1. 10. ISO Amd. 2 281: 2000 Подшипники качения — Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс — Изменение 2.

11. ISO 355: 1997 Подшипники качения — Роликовые конические подшипники метрической серии -Основные размеры и обозначения серий.

12. ISO 464: 1995 Подшипники качения — Радиальные подшипники с упорным пружинным кольцом -Размеры и допуски.

13. ISO 492: 2002 Подшипники качения — Радиальные подшипники — Допуски.

14. ISO 582: 1995 Подшипники качения — Максимальные значения размеров фасок.

15. ISO 683-17: 1999 Стали термообработанные, легированные и быстрорежущие — Часть 17: Стали для шариковых и роликовых подшипников.

16. ISO 1002: 1983 Подшипники качения — Самолетные подшипники — Характеристики, основные размеры, допуски, оценка грузоподъемности.

17. ISO 1132-1: 2000 Подшипники качения — Допуски — Часть 1: Термины и определения.

18. ISO 1132-2: 2001 Подшипники качения — Допуски — Часть 2: Принципы и методы измерения и контроля.

19. ISO 1206: 2001 Подшипники роликовые игольчатые — Легкая и средняя серии — Размеры и допуски.

20. ISO 1224: 1984 Подшипники качения — Приборные прецизионные подшипники.

21. ISO 2982-1: 1995 Подшипники качения — Комплектующие детали — Часть 1: Конические втулки -Размеры.

22. ISO 2982-2: 2001 Подшипники качения — Комплектующие детали — Часть 2: Стопорные гайки и стопорные приспособления — Размеры.

23. ISO 3030: 1996 Подшипники качения — Радиальные игольчатые ролики с сепаратором в сборе -Размеры и допуски.

24. ISO 3031: 2000 Подшипники роликовые игольчатые — Упорные игольчатые ролики с сепаратором в сборе, упорные шайбы — Размеры и допуски.

25. ISO 3096: 1996 Подшипники качения — Игольчатые ролики — Размеры и допуски.

26. ISO Cor. 1 3096: 1999 Подшипники качения — Игольчатые ролики — Размеры и допуски — Техническая поправка 1.

27. ISO 3228: 1993 Подшипники качения — Литые и штампованные корпуса для вкладышных подшипников.

28. ISO 3245: 1997 Подшипники качения — Роликовые игольчатые подшипники со штампованным наружным кольцом без внутреннего кольца — Основные размеры и допуски. 29. ISO 3290: 2001 Подшипники качения — Шарики — Размеры и допуски.

30. ISO 5593: 1997 Подшипники качения — Словарь.

31. ISO 5753: 1991 Подшипники качения — Радиальный внутренний зазор.

32. ISO 5949: 1983 Стали инструментальные и стали подшипниковые — Микрофотографический метод оценки распределения карбидов с помощью контрольных микрофотоснимков.

33. ISO 6743-2: 1981 Смазки, промышленные масла и сопутствующие продукты (Класс L) — Классификация -Часть 2: Группа F — Шпиндельные подшипники, подшипники и муфты.

34. ISO 6811: 1998 Подшипники скольжения сферические — Словарь.

35. ISO Cor. 1 6811: 1999 Подшипники скольжения сферические — Словарь — Техническая поправка 1.

36. ISO 7063: 2003 Роликовые игольчатые подшипники — Опорные ролики — Допуски.

37. ISO 7938: 1986 Авиация — Шариковые подшипники для направляющих роликов тросов управления -Размеры и нагрузки.

38. ISO 7939: 1988 Авиация — Неметаллические направляющие ролики с шариковыми подшипниками для тросов управления — Размеры и нагрузки.

39. ISO ISO 8443: 1999 8826-1: 1989 Подшипники качения — Радиальные шариковые подшипники с бортом на наружном кольце — Размеры борта. Технические чертежи — Подшипники качения — Часть 1: Общее упрощенное изображение.

40. ISO 8826-2: 1994 Технические чертежи — Подшипники качения — Часть 2: Детализированное упрощенное изображение.

41. ISO 9628: 1992 Подшипники качения — Вкладышные подшипники и эксцентрические стопорные кольца.

42. ISO 9758: 2000 Авиация и космос — Вилкообразные наконечники стальные, с резьбой, для подшипников качения, для тросов управления самолетами — Размеры и нагрузки.

43. ISO 9760: 2000 Авиация и космос — Вилкообразные наконечники из нержавеющей стали для подшипников качения, для тросов управления самолетами — Размеры и нагрузки.

44. ISO 10285: 1992 Подшипники качения — Подшипники линейного перемещения — Шариковые рециркулирующие подшипники втулочного типа — Метрическая серия.

45. ISO 10317: 1992 Подшипники качения — Конические роликовые подшипники — Система обозначений.

46. ISO/TR 10657: 1991 Пояснительная записка к ISO 76.

47. ISO 10792-1: 1995 Авиация и космос — Самолетные сферические подшипники скольжения из нержавеющей стали с самосмазывающейся прокладкой — Часть 1: Метрическая серия.

48. ISO 10792-3: 1995 Авиация и космос — Самолетные сферические подшипники скольжения из нержавеющей стали с самосмазывающейся прокладкой — Часть 3: Технические условия.

49. ISO 12043: 1995 Подшипники качения — Однорядные цилиндрические роликовые подшипники — Размеры фасок для колец со скошенным и направляющими бортами.

50. ISO 12044: 1995 Подшипники качения — Однорядные радиально-упорные шариковые подшипники -Размеры фасок со стороны ненагруженного торца наружного кольца.

51. ISO 12240-1: 1998 Сферические подшипники скольжения — Часть 1: Радиальные сферические подшипники скольжения.

52. ISO 12240-2: 1998 Сферические подшипники скольжения — Часть 2: Радиально-упорные сферические подшипники скольжения.

53. ISO 12240-3: 1998 Сферические подшипники скольжения — Часть 3. Упорно-радиальные подшипники скольжения.

54. ISO 12240-4: 1998 Сферические подшипники скольжения — Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения.

55. ISO Cor. 1 12240-4: 1999 Сферические подшипники скольжения — Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения — Техническая поправка 1 .

56. ISO 13012: 1998 Подшипники качения — Подшипники качения линейного перемещения — Шариковые линейные рециркулирующие подшипники — Втулочный тип — Принадлежности.

57. ISO Cor. 1 13012: 1999 Подшипники качения — Подшипники качения линейного перемещения — Шариковые линейные рециркулирующие подшипники — Втулочный тип — Принадлежности -Техническая поправка 1 .

58. ISO 13411: 1997 Авиация и космос — Самолетные роликовые игольчатые подшипники и игольчатые опорные ролики — Технические условия.

59. ISO 13416: 1997 Авиация и космос — Самолетные роликовые игольчатые подшипники — Опорные ролики для скобы, однорядные, с уплотнениями — Метрическая серия.

60. ISO 13417: 1997 Авиация и космос — Самолетные роликовые игольчатые подшипники — Опорные ролики с хвостовиком, однорядные, с уплотнениями — Метрическая серия.

61. ISO 13790-1: 2004 Подшипники качения — Подшипники качения линейного перемещения — Часть 1: Номинальная расчетная динамическая грузоподъемность и расчетная долговечность.

62. ISO 14190: 1998 Авиация и космос — Самолетные подшипники качения: шариковые и сферические роликовые — Технические требования. 63. ISO 14191: 1998 Авиация и космос — Самолетные однорядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения, серии диаметров 3 и 4 -Метрическая серия.

64. ISO 14192: 1898 Авиация и космос — Самолетные однорядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения с защитной шайбой, для умеренного режима работы — Метрическая серия.

65. ISO 14195: 1998 Авиация и космос — Самолетные двухрядные роликовые сферические самоустанавливающиеся подшипники качения, с уплотнением, для трубовидных деталей с высоким сопротивлением кручению, для легкого режима работы -Метрическая серия.

66. ISO 14201: 1998 Авиация и космос — Самолетные двухрядные шариковые самоустанавливающиеся подшипники качения, серия диаметров 2 — Метрическая серия.

67. ISO 14202: 1998 Авиация и космос — Самолетные шариковые подшипники качения, жесткие, серии диаметров 0 и 2 — Метрическая серия.

68. ISO 14203: 1998 Авиация и космос — Самолетные однорядные шариковые подшипники качения, несамоустанавливающиеся, жесткие, серии диаметров 8 и 9 — Метрическая серия.

69. ISO 14204: 1998 Авиация и космос — Самолетные двухрядные шариковые подшипники качения, несамоустанавливающиеся, жесткие, серия диаметров 0 — Метрическая серия.

70. ISO 14728-1: 2004 Линейные подшипники — Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 1: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники.

71. ISO 14728-2: 2004 Линейные подшипники — Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 2: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники с профильными направляющими.

72. ISO 14728-2: 2004 Линейные подшипники — Динамическая и статическая расчетная грузоподъемность -Часть 2: Шариковые линейные рециркулирующие подшипники с профильными направляющими.

73. ISO 15241 2001 Подшипники качения — Символы и величины.

74. ISO 15242-1 2004 Подшипники качения — Методы измерения вибрации — Часть 1: Основные положения.

75. ISO 15242-2 2004 Подшипники качения — Методы измерения вибрации — Часть 2: Радиальные шариковые подшипники с цилиндрическими отверстием и наружной поверхностью.

76. ISO 15243 2004 Подшипники качения — Повреждения и отказы — Термины, характеристики и причины.

77. ISO 15312 2003 Подшипники качения -Допустимая тепловая скорость — Расчет и коэффициенты.

78. ISO/TS 16799 1999 Подшипники качения — Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс — Нарушение непрерывности в расчете базовой динамической грузоподъемности.

79. ISO 21107: 2004 Подшипники качения и сферические подшипники скольжения — Структура поиска для электронных баз данных — Характеристики и рабочие критерии, идентифицируемые по словарю признаков.

80. ИСО 1132-1:2000 Подшипники качения. Допуски. Часть 1. Термины и определения.

90. ИСО 1132-2:2001 Подшипники качения. Допуски. Часть 2. Принципы и методы измерения и контроля.

91. ИСО 12240-1:1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 1. Радиальные сферические подшипники скольжения.

92. ИСО 12240-2: 1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 2. Радиально-упорные сферические подшипники скольжения.

93. ИСО 12240-3:1998 Сферические подшипники скольжения. Часть 3. Упорно-радиальные сферические подшипники скольжения.

94. ИСО 12240-4:1998 (с поправкой) Сферические подшипники скольжения. Часть 4. Хвостовики сферических подшипников скольжения.

95. ИСО 199:1997 Подшипники качения. Упорные шариковые подшипники. Допуски.

96. ИСО 492:2002 Подшипники качения. Радиальные подшипники. Допуски.

97. ИСО 5753:1991 Подшипники качения. Радиальный внутренний зазор.

98. ИСО 76:1987 (с поправкой 1:1999) Подшипники качения. Статическая грузоподъемность.

99. ИСО 15242-4 Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Радиальные цилиндрические роликовые подшипники с цилиндрической внутренней и наружной поверхностью.

100. ИСО 15242-1:2004(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 1: Основные положения.

101. ИСО 15242-2:2004(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 2: Радиальные и радиально-упорные шариковые подшипники с цилиндрическим отверстием и цилиндрической наружной поверхностью.

102. ИСО 15242-3:2006(Р) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 3: Радиальные сферические и конические роликовые подшипники с цилиндрической внутренней и наружной поверхностью.

Теория

Внутренний зазор в подшипниках

Внутренний зазор подшипника определяется, как общее расстояние, на которое может переместиться одно из колец подшипника относительно другого кольца в радиальном направлении (радиальный внутренний зазор) или в осевом направлении (осевой внутренний зазор). Необходимо различать внутренний зазор подшипника в демонтированном состоянии и внутренний зазор смонтированного подшипника, достигшего своей рабочей температуры (рабочего зазора). Радиальный зазор имеет большое значение для правильной работы подшипника. Например, шарикоподшипник, как правило, всегда устанавливается с зазором, фактически равным нулю, или устанавливается с небольшим преднатягом. С другой стороны — цилиндрические, сферические и тороидальные роликоподшипники в процессе работы всегда должны иметь некоторый минимальный зазор. Это относится и к коническим роликовым подшипникам, за исключением тех узлов, где требуется повышенная жесткость, например опоры конических шестерен, где подшипники устанавливаются с преднатягом.

Предварительный натяг подшипников

В зависимости от технических требований может возникнуть необходимость создания положительного или отрицательного рабочего зазора в подшипниковом узле. В большинстве случаев рабочий зазор должен быть положительным, то есть при работе подшипник должен иметь остаточный зазор, пусть даже очень небольшой. Однако, существует много примеров (подшипники шпиндельных узлов станков, опор шестерен мостов автомобилей, подшипниковые узлы малых электрических двигателей или подшипниковые узлы для колебательных движений), где отрицательный рабочий зазор, то есть предварительный натяг (далее — преднатяг) требуется для увеличения жесткости подшипникового узла или повышения точности его вращения. В зависимости от типа подшипника преднатяг может быть радиальным или осевым. Например, цилиндрические роликоподшипники, в силу своей конструкции, могут иметь только радиальный преднатяг, а упорные шарикоподшипники и цилиндрические упорные роликоподшипники — только осевой преднатяг. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники, которые обычно подвергаются осевому преднатягу, как правило, монтируются совместно со вторым однотипным подшипником по О-образной или Х-образной схеме. Радиальные шарикоподшипники также, как правило, монтируются с осевым преднатягом, для чего радиальный внутренний зазор этих подшипников должен превышать нормальный радиальный внутренний зазор (например, СЗ) для того, чтобы, как и в случае радиально-упорных шарикоподшипников, угол контакта был несколько больше нуля.

Основные причины применения преднатяга подшипников состоят в следующем:

• Увеличивается жесткость узла;
• Уменьшается уровень шума при работе;
• Увеличивается точность вращения вала;
• Компенсируются износ и смятия деталей в процессе эксплуатации;
• Увеличивается ресурс подшипника.

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ Несущая способность корпуса

Корпус из чугунного литья может выдержать силы, соответствующие статической несущей способности Co установленного подшипника. Несущая способность листовых корпусов не превышает Co/3. Рекомендации находятся в таблицах узлов с листовыми подшипниками.

Регулировка углов

FKL подшипниковые узлы предназначены в первую очередь для сельскохозяйственных машин, транспортеров, строительных машин, и др. Они очень пригодны в местах, где тяжело обеспечить соосность подшипниковых узлов (проблемы при изготовлении, длинные валы и др). В таких случаях регулируемые подшипники — подшипниковые узлы способствуют устранению этих проблем, поскольку они приспособлены к отклонению соосности на +/- 2° среднего положения.

Хотя подшипниковые узлы удобны для установки и эксплуатации, неправильный монтаж или повреждения подшипника или корпуса могут привести к уменьшению рабочих характеристик и к преждевременной поломке. Далее приводим основные инструкции по монтажу.

Установка подшипниковых узлов с закрепительными винтами.

Подшипник прикрепляется прямо к валу при помощи двух винтов. Выровненная или врезанная поверхность вала под винтом увеличивает контактную зону винта с валом, и таким образом обеспечивает повышение стяжной силы.

Нужно проверить прочность и ровность монтажного основания;

Проверить, не проникают ли концы зажимных винтов в отверстие внутреннего кольца;

Установить подшипниковый узел на вал и точно позиционировать его, обращая при этом внимание на то, чтобы не повредить защитный лист и корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между подшипниковым узлом, и проверяя аксиальный зазор подшипников до окончательного зажима винтов для крепления корпусов;

Попеременно и внимательно прикручивать винты при помощи внутреннего кольца к валу. Рекомендуемые моменты зажима приведены в таблице (аксиальная несущая способность связи вал — подшипник);

Установка подшипниковых узлов с эксцентриковым кольцом. Подшипниковые узлы. Сила зажима эксцентрикового кольца увеличивается по мере вращения вала, поскольку таким образом укрепляется и усиливается монтажная связь. Если применение подразумевает двухстороннее вращение, сила крепления может уменьшаться в противоположном направлении, причем даже небольшой удар может сдвинуть внутреннее кольцо в аксиальном направлении. Чтобы этого не произошло, внутреннее кольцо должно опираться на неподвижное плечо ступенчатого вала, либо должно быть укреплено при помощи специального, неподвижного кольца.

Монтаж осуществляется в следующем порядке:

В начале проверяется чистота и ровность монтажного основания;

Установить подшипниковый узел на вал и правильно его позиционировать, обращая при этом внимание на то, чтобы не повредить защитный лист или корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между подшипниковыми узлами, и проверить аксиальный зазор подшипника до окончательного закрепления винта для крепления корпуса;

Установить эксцентриковое эксцентричное нажимное кольцо при помощи эксцентричного выпуска внутреннего кольца, и одновременно сжимать вручную, либо при помощи слабых ударов молотка, в том же направлении, в котором вращается вал;

Внимательно закрутить винт при помощи эксцентрикового кольца на вале. Рекомендуемые моменты зажима указаны в таблице;

Провернуть вал рукой, чтобы проверить легкость вращения.

Установка подшипниковых узлов с закрепительными втулками. Подшипник, прикрепленный при помощи закрепительной втулки, остается плотно закрепленным, даже в случаях серьезных ударов и вибраций, поскольку внутреннее кольцо плотно прикреплено при помощи втулки и гайки. Кроме этого, нет необходимости в специальной обработке вала; достаточным является класс допусков h9.

Нужно иметь ввиду, что затягиванием аннулируется зазор подшипника в результате растягивания внутреннего кольца, ввиду чего во время работы может иметь место нагревание. Номинальные моменты затяжки приведены в следующей таблице.

Монтаж осуществляется в следующем порядке:

Проверить чистоту и ровность монтажного основания;

Одеть втулку обоймы на вал (расширить при помощи развертки) до места установки подшипника;

Установить подшипниковый узел на втулку, после чего, при помощи металлического кольца слабыми ударами молотка, одеть внутреннее кольцо на самый большой диаметр втулки;

Установить предохранитель и медленно, вручную прикрепить гайку;

Одеть подшипниковый узел на вал и правильно позиционировать его, обращая внимание на то, чтобы не повредить защитный лист и корпус;

Прикрепить корпус на монтажное основание, обеспечивая необходимое расстояние между узлами, и проверяя аксиальный зазор подшипника до окончательного крепления винтов, предназначенных для крепления корпусов;

Временно установить контрольное кольцо и измерить расстояние между кольцом и торцом подшипника при помощи измерителя или микрометра для отверстий;

Затянуть гайку обоймы при помощи зажима или молотка, поворачивая его на 70 — 100°, чтобы прикрепить подшипник к валу. Рекомендуемые моменты зажима указаны в таблице;

С целью предотвращения отвинчивания, нужно вогнуть перо предохранителя в желоб гайки;

В конце рукой провернуть вал, чтобы проверить легкость вращения вала.

Подшипниковые узлы. Обозначение

Обозначение узлов осуществляется следующим образом:

1. выбирается тип подшипника: UE, LE, UY, LY,…

2. выбирается выполнение корпуса: S, U, V, F, N,…

3. формируется обозначение узла

1. выбранный подшипник: LE 204

2. выбранный корпус: V 204

3. обозначение подшипникового узла: LE 204 + V 204 = LEV 204

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ

Примитивные прототипы современного подшипника упрощали жизнь человека уже многие тысячи лет назад. О существовании трения человек знал еще с древнейших времен.

Об этом свидетельствует тот факт, что первобытный человек добывал огонь быстро вращая палку, то есть уже тогда использовал метод трения, а позже начал высекать огонь с помощью ударов одного камня о другой (использовал переход кинетической энергии трения в тепловую). Это и сыграло главнейшую роль в истории возникновения подшипника и его дальнейшего совершенствования.

Самые первые примитивные подшипники скольжения впервые были найдены в раскопках, относящимся к эпохе неолита. В этот период люди начали осваивать действие трения, овладели умением сверлить отверстия в камне. Изготавливались так называемые «подшипники» из камня и использовались в различных прядильных веретенах и сверлильных приспособлениях. Позже начали использоваться в различных элементарных простейших конструкциях — мельничные камни, гончарный круг, колесница, арба. До изобретения колеса люди перемещали груз на санях, в которые запрягали людей или животных.

До того, как подшипник качения достиг формы похожей на современную, он прошел множество различных этапов совершенствования. До II века до н.э. для транспортировки грузов использовали обыкновенные бревна (т.н. ролики),которые, кстати, еще используют в наши дни, для транспортировки очень тяжелых предметов.