Детали машин



Основные типы подшипников качения



Шариковый радиальный однорядный подшипник (рис. 1) – самый распространенный в машиностроении тип подшипников качения. Конструкция этого подшипника качения наиболее простая, и подразумевает восприятие, преимущественно, радиальной нагрузки.
Благодаря желобкам на внешнем и внутреннем кольцах такие подшипники могут воспринимать и незначительные осевые нагрузки, направленные в ту или иную сторону. Это свойство шариковых однорядных подшипников обычно используется для фиксации вала в осевом направлении.
Он дешев в изготовлении, допускает значительный перекос внутреннего кольца относительно наружного (до 0˚10'). При одинаковых габаритных размерах шариковый радиальный однорядный подшипник работает с меньшими потерями на трение и при большей частоте вращения вала, чем любой из других типов подшипников качения.

типы подшипников качения

Шариковый радиальный сферический двухрядный подшипник (рис. 2) предназначен в основном для восприятия радиальной нагрузки. Одновременно он способен воспринимать незначительную осевую нагрузку в обоих направлениях.
Особенностью конструкции такого подшипника является то, что дорожка качения на внешнем (наружном) кольце выполнена по сфере. Благодаря этому подшипник способен работать при значительном (до 2˚ и более) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться и определяет область его применения.

Роликовый радиальный сферических двухрядный подшипник (рис. 3) обладает теми же свойствами, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью среди всех других подшипников таких же габаритных размеров.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рис. 4) воспринимает большие радиальные нагрузки, обладает значительно большей грузоподъемностью, чем шариковый радиальный однорядный подшипник такого же размера. Конструкция этого подшипника допускает незначительное осевое смещение колец, но он чувствителен к взаимному перекосу внутреннего и наружного кольца. Такие подшипники устанавливаются на жестких коротких валах при повышенных требованиях к соосности посадочных мест.
Применяют в качестве «плавающих» опор (например, для валов шевронных зубчатых колес и т. п.).
При необходимости осевой фиксации вала, нагруженного незначительной осевой силой одного направления, применяют подшипники с бортом на наружном кольце (тип 12000, рис. 4, б), а для осевой фиксации в двух направлениях – подшипники с одним бортом на внутреннем кольце и плоским упорным кольцом (тип 92000, рис. 4, в).

характеристика подшипников качения

Роликовый радиальный игольчатый однорядный подшипник (рис. 5) воспринимает только радиальную нагрузку. При сравнительно небольших радиальных размерах он обладает высокой радиальной грузоподъемностью.
Для уменьшения диаметрального размера широко используется без внутреннего кольца. Из-за отсутствия сепаратора характеризуется высокими потерями на трение между иглами и низкими значениями предельных частот вращения. Перекос внутреннего кольца относительно наружного не допустим.
Обычно такие подшипники используются для работы в режиме качательного движения.

Шариковый радиально-упорный однорядный подшипник (рис. 6) предназначен для восприятия комбинированных (радиальных и осевых) нагрузок. Способность воспринимать осевую нагрузку зависит от угла контакта α = 5…45˚; с увеличением угла контакта возрастает воспринимаемая подшипником односторонняя осевая нагрузка. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в обоих направлениях.
При монтаже такие подшипники требуют регулировки осевого зазора.
Сепараторы для шариковых радиально-упорных однорядных подшипников обычно выполняют массивными, способными прочно и точно удерживать шарики относительно колец.

Роликовый конический подшипник (рис. 7 и 8) воспринимает одновременно радиальную и одностороннюю осевую нагрузки. Обладает большой грузоподъемностью. По применению в машиностроении стоит на втором месте после шариковых радиальных однорядных подшипников. Такие подшипники очень чувствительны к взаимному перекосу наружного и внутреннего колец, а при монтаже требуют регулировки осевого зазора.
При повышенных требованиях к соосности посадочных мест подшипники устанавливают попарно на жестких коротких валах.
Применяются при средних и низких частотах вращения.

Шариковый упорный подшипник (рис. 9, а) воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. Для восприятия осевых сил попеременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник (рис. 9, б). Такие подшипники применяют при средних и малых частотах вращения, поскольку на большой скорости возможно заклинивание шариков между обоймами (кольцами) вследствие значительных центробежных сил.

наиболее распространенные типы подшипников качения

***



Материалы деталей подшипников

Детали подшипников качения работают в условиях высоких контактных напряжений, поэтому должны иметь повышенную прочность, однородность и твердость. При подборе металла для изготовления подшипников качения большое внимание уделяется его качественным физико-механическим характеристикам и технологической чистоте. Для удаления нежелательных примесей используют вакуумную дегазацию, электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав.

Кольца и тела качения изготовляют из специальных шарикоподшипниковых высокоуглеродистых хромистых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ15СГ-В и др. Кольца имеют твердость Н = 61…66 HRC, тела качения – Н = 63…67 HRC.

Большое влияние на работоспособность и ресурс подшипника оказывает качество сепаратора. Сепаратор разделяет, направляет и удерживает тела качения, заставляя их перемещаться в строгом порядке, не контактируя между собой.
Сепараторы чаще всего штампуют из мягкой углеродистой стали марок 08 КП, 10 КП. Для высокоскоростных подшипников сепараторы выполняют массивными (рис. 10) из текстолита, фторопласта, латуни или бронзы. Материалы перечислены в порядке увеличения быстроходности подшипников. При невысоких скоростях вращения и при качательном движении применяют подшипники без сепараторов (рис. 11).

***

Характер и причины отказов подшипников качения

В результате длительной и интенсивной эксплуатации подшипников нередко имеют место различные поломки, частичные и полные отказы, что приводит к неисправности узла, механизма или машины в целом.
Характер и причины отказов подшипников качения Внешними признаками нарушения работоспособности подшипников являются: потеря точности вращения, повышение шума и вибрации, повышенное сопротивление вращению.
Наиболее характерные причины поломок подшипников качения приведены ниже.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец является основным видом разрушения подшипников при хорошем смазывании и защите от попадания абразивных частиц.

Усталостное выкрашивание проявляется образованием на рабочих поверхностях деталей подшипника дефектов в виде крохотных раковин, щербинок или отслоений (шелушений). Причиной появления таких дефектов является циклическое контактное напряжение, которое вызывает наиболее негативные последствия в условиях хорошей смазки узла.

Циклические контактные напряжения характеризуются образованием в зоне контакта деталей микроскопических трещин, которые при цикле нагружения заполняются смазочным материалом. При снятии нагрузки (при цикле разгружения) смазочный материал не полностью вытесняется из трещины, и при последующем цикле нагружения создает своеобразный клиновый эффект, способствующий прогрессивному развитию микротрещины. В результате от поверхности металла откалывается крохотная чешуйка и образуется раковина или щербинка.

При длительной работе подшипника в описанных выше условиях зона поражения усталостным выкрашиванием может достигать значительных размеров, охватывая всю поверхность рабочей дорожки или тела качения. Это приводит к шуму и вибрациям при работе узла, а в дальнейшем возможен полный отказ механизма.

причины поломок подшипников качения

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

Абразивное выкрашивание имеет место при плохой защите подшипника от попадания абразивных частиц. Для устранения негативных последствий абразивного износа применяют специальные уплотнения, предотвращающие попадание внутрь подшипника посторонних частиц. Это позволяет значительно увеличить ресурс подшипников качения, которые работают в условиях возможного загрязнения.
Для подшипников, работающих в конструкции закрытых агрегатов или редукторов этот вид разрушений менее актуален, чем усталостное выкрашивание или смятие рабочих поверхностей.

Разрушение сепараторов от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор разноразмерных тел качения иногда имеет место в быстроходных подшипниках. Центробежные силы, стремящиеся отбросить тела качения к внешнему кольцу подшипника, пропорциональны квадрату частоты вращения и достигают внушительных значений, поэтому способны разорвать нежные перегородки сепаратора.

Разрушение колец и тел качения вследствие перекосов колец или вследствие перегрузок ударного характера (скалывание бортов, раскалывание колец и др.). Этот тип отказа подшипников обычно возникает из-за отклонений от номинального режима работы узла или всего механизма, поэтому его предотвращение возможно только увеличением общего запаса прочности подшипника.

***

Статьи по теме "Подшипники качения":

Общие сведения о подшипниках качения
Расчет и подбор подшипников качения
Примеры решения задач на подбор подшипников
Конструирование подшипниковых узлов
Обозначение и маркировка импортных подшипников



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты