Теоретические сведения. В качестве опор вращающихся валов и осей служат подшипники и подпятники

В качестве опор вращающихся валов и осей служат подшипники и подпятники. Подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки и передают их на корпус машины. Подпятники воспринимают осевые вертикальные нагрузки. По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники качения – это наиболее распространенный вид опор вращающихся деталей механизмов и машин.

Подшипники качения - это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения. Назначение подшипников – поддерживать вращающиеся валы и оси в пространстве, обеспечивая им возможность вращения или качания, и воспринимать действующие на них нагрузки. Подшипники могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей или валов, например, шкивы, шестерни и т.д.

Подшипники качения состоят из следующих деталей (см. рисунок 1): наружного и внутреннего колец с дорожками качения; тел качения (шариков или роликов); сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения. Основные геометрические параметры подшипников качения показаны на рисунке 2.

	Рисунок 1 - Основные детали стандартных подшипников качения: 1 - внутреннее кольцо; 2 - наружное кольцо; 3 - тела качения; 4 - сепаратор
	Рисунок 2 - Основные геометрические параметры подшипников: d – посадочный диаметр под вал; D – посадочный диаметр в корпус; D0 – средний диаметр; B – ширина подшипника dш – диаметр тела качения; β – угол контакта

В совмещенных опорах одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса.

Подшипниковый узел, кроме собственно подшипников, включает корпуса с крышками, устройства для крепления колец (втулок) подшипников, защитные и смазочные устройства.

Конструкции основных типов подшипников качения показаны на рисунках 3-18.

Рисунок 3 - Шариковые однорядные радиальные подшипники
Рисунок 4 - Шариковый двухрядный радиальный подшипник	Рисунок 5 - Шариковый двухрядный сферический подшипник	Рисунок 6 - Шариковый подшипник с четырехточечным контактом
Рисунок 7 - Роликовый однорядный радиальный подшипник	Рисунок 8 - Радиальный игольчатый подшипник	Рисунок 9 - Сдвоенный радиально-упорный подшипник со сферическими роликами
Рисунок 10 - Сдвоенный радиально-упорный подшипник с коническими роликами	Рисунок 11 - Радиально-упорный подшипник с коническими роликами	Рисунок 12 - Радиально-упорный подшипник с тороидальными роликами
Рисунок 13 - Шариковый сдвоенный упорныйподшипник	Рисунок 14 - Игольчатый упорный подшипник	Рисунок 15 - Упорный подшипник с коническими роликами
Рисунок 16 - Упорно-радиальный подшипник со сферическими роликами	Рисунок 17 - Роликовый однорядный упорныйподшипник	Рисунок 18 - Шариковый однорядный упорныйподшипник

Перед подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества:

· Малые моменты сил трения и теплообразование.

· Малая зависимость моментов сил трения от скорости.

· Значительно меньшие (в 5-10 раз) пусковые моменты.

· Значительно меньшие требования по уходу, меньший расход смазочных материалов.

· Большая несущая способность на единицу ширины подшипника.

· Значительно меньший расход цветных металлов, меньшие требования к материалу и термической обработке валов.

· Стандартные узлы. Взаимозаменяемость.

· Относительно низкая стоимость при серийном производстве.

Недостатки:

· Повышенные диаметральные размеры.

· Высокая стоимость уникальных подшипников при мелкосерийном производстве.

· Малое демпфирование колебаний.

· Повышенный шум.

· Ограниченность по параметру предельной быстроходности D₀×n [мм×об/мин] вследствие недопустимых значений контактных напряжений из-за центробежных нагрузок со стороны тел качения на наружное кольцо подшипника.

· Требуют достаточно сложного монтажа и не допускают разбора.

Подшипники качения классифицируют по следующим признакам (в соответствии с ГОСТ 3395):

1. По форме тел качения подшипники делят на шариковые и роликовые.

Роликовые, в свою очередь, делят по форме роликов на подшипники: с короткими цилиндрическими роликами; с длинными цилиндрическими роликами; с витыми роликами, с коническими; с бочкообразными; с игольчатыми роликами (см. рисунок 19).

Рисунок 19 - Формы роликов

2. По направлении действия воспринимаемых нагрузок подшипники делят на: радиальные, способные воспринимать радиальную нагрузку, но способные, в то же время, передавать некоторую осевую нагрузку; упорные, предназначенные для восприятия только осевых нагрузок; радиально-упорные, предназначенные для восприятия комбинированной радиальной и осевой нагрузок (см. рисунки 20-22).

3. По признаку самоустанавливаемости подшипники делят на несамоустанавливающиеся (все шарико- и роликоподшипники, кроме сферических) и самоустанавливающиеся сферические.

Рисунок 20 - Радиальные подшипники

Рисунок 21 - Радиально-упорные подшипники

Рисунок 22 - Упорные подшипники

4. По габаритным размерам подшипники делят на размерные серии:

- по наружному диаметру - 7 серий: сверхлегкие (2 серии), особо легкие (2 серии), легкая, средняя и тяжелая серии;

- по ширине – 4 серии: узкая, нормальная, широкая, особо широкая.

“Утяжеление” серии подшипника повышает его нагрузочную способность, но и увеличивает массу и стоимость, снижает быстроходность (предельную частоту вращения). Наиболее распространены подшипники средней серии.

5. По количеству рядов тел качения подшипники делят на одно- двух- и четырехрядные.