Типы подшипников и их технические характеристики.Часть 1.
Классификация подшипников качения.
Рис 2.1
Выбор подшипников качения может быть сделан на основании следующих общих критериев:
А) По прокатной форме подшипников:Радиальные шарикоподшипники; радиально-упорные шарикоподшипники; цилиндрические роликоподшипники; конические роликовые подшипники; сферические роликовые подшипники; игольчатые роликовые подшипники.
Б) По направлению воспринимаемой нагрузки (т.е. радиальные, радиально-упорный, осевые и осевые силы.):радиальные шарикоподшипники; радиально-упорные шарикоподшипники; цилиндрические роликовые упорные; радиальные подшипники конические роликовые; сферические роликовые упорные.
Рис 2.1.1
В) В зависимости от использования стандартных подшипников или подшипников со специальными требованиями:
- выжимной подшипник
- подшипники тягового электродвигателя для железнодорожного транспорта
- подшипники скольжения и опорные ролики
Рис 2.1.2
- подшипники из нержавеющей стали
- шариковые и роликовые подшипники для применения при высоких температурах
- высокоточные подшипники для шпинделей станков
- подшипники шейки прокатного валка для стальных прокатных станов
- направляющие ролики
- подшипники вибрационного сита
- электрически изолированные подшипники
Рис 2.2
Г) На основании применения и сборки:
- Разъемные подшипники
(один или более компонентов подшипника могут быть установлены или демонтированы при сборке, например, конические роликовые, цилиндрические роликоподшипники, игольчатые подшипники, упорные шариковые и роликовые подшипники).
- Неразъемные подшипники
(подшипник монтируется и демонтируется как единое целое, например, радиальные шарикоподшипники, радиально-упорные шарикоподшипники и сферические роликовые подшипники).
Основные типы подшипников и их технические характеристики
Радиальный шариковый подшипник с глубокими дорожками качения
Рис 2.3
Однорядные радиальные шарикоподшипники (рис 2.1) являются на сегодняшний день наиболее часто используемыми подшипниками качения.
Шарики находятся в глубоких дорожках наружных и внутренних колец.
Это позволяет подшипникам распределить радиальные нагрузки, а также некоторые осевые нагрузки в обоих направлениях.
Радиальные шарикоподшипники особенно подходят для высокоскоростных применений из-за их низкого трения.
Из всех типов подшипников качения именно они достигают самых высоких скоростей.
Радиальные шарикоподшипники доступны в самых разнообразных конструкциях с различными встроенными уплотнениями или защитными шайбами.
Это позволяет смазанным подшипникам быть обслуживаемыми и более эффективными.
Другой вид шариковых подшипников с глубокой дорожкой качения – это миниатюрные подшипники, где внутренний диаметр отверстия мал, вплоть до 3.175 мм.
Рис 2.4а
Двухрядные шариковые подшипники (рис. 2.2) имеют более высокую радиальную нагрузку, чем одиночные подшипники рядка и очень жесткую конструкцию.
Они оснащены стальными штампованными сепараторами и практически не подходят для осевых нагрузок.
Новые конструкции, как правило, снабжены полиамидными сепараторами и с ними не возникает таких проблем. Поэтому некоторые осевые нагрузки возможны в обоих направлениях.
Двухрядные радиальные шарикоподшипники очень чувствительны к несоосности.
Радиально-упорные шарикоподшипники
Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники (рис 2.3) поддерживают осевые нагрузки, приложенные под определенным углом контакта их оси, только в одном направлении.
Рис 2.4б
Наиболее распространенный угол контакта 40 градусов. Эти подшипники неразъемные и установлены в подшипниковых парах или комбинациях комплектов подшипников. Этот подшипник подходит для высоких и очень высоких скоростей. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники универсального использования специально изготавливаются для применения, где два или более отдельных подшипника устанавливаются бок о бок в случайном порядке.
Кольца подвергаются механической обработке, чтобы гарантировать, что определенные зазоры или значения предварительного натяжения находятся в пределах установленных допусков.Подшипники могут быть расположены либо спина к спине (рис. 2.4 б),либо лицом к лицу (рис. 2.4 в) или в Тандем схеме (рис. 2.4 а) и демонстрируют превосходную способность воспринимать радиальные и осевые нагрузки.
Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники
Рис 2.4в
Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники (рис. 2.5) похожи по своей внутренней конструкции на два однорядных радиально-упорных подшипника, установленных в спина к спине.Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники имеют меньшую общую ширину, чем два отдельных однорядных радиально-упорных подшипника. Они могут приспособиться к тяжелым радиальным нагрузкам и осевым нагрузкам в обоих направлениях, дополнительно обеспечивая очень жесткую конструкцию подшипника.
Рис 2.5
Подшипники, снабженные штампованными стальными или латунными сепараторами имеют шаровые заполнения на одной боковой поверхности и менее подходят для размещения осевых нагрузок в обоих направлениях.Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники чувствительны к несоосности.
Радиально-упорные шарикоподшипники (с четырех точечным контактом)
Четырех точечные упорные шарикоподшипники (рис 2.6)- это, в основном, однорядные радиально-упорные шарикоподшипники с разъемным внутренним кольцом. Данный шарикоподшипник имеет возможность поддержки равных осевых нагрузок в обоих направлениях. С определенного места наружного диаметра и далее имеются пазы для размещения в наружных кольцах, чтобы предотвратить нежелательное вращение.
Рис 2.6
Самоустанавливающиеся шарикоподшипники.
Само устанавливающиеся шарикоподшипники - двойные двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники. Каждый набор шаров вращается в пределах одного наружного кольца со сферической внутренней поверхностью. Это дает подшипникам возможность преодолеть перекосы, прогибы валов.Данные подшипники неразъемные. Они подходят для средних радиальных нагрузок и низких осевых.Инженеры должны знать и учитывать в своих разработках, что некоторые самоустанавливающиеся подшипники имеют шарики, которые выступают за пределы несущих поверхностей.Самоустанавливающиеся шарикоподшипники часто используются с коническим отверстием 1:12 для крепления с помощью втулок. Эта функция дает возможность прямого монтажа на валы для механизмов, где высокая точность не нужна.
Рис 2.7а
Другие варианты конструкции предусматривают использование выдвинутыми внутренними кольцами, эти кольца имеют пазы на одной стороне, где расположены штифты.Некоторые самоустанавливающиеся шариковые подшипники поставляются с резиновыми уплотнителями, установленных с обеих сторон.
Цилиндрические роликоподшипники
Однорядные цилиндрические роликовые подшипники используются для передачи больших радиальных сил. В зависимости от конструкции однорядных цилиндрических роликовых также предлагаются различные конструкции.
Рис 2.7б
NJ & NF типы также поддерживают осевые нагрузки только в одном направлении.NH (т.е. NJ + HJ) и NUP поддерживают осевые нагрузки в любом направлении.Большинство цилиндрических роликовых подшипников разъемные, тем самым обеспечивая их простой монтаж и демонтаж. Эти типы подходят для высокоскоростных применений.
Рис 2.8
Двухрядные цилиндрические роликоподшипники типа NN30 .. (рис 2.9) предназначены для использования в системах станков в качестве шпиндельных подшипников. Эти подшипники обычно производятся с коническими внутренними отверстиями кольца и высокой точности классов допуска. Они подходят для высокоскоростных применений.
Рис 2.9
Полный комплект цилиндрических роликовых подшипников (рис 2.10) разработан для обеспечения максимальной радиальной грузоподъемности. В условиях эксплуатации элементы качения контактируют друг с другом, что приводит к значительно более высокому трению по сравнению с сепараторными типами подшипников. Это дополнительное трение приводит к снижению скорости.Стандартные цилиндрические роликовые подшипники изготавливаются в однорядной или в двурядной конструкциях.Тип подшипника NNF 50 .. .2LS.V имеют установленные уплотнения.
Радиальные игольчатые роликовые подшипники
Радиальные игольчатые подшипники очень похожи по конструкции на цилиндрические роликовые. Прокатные элементы, называемые игольчатые ролики, тонкие и длинные по отношению к их диаметру. (Т.е. отношение длины к диаметру, как правило, от 3,5 до 1,0).
Рис 2.10
Игольчатые ролики имеют плоские или форменные концы. Радиальные игольчатые подшипники имеют очень компактную конструкцию с высокими радиальными нагрузками, хотя эти типы подшипников обычно не допускают каких-либо перекосов.
Самая простая форма игольчатых роликовых подшипников с сепаратором представлена на рисунке 2.11. Он состоит из несущих игл, находящихся в сепараторе. Эти подшипники предназначены для работы непосредственно на валах или в корпусах. Поэтому в соответствующих местах соприкосновения валов или корпусов должны быть спроектированы дорожки с закаленными шлифованными контактными поверхностями. Игольчатые роликовые и подшипники с сепаратором выпускаются в однорядной и двурядной конструкциях. Специальные конструкции разработаны для применения их в коленчатом вале. Игольчатые роликоподшипники имеют тонкие глубоко нарисованные внешние кольца, изготовленные из закаленной листовой стали. Очень тонкостенные наружные кольца генерируют их рабочую форму через натяжение их на корпус.
Рис 2.11
Это дает поддержку подшипника, тем самым обеспечивая максимальное использование несущей способности. Обычно дополнительное осевое крепление не требуется. Внешнее кольцо игольчатых роликоподшипников имеет более четкие очертания игольчатого валика, который позволяет более вытерпеть высокую скорость.
Игольчатые роликоподшипники доступны либо в виде открытого конца (рис 2.12) либо с одним закрытым концом конструкции (рис 2.13). Конструкция открытых концов обеспечивает плавающий подшипник, способный нести радиальные нагрузки, в то время как один конец закрытой конструкция будет поддерживать небольшие осевые нагрузки и обеспечивают оптимальное проектное решение для закрытия подшипникового узла.
Рис 2.12
Игольчатые роликоподшипники обычно работают непосредственно на валу. В случае, если вал не подходит в качестве затвердевшей дорожки эти типы подшипников могут быть объединены с разъемными внутренними кольцами.
Игольчатые роликоподшипники доступны со встроенными уплотнениями в наружном кольце для защиты от загрязнения окружающей среды и утечки. Радиальные игольчатые роликоподшипники с механически обработанными кольцами (рис 2,14) имеют высокую несущую способность. Эти подшипники имеют очень низкое поперечное сечение, которое позволяет компактно расположить конструкцию. Монтаж подшипника обычно достигается с натягом.
Рис 2.13
Есть серии, доступные с фиксированными ребрами и без них на внешних кольцах. Игольчатые роликовые подшипники с механически обработанными кольцами имеют однорядную конструкцию, хотя для подшипников серии NA69 и RNA69 (т.е. вал или внутренний диаметр дорожки выше 35 мм) производятся в двурядных конструкциях. Радиальные игольчатые подшипники доступны конструкцией в одно или два уплотнения.Радиальные игольчатые роликоподшипники с механически обработанными кольцами часто используют без внутреннего кольца, которое позволяет компактно расположить конструкцию подшипника и для поддержки очень высоких радиальных сил. В таких конструкциях дорожки находятся на валу и должны быть закалены и отшлифованы, чтобы увеличить точность вращения. Типичные области применения этих подшипников – коробка передач автомобилей.
Рис 2.14
Отделимые внутренние кольца игольчатых роликовых подшипников часто используются в качестве контактной поверхности для радиальных масляных уплотнений. Это значительно улучшат эффективность и срок службы сальников без воздействия на поверхность вала.В случае машинного или капитального ремонта использование отдельных внутренних колец обычно допускает замену пораженных частей подшипников. Вал не требует никакого обслуживания.Типичный случай, когда требуется отдельное внутреннее кольцо, это когда осевое перемещение вала больше, чем нормальное. В таких случаях внутреннее кольцо будет иметь большую общую ширину, чем стандартная.
