Основные типы подшипников качения

Наиболее широкое распространение в машинах и механизмах общего назначения имеют подшипники шариковые радиальные ГОСТ 8338-75, условное обозначение типа – «0» (расшифровка кодов обозначений типов подшипников даны в таблице 2.1). Изображение этого подшипника на чертеже и его внешний вид приведены на рисунках 2.3 и 2.5, Доля шариковых радиальных подшипников составляет в общем объёме применяемых в настоящее время подшипников – около 40% [4].

 

Рис.2.5. Подшипник шариковый радиальный

 

Подшипник прост в эксплуатации, не требует регулировок, воспринимает в основном радиальные нагрузки, но желобчатые дорожки качения на наружном и внутреннем кольцах позволяют воспринимать действующие в обе стороны осевые нагрузки. Величина воспринимаемой осевой нагрузки – до 70% от неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Шариковые радиальные подшипники при невысоких частотах вращения могут удовлетворительно работать с небольшими (не более 8 минут) перекосами колец. Однако для обеспечения расчётной долговечности подшипника желательно, чтобы перекосы были минимальными. При одинаковых габаритных размерах шариковые радиальные подшипники работает с меньшими потерями на трение и при большей угловой скорости вала, чем подшипники других типов. Чаще всего подшипники имеют стальной штампованный сепаратор. В процессе изготовления подшипник заполняют шариками при взаимном радиальном смещении колец.

Шариковые радиальные подшипники используются в основном в механизмах с относительно высокими скоростями вращения валов и там, где требуются минимальные потери мощности. Их устанавливают в редукторах с цилиндрическими зубчатыми колёсами, металлорежущих станках, электродвигателях малой и средней мощности и во многих других машинах и механизмах.

 

Подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный ГОСТ 28428-90, условное обозначение типа – «1», (рис 2.6) предназначен для радиальной нагрузки, но может воспринимать незначительные осевые нагрузки (до 20% неиспользованной допустимой радиальной).

 

Рис. 2.6. Подшипник шариковый радиальный сферический

 

Основной отличительной особенностью подшипников данного типа является то, что внутреннее кольцо имеет две дорожки качения, а внешнее – одну дорожку, выполненную по сфере с центром кривизны, совпадающим с осью подшипника, поэтому внутреннее кольцо вместе с шариками и сепаратором может поворачиваться относительно наружного кольца во всех плоскостях. В реально работающих подшипниках перекос осей колец обычно не должен превышать (2…3°). Таким образом, подшипник сохраняет работоспособность при некотором перекосе оси вращения вала относительно оси отверстий под подшипники в корпусе механизма. Это свойство подшипника называют способностью самоустанавливаться, а подшипник называют самоустанавливающимся. Способность самоустанавливаться определяет область его применения. Сферические подшипники используются в качестве опор длинных недостаточно жёстких валов, при недостаточно жёстких корпусах механизмов или, когда опоры одного вала находятся в разных корпусах, а также как средство устранения избыточных связей в механизмах.

 

Подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами ГОСТ 8328-75, условное обозначение типа – «2» (рис.2.7), предназначен исключительно для радиальных нагрузок. Доля роликовых радиальных подшипников в общем объёме применяемых подшипников составляет около 10%.

Подшипник способен воспринимать большие радиальные нагрузки, в этом заключается его основная особенность. В базовом исполнении (рис 2.7, а) ролики фиксируются во внутреннем кольце подшипника, допуская свободное осевое смещение наружного кольца относительно внутреннего и тел качения. Возможно конструктивное исполнение подшипника с однобортовым наружным кольцом (рис.2.7, б), что позволяет исключить дополнительную осевую фиксацию наружного кольца в корпусе, возможны иные варианты конструктивного исполнения.

 

 

Рис. 2.7. Подшипник радиальный роликовый

 

Радиальные роликовые подшипники применяют в качестве опор для коротких жёстких валов, нагруженных большими радиальными силами, в качестве опор «плавающих» валов, обеспечивающих осевую самоустановку зубчатых колёс, например, шевронной передачи.

 

Подшипник роликовый радиальный сферический ГОСТ 5721-75, условное обозначение типа – «3» (рис.2.8). имеет те-же конструктивные особенности, назначение и область применения, что и подшипники шариковые сферические, но тела качения выполнены в виде бочкообразных роликов. Подшипник имеет большую нагрузочную способность и жёсткость, может применяться при значительных ударных нагрузках

 

Рис 2.8. Подшипник роликовый радиальный сферический

 

Подшипник радиально-упорный шариковый ГОСТ 831-75, условное обозначение типа – «6» (рис.2.9), способен воспринимать радиальные и одностороннюю осевую нагрузки. Основная конструктивная особенность

 

 

Рис. 2.9.Подшипник радиально-упорный шариковый

 

заключается в том, что наружное кольцо с одной стороны имеет скос, а с другой – увеличенный упорный бурт. Скос позволяет разместить в подшипнике большее число шариков, а увеличенный бурт – воспринимать со стороны бурта большие осевые нагрузки.

В зависимости от конструктивного исполнения подшипники могут быть разъёмными (наружное кольцо может быть отделено от внутреннего кольца с зафиксированными в нём шариками сепаратором) и неразъёмными. Наибольшее распространение получили подшипники исполнения «03» и «04» (типа 36000 и 46000) неразъёмные со скосом на наружном кольце. Различные значения угла контакта шариков с наружным кольцом (α), обеспечивают подшипнику способность воспринимать различные осевые нагрузки. Так при номинальном угле контакта α =12° (тип 36000) подшипник может воспринимать осевую нагрузку, составляющую до 70% от неиспользованной допустимой радиальной; при угле контакта α =15° (тип 36000К6) – до 75% от неиспользованной допустимой радиальной; при угле контакта α =26° (тип 46000) – до 150%.

Подшипники чувствительны к перекосам. Для восприятия двухсторонних осевых нагрузок применяют подшипники в паре. Пару подшипников с большим углом контакта (типов 46000 и 66000) рекомендуется устанавливать в одной, фиксирующей вал опоре. В узле с радиально-упорными подшипниками должна быть предусмотрена регулировка осевого зазора подшипников.

Шариковые радиально-упорные подшипники применяют в механизмах с большой частотой вращения валов, в узлах с жёсткими двухопорными валами при сравнительно небольших расстояниях между опорами, а также в узлах, требующих регулировки внутреннего зазора в подшипниках, например, шпиндели металлорежущих и деревообрабатывающих станков, передние колёса автомобилей, червячные редукторы (опоры валов-червяков).

 

Подшипник роликовый конический ГОСТ 333-79, условное обозначение типа – «7» и роликовый конический повышенной грузоподъёмности ГОСТ 27365-87, обозначение – 7000А (рис 2.10). Повышенную грузоподъёмность подшипники по ГОСТ 27365-87 имеют по причине использования более качественных материалов при изготовлении. Геометрические характеристики подшипников по указанным ГОСТам одинаковы. Доля роликовых конических в общем объёме используемых подшипников – около 25%. Подшипники способны воспринимать значительные радиальные и односторонние осевые нагрузки. Конические роликоподшипники разъёмные. Тела качения – конические ролики с сепаратором фиксируются на внутреннем кольце подшипника, наружное кольцо монтируется отдельно. Контакт тел качения с дорожками колец – линейный, это обуславливает повышенную грузоподъёмность и жёсткость подшипника, несколько большие потери на трение и меньшую предельную частоту вращения по сравнению с шариковыми подшипниками.

Роликовые конические подшипники выпускаются нескольких конструктивных исполнений. В базовом исполнение (обозначение – 7000) угол дорожки наружного кольца α составляет 11…16°. Исполнение 27000 предполагает угол контакта α > 20° и способность воспринимать большую осевую нагрузку. Возможно исполнение (67000) подшипника с буртом на наружном кольце (рис.2.11), что в ряде случаев упрощает конструкцию подшипниковых узлов.

 

 

Рис 2.10. Подшипник радиально-упорный роликовый конический

 

Рис. 2.11.

Подшипники, как правило, устанавливаются парами, это позволяет жёстко фиксировать вал и воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях. Конструкция узла с радиально-упорными подшипниками должна обязательно предусматривать возможность регулировки осевого зазора в подшипнике. Подшипники чувствительны к перекосам. Конические роликовые подшипники широко применяются в тяжелонагруженных среднескоростных механизмах с высокими требованиями к жёсткости и точной осевой фиксации деталей передач.

Такие подшипники, как правило, используются в качестве опор валов червячных колёс, червяков, опор валов конических передач и т. п.

 

Подшипник упорный шариковый ГОСТ 7872-89, условное обозначение типа – «8», (рис.2.12), способен воспринимать исключительно осевые нагрузки. Одинарные упорные подшипники состоят из двух плоских колец (верхнее и нижнее) с желобчатыми дорожками качения между которыми в сепараторе установлены тела качения – шарики. Одинарные подшипники способны воспринимать осевую нагрузку лишь в одном направлении. Кольцо, плотно посаженное на вал (примыкающее к валу), называют тугим кольцом упорного подшипника (внутреннее кольцо); второе кольцо (наружное кольцо) фиксируется в корпусе и с валом не контактирует, его называют свободным кольцом.

 

 

 

 

Рис 2.12. Подшипник упорный шариковый

 

При действии осевых сил попеременно в обоих направлениях используют двухсторонние подшипники (исполнение 38000). В двухсторонних упорных шарикоподшипниках добавлено третье кольцо (центральное) и второй набор шариков. Центральное кольцо фиксируется на валу, а крайние кольца – в корпусе опоры.

Подшипники чувствительны к перекосам. Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при средней и низкой частоте вращения. Упорные шарикоподшипники используют в комплекте с радиальными в опорах, воспринимающих значительные радиальные и осевые нагрузки, или в качестве опор валов (вертикальных), нагруженных исключительно осевыми силами.