Упорный подшипник

Работа всех деталей подвижного механизма должна быть строго согласованной. В устройствах, имеющих вращающиеся детали, закрепленные на валах, точность взаимного расположения деталей (например, шестерен) обеспечивается подшипниками, являющимися опорами валов, и, соответственно остальных элементов конструкции.

Выточки на валу, предназначенные для установки на них опорных элементов, называются шипами – отсюда и название «подшипник». Но иногда механизм испытывает более осевые, чем радиальные нагрузки, в связи с чем требуется установка деталей, обеспечивающих работу машины при больших осевых нагрузках. Места (выточки) на валу в таких случаях называются «пятой», а подшипник, воспринимающий осевые нагрузки вала – «подпятник». Но в последнее время в технической литературе это слово вышло из употребления, и подобные элементы называются упорными подшипниками.

Следует отметить, что практически все подшипники, используемые в технике, способны работать как при радиальной, так и при осевой нагрузках. Примером тому могут служить ступичные подшипники автомобилей. Но при большой осевой нагрузке вала применение радиально-упорных подшипников, в силу их конструкции, будет нецелесообразным, так как, в силу своей конструкции, они будут быстро изнашиваться и разрушаться.

Радиально-упорный подшипник

Как видно из рисунка, восприятие продольных усилий подобными подшипниками будет приводить к увеличению площади контакта между их составляющими (кольца, шарики), что вызовет повышенное трение, а, следовательно, к сильному нагреву, а впоследствии и перегреву подшипника, что вызовет разрушение как элементов качения (они могут быть и коническими), так и «дорожек» колец подшипника.

Упорный подшипник

Шариковые подшипники

Фото упорного подшипника 8117

На фотографии изображён «классический» упорный подшипник, в его максимально простом варианте. Ряд шариков, разделённых сепаратором, вставляется между двумя кольцами и, будучи установленным на вал какого-либо механизма, воспринимает его осевую нагрузку, при этом обеспечивая вращение механизма. То есть ряд шариков зажимается между обоймами, и, как видно из фото, такой подшипник не приспособлен для работы, если вал подвержен радиальному воздействию.

Сепаратор может быть, как штампованным, так и изготовленным инструментальным способом. Более того, иногда шарики укладываются вплотную, без сепаратора. Но такие подшипники предназначены для тяжело нагруженных тихоходных машин.

Упорные шариковые подшипники используются в тяжёлом машиностроении и металлургической промышленности, поэтому, вследствие больших нагрузок, могут, для снижения потерь на трение в механизмах и увеличения срока службы, иметь несколько рядов тел качения.

Но далеко не всегда размеры упорного подшипника столь велики – они определяются расчётной нагрузкой, которую будет испытывать механизм.

Например, выжимной подшипник муфты сцепления, который тоже рассчитан на работу в продольном направлении, то есть относится к упорным, имеет сравнительно малые размеры.

На фото ниже изображён выжимной подшипник, который человек удерживает в руке:

Изображение выбрано таким образом, чтобы легко было оценить размеры предмета, что называется, «в масштабе».

Также упорный подшипник – неотъемлемая деталь в автомобилях с подвеской MacPherson – он играет роль опоры амортизаторной стойки. Как правило, он имеет корпус с демпфером и крепёжными элементами (болты, шпильки).

Несмотря на небольшой, как правило, размер самого подшипника, заключённый в корпус, он имеет внешне немалый вид:

Роликовые упорные подшипники

Применение в качестве тел качения в упорных подшипниках роликов оправдано при очень больших осевых нагрузках на вал. Но в то же время при выборе между шариковым и роликовым упорными подшипниками следует принимать в расчёт больший коэффициент трения роликов. Это отрицательно влияет на КПД машины. Кроме того, частично сокращается максимальная скорость вала, что для некоторых механизмов является важным критерием при расчёте его рабочих характеристик.

Пример однорядного роликового упорного подшипника:

Роликовые упорные подшипники, так же, как и шариковые, выпускаются во многих вариантах. Кроме того, ролики могут быть коническими, цилиндрическими и даже «бочкообразными».

ГОСТ на упорные шариковые подшипники

Выпуск одинарных и двойных упорных шариковых подшипников регламентируется ГОСТом 7872-89.

В основном ГОСТ состоит из таблиц размеров упорных подшипников.

Первые 17 таблиц указывают точные размеры каждой марки подшипника. В последующих (по 24-ю включительно) даны статические и динамические характеристики грузоподъёмности каждой марки подшипника.

Также ГОСТ оговаривает марку стали, предназначенной для изготовления продукции.