Шариковый подшипник

Преимущества, недостатки, ключевые особенности подшипников в основном определяются телом качения. Обычный шариковый подшипник представляет собой набор шариков, распределенных в сепараторе и размещенных между обоймами внешней и внутренней. С конкретными марками можно ознакомиться в нашем каталоге, раздел “шариковый подшипник“

Катящийся шарик передает нагрузку через точку, а более точно контактное пятно. С этим связаны главные достоинства шарикоподшипников:

• наименьшие затраты на трение;
• малая шумность;
• возможность работы на повышенных оборотах;
• незначительный нагрев;
• минимальная инертность.

Но в сравнении с роликоподшипниками аналогичных габаритов рабочие нагрузки меньше. Разнообразие типов шарикоподшипников, широкие размерные ряды позволяют успешно решать большинство обычных задач при создании оборудования.

Высокая серийность, строгая стандартизация и массовость производства гарантируют взаимозаменяемость, невысокую стоимость, надежность и работоспособность при грамотной эксплуатации. Определяет размеры шарикоподшипников таблица соответствующего стандарта.

Для шарикоподшипников характерны обычные недостатки подшипников качения, включающие значительные радиальные габариты, чувствительность к вибрационным ударным нагрузкам, необходимость в точном монтаже, смазке, защите от загрязнений. Однако преимущества, которые дает шариковый подшипник, перевешивают недостатки и делают его наиболее распространенной опорой в машиностроении.

В основу классификации положены тип воспринимаемых усилий, использованные материалы, конструктивные особенности. По типу компенсируемых усилий различают:

• радиальные шарикоподшипники, которые в основном парируют радиальные силы, но для большинства их типов возможно восприятие осевого усилия до тридцати процентов незадействованного радиального нагружения;
• радиально-упорные, работающие при высоких осевых, радиальных силах;
• упорные для компенсации осевых сил;
• линейные шариковые направляющие и винтовые передачи.

По рядности тел качения различают одно, двух, многорядные шарикоподшипники.

Однорядные имеют наименьшую стоимость, потери на трение, тепловыделение.

Но они чувствительны к перекосу внешней и внутренней обойм, который не допустим свыше пятнадцати минут. Больший перекос ведет к перегреву, перегрузкам, потере нагрузочной способности, разрушению шариков. Для длинных валов с отдельными опорами на разных балках рамы выдержать точность соосности проблематично. В этом случае применяют подшипник сферический шариковый двухрядный, позволяющий перекос вала в два, три градуса.

Многорядные шарикоподшипники обладают повышенной грузоподъемностью, но крайне требовательно к жесткости валов, отсутствию перекосов. Применяются редко и из-за малой серийности очень дороги.

По возможности компенсации перекосов обойм выделяют обычные и самоустанавливающиеся. К опорам шариковым с возможностью нормальной работы при перекосах относятся:

• подшипник двухрядный шариковый сферический;
• однорядный шарикоподшипник со сферическим внешним кольцом.

 

Сохраняя преимущества однорядных подшипников, исполнение со сферической наружной обоймой позволяет работать при больших несоосностях. Сложность представляет обработка ответной сферической поверхности в корпусе. Плавающее соединение по сфере корпус-внешняя обойма – сферический подшипник скольжения и требует соответствующей пары материалов, то есть чугунного корпуса. Для малосерийного производства использование данного подшипника представляет сложность. Но он широко применяется в покупных высокосерийных плавающих узлах подшипников.

Подавляющее большинство шарикоподшипников делают из сталей хромистых под закалку объемную типа ШХ15СГ, ШХ9, ШХ15, ШХ4, ШХ20СГ. Им соответствуют импортные аналоги SUJ2, SKF-24, 100C6, 52100. Сочетание требуемой усиленной твердости от 62 до 66HRC и повышенной прочности получают комбинацией отжига, закалки объемной, отпуска. Для лучшей прокаливаемости обоймы с толщиной свыше десяти миллиметров рекомендована сталь ШХ15СГ, а более тридцати мм – ШХ20СГ.

Для обойм особо больших подшипников применяются цементируемые хромо-никелевые стали 20Х2Н4А. После длительной цементации заготовка отжигается, калится, отпускается для высокой твердости цементированного слоя.

В ряде случаев, особенно для оборудования пищевой индустрии и химии необходимы нержавеющие подшипники. Для них применяется мартенситная сталь нержавеющая 95Х18, позволяющая при закалке маслом и отпуске добиться более 60 HRC.

Шарикоподшипники для повышенных температур имеют увеличенный радиальный зазор, латунные, стальные сепараторы, работают при сниженных оборотах меньших 100 об/мин из-за применения очень вязких либо твердых высокотемпературных смазок. Для температур 150…350 градусов используют сталь AISI 52100 с поверхностной обработкой фосфатом марганца.

Материалом шарикоподшипников из керамики служит легкий, но чрезвычайно жесткий и прочный нитрид кремния. Для снижения цены гибридная разновидность имеет только керамические шарики и полимерный сепаратор при металлических обоймах.

К преимуществам относятся сниженные трение и нагрев, чрезвычайно малая инертность, электроизоляционные качества, долговечность. Ключевые недостатки – дороговизна, малая серийность и ограниченность размерного ряда, хрупкость шариков.

Целиком керамические опоры еще и обладают немагнитными качествами, теплостойкостью, химической инертностью, уменьшенным весом, жесткостью, возможностью контакта с пищевыми продуктами, возможностью работать при увеличенных оборотах. Особые качества делают их востребованными для:

• конструкции турбин, электродвигателей;
• химических, пищевых, вакуумных насосов;
• медоборудования.

Шарикоподшипники полимерные из трибопластов при невысокой грузоподъемности имеют важные достоинства:

• немагнитные и электроизоляционные свойства;
• возможность работы без смазки;
• допустимость контакта с пищевыми продуктами, крайне агрессивными химикатами;
• небольшой вес;
• бесшумная работа.

Основная сфера применения медицинское, пищевое, химическое оборудование, вакуумные приборы, бытовая техника.

Подшипник шариковый однорядный размеры, типы, преимущества, недостатки

Однорядный шарикоподшипник самый распространенный в технике благодаря множеству достоинств:

• небольшая стоимость;
• компенсация радиальных и невысоких осевых усилий;
• множество типов;
• широчайший размерный ряд;
• удобство установки;
• простота обслуживания;
• незначительные потери на трение.

Основной вариант подшипник шариковый однорядный размеры соответственно ГОСТ 8338-75.

В обозначении две последние цифры отвечают диаметру внутреннему. Число 00 определяет диаметр десять мм, 01 указывает на 12 мм, 02 отвечает 15 мм, 03 соответствует 17 мм. С 04 диаметр получают умножением последних цифр на 5. Третья цифра считая справа указывает на диаметральную серию, четвертая отвечает разновидности, 5 и 6 исполнению конструктивному, седьмая определяет серию по ширине. Обозначение 205 шарикоподшипник однорядный радиальный второй группы диаметров с отверстием 25 мм, а конструктивное исполнение 80205 снабжено парой защитными шайб из металла.

Востребованная разновидность ГОСТ 7242-81 имеет одну тип 60000 либо две тип 80000 металлических защитных шайб, что удешевляет, облегчает конструкцию благодаря отсутствию крышек, уплотнений.

Серии 160000, 180000 имеют одно или два уплотнения, набиты заводской смазкой и стандартизованы ГОСТ 8882-75

Разновидность ГОСТ 2893-72 снабжена канавкой внешней обоймы для кольца эксцентричного упорного, позволяющего легко закрепить подшипник.

Существуют также разновидности:

• с фланцем наружным;
• конусным отверстием;
• высокотемпературные;
• керамические;
• нержавеющие;
• с датчиками контроля параметров.

Основной недостаток радиальных шарикоподшипников – недопустимость перекоса обойм более 15 минут, что требует строжайшей соостности и затрудняет монтаж при большой длине вала.

Таблица размеров подшипников шариковых приведена в соответствующем стандарте для каждого типа.

Подшипник двухрядный шариковый размеры и особенности

Часто конструктивные особенности машин не позволяют гарантировать строгую соосность подшипниковых узлов. Примером может служить необходимость закрепления длинного вала, невозможность обработать поверхности под подшипниковые корпуса, размещение узлов подшипников на разных балках рамы.
Задачу решает подшипник двухрядный шариковый сферический, обеспечивающий нормальную работоспособность при перекосе вала до значения 2,5 градуса.

В сравнении с однорядным шарикоподшипником он работает на несколько меньших скоростях. Сферический подшипник двухрядный шариковый размеры отвечают ГОСТ 28428-90 и будут несколько большими, чем для однорядного сравнимой грузоподъемности. Компенсируются осевые усилия до 1/5 неиспользуемой радиальной грузоподъемности.

Следует понимать, что возможность компенсации перекоса вала не снимает необходимости добиваться максимально возможной соосности узлов подшипниковых при монтаже. Чем выше соосность, тем больше долговечность и надежность. Подшипник шариковый двухрядный размеры ГОСТ 28428-90 серии 1000 отличается цилиндрическим отверстием, а типа 111000 – коническим, серии 11000 на втулке закрепительной.

Подшипник двухрядный шариковый несамоустанавливающийся при большей нагрузочной способности в сравнении с однорядным, крайне чувствителен к перекосам обойм. Он применяется чрезвычайно редко, проигрывая конкуренцию роликовым.

Радиально-упорные шарикоподшипники размеры, применяемость

Часто наряду с радиальными силами на вал воздействуют заметные осевые усилия, которые оказываются чрезмерными для радиальных однорядных шарикоподшипников. В таких случая используются радиально-упорные шарикоподшипники размеры, которых регламентированы ГОСТ 831-75.

Особый профиль дорожек для катящихся шариков, создает условия для компенсации комбинации осевой и радиальной нагрузок. Характеристикой этого профиля служит угол контакта расчетный. Чем он больше, тем выше парируемая осевая сила, но ниже радиальная грузоподъемность и допустимые обороты. В зависимости от величины этого угла, направления нейтрализуемой осевой силы, возможности разборки различают следующие разновидности:

• серия 6000 с контактным углом 12 градусов и снимаемой верхней обоймой;
• неразъемная серия 36000 с углом 12 градусов;
• неразъемная серия 46000 с углом 26 градусов;
• неразъемная серия 66000 с углом 36 градусов;
• серия 176000 с разборным кольцом внутренним и контактом четырехточечным для компенсации двухсторонних осевых усилий;
• серия 126000 с разборным кольцом внутренним и контактом трехточечным.

Шариковые подшипники ГОСТ номер 381-75 часто используют в опорных узлах валов конических зацеплений, передач червячных.

Следует подчеркнуть, что они требуют регулировки при монтаже.

Нередко при двухстороннем действии осевых сил такие шарикоподшипники используют в опоре попарно.

Упорный шариковый подшипник размеры, применение

Большие осевые нагрузки требуют особых мер для компенсации. Для этого используются подпятники, в которых устанавливается упорный шариковый подшипник размеры согласно ГОСТ 7872-89. При монтаже опоры высоконагруженного вертикального вала одно кольцо с натягом устанавливается на шейку вала, а другое свободно размещается в расточке опорной поверхности.

При этом нагрузка передается только в одну сторону. Для вертикальных валов этого часто достаточно для компенсации осевого усилия. Примером может служить вал жерновой мельницы. Естественно, наряду с упорным в конструкции также используются радиальные подшипники.

На упорные шариковые подшипники размеры таблица по ГОСТ 7872-89.

Среди разновидностей шарикоподшипников упорных:

• серия 8000 одинарная для осевого однонаправленного усилия, часто применимая в экструдерах;

• серия 18000 одинарная самоустанавливающаяся на кольце подкладном;

• серия 38000 двойного подшипника упорного для работы при двухсторонних нагрузках осевых.

При проектировании, эксплуатации подшипниковых узлов следует опираться на ГОСТ на подшипники шариковые соответствующей разновидности, том 2 Справочника конструктора-машиностроителя написанного Анурьевым, каталоги ведущих производителей, прежде всего, SKF и FAG-INA.

Подшипниковые шарики благодаря своей исключительной точности, твердости, прочности часто используются в конструкциях фиксаторов, клапанов. Их размерные ряды, технические условия определены ГОСТ на шарики для подшипников номер 3722-81.