Подшипник 204 и его размеры

Прогрессивные технологии обработки заготовок, требуют высокоточных станков основой которых является вращающейся детали: зубчатые передачи, шпиндели. Чем надежнее и точнее они работают, тем надежнее станок и точнее изделия, изготовленные на нём. Одно из обязательных деталей узла является подшипник, который воспринимает усилия от вала различного направления и силы, при этом обеспечивая высокую скорость вращения и соосность валов. Для того чтобы представить, как работает подшипниковый узел, разберем один из часто используемых подшипник 204 его размеры и характеристики.

Производители

Наиболее распространены подшипники фирмы SKF (Швеция), которая имеет 80 собственных филиалов по всем странам мира, фирма FAG и INA (Германия), Timken (США).

Российские производители – Курский завод (АПЗ-20); ЗАО Самарский подшипник; Волжский завод (ВПЗ). Логотипы на рис.1

Рис. 1. Логотипы компаний.

Основные факторы работы узла

Чтобы быстрее понять, как работает узел с вращающимися деталями разберем его работу. Прежде всего, само изделие называется подшипник. Подшипник должен беспрепятственно обеспечить вращение детали относительно неподвижной опоры, которая крепится к внешней неподвижной основной стойке. Эффект достигается перемещением внешней и внутренней перемещающихся относительно друг друга втулок. Понятно, чем меньше сопротивление между двумя этими телами, тем лучше.

Конструкция

Скольжение обойм может быть через тела качения: ролики, шарики, иглы. Широко применяются изделия, между которыми имеется только пленка смазки, такие называется подшипник скольжения, в специальных устройствах применяются вакуумные и магнитные. Все они могут быть выполнены из металла, керамики или полимерных материалов, по исполнению – вращения или линейчатые.

Рис. 2

Разновидности

Рассмотрим наиболее распространенную конструкцию вращающихся подшипников с телами качения.

Если в изделиях применяется шарики тогда подшипник называется шариковым, если ролики – роликовыми. По восприятию нагрузки разносятся на радиальные и упорные. По воспринимаемым нагрузкам их можно определить по названию – Радиальная направлена перпендикулярно точке опоры, упорные – вдоль вала, также выпускаются комбинированные.

Цилиндрические из – за большей площади контакта на втулках принимают и большее нагружение, но и размер у них больше.
По фиксации тел качения производится с сепараторами и без. Сепаратор применяется для более точной фиксации в определённом месте относительно обойм.Конструкцию можно посмотреть на изоражении № 2

Рис.2 Устройство шарикоподшипника

Факторы, влиявшие на работоспособность узла с телами качения

Виды нагрузок:

Основные виды: направление (вектор направления), ее интенсивность, вибрация. Влияние этих сил на узел является одним из основных факторов работоспособности.
Радиальная – это направление усилия направленное перпендикулярно стержню, хорошо воспринимает такую нагрузку круглые тела качения.

Осевая – направленная вдоль стержня, должна компенсироваться и передаваться на внешнюю опору через упорный подшипник. Обычно упорные выполняются с горизонтально расположенными кольцами (обоймы), между которыми находятся определенного вида тела качения это мог быть шарики ролики, или тонкие ролики похожие на иглы.

Смешанная – этот вид усилия воспринимаемыми радиально-упорными кольцами, у которых тело качения расположены под углом к вращению, таким образом они могут воспринимать радиальные и осевые усилия. рис. 3

Рис.3. а. Радиальная направление, б – вертикальное направление, в – смешанный вид нагружения.

Нежелательные нагрузки

Одна из самых нежелательных – это возникновение перекоса во вращающемся стержне. От смещения оси возрастает интенсивности усилий по краям обоймы, что приводит к увеличению трения и выдавливанию смазки. Увеличение силы трения становится причиной нагрева, и как следствие, неисправность всего механизма.

Причины возникновения неисправности:

• Недостаток смазки в узлах трения, что приводит интенсивному износу увеличение зазоров между цепляющиеся деталями увеличение трения и нагрев;
• Изгиб вала от удара или перегрузки;
• Усталость металла, которая проявляется при постоянной работе;
• Смещение двух опор, которые расположены не в совмещенных корпусах;
• Большая длинна вала с постоянно действующей переменным усилием.

Максимальные перекос, с которым можно работать указывается в паспорте изделия, всё что больше является губительным для самого изделия и механизма.
Промышленность изготавливает специальные изделия, которые могут компенсировать значительное перекосы – это самоустанавливающиеся, а также сферические упорные роликовые.

Качество и точность изготовления деталей

Развитие отрасли металлургии и смежных направлений привело к созданию высокопрочных материалов в том числе легированных сталей,такой материал может выдерживать значительные усилия, что приводит к уменьшению габаритов деталей. При изготовлении таких деталей необходимо высокая точность и изобретение технологии изготовления. По этой причине к станкам на которых изготавливаются детали должны быть классом выше. Для таких изделий применяются конструкция, которая называются прецизионными есть такие и под размер подшипника 204 закрытого и открытого типов. Более подробную информацию о претензионных изделиях можно найти в справочниках или специальной литературе в них же указаны посадочные размеры под подшипник 204 и требования к ним.

Количество оборотов и вращения

Возможность интенсивности работы подшипников в узле зависит от температуры макс. нагрева. Выделяемое тепло зависит от многих факторов: величины нагрузки; скорости оборотов; отводом тепла; выбора правильной смазки; конструкцией узла.

Понятно, что для высоких оборотов необходимо малое трение. Если узел работает при радиальных направлениях, то лучше всего подойдет самоустанавливающийся из керамики, который может самостоятельно устранить незначительный перекос.

При смешанных усилиях претензионный радиально-упорный лучше. Из-за конструктивных особенностей эти изделия работать при смешанном нагружении на высоких скоростях не могут. В таких узлах применяются составные из радиальных и упорных, устанавливаемые на один вал в совмещенный узел.

Понятие о смазке, относительная вязкость

Качество пластических смазок определяется несколькими условиями: сохранение своих характеристик при заданных значениях; оптимальная вязкость при максимальной разрешенной температуре работы; температура затвердевания смазки и вытекания.

Если условия работы узла неизвестны, для примерного определения характеристик необходимой смазки используется коэффициент вязкости К. Этот коэффициент определяет отношение фактической вязкости n к номинальной n1. K = n/n1 мм2/с. Условно говоря отношение смазочных свойств при средних условиях работы и с максимально допустимой температурой.

Если температурные условия работы узла и его обороты известны, то примерный расчет вязкости можно узнать из специальных диаграмм. Диаграмма1 показываем зависимость вязкости от его оборотов, диаграмма 2 показывает нужную пластичность смазки от температуры узла.

Пример расчета с использованием таблицы

Возьмём внутренний диаметр вала d = 340 мм, который имеет наружный диаметр D = 420 мм.

По справочнику находим частоту вращения – это 500 об/мин. Тогда среднее значение определяется по формуле: dm = 0,5 (d + D), dm = 380 мм, по диаграмме находим пластичность v1 – 11 мм2/с.

Допустим опытным путем установлено, что рабочий нагрев узла 70 °C, по диаграмме 2 находится вязкость n -30 мм2/с.

Смазка от необходимой вязкости подбираются из справочников или каталога в указанием всех характеристик. Современные смазки отличаются не только свойствами, но и универсальностью, как пример одна из них

Пластичная смазка МС Blue

Замечательно себя показала пластичная для стандартных узлов МС Blue.
Характеристика смазки:
Универсальная смазка предназначена для узлов с работой в тяжелых условиях с переменными нагрузками. Нейтральное наполнители прекрасно защищает металл при работе в агрессивных и химических средах, с максимальной температурой до 200 ° С:

Универсальная смазка применяется:

• В узлах качения и скольжения с интенсивной переменной составляющей;
• В карданных передачах и зубчатых редукторах;
• Смазки подвижных штоков опорных стоек машин упорных стоек автомобилей

Из презентации производителя смазка тестировалась в европейских лабораториях в сравнении с ранее применявшимися смазочными материалами интенсивность усилия давалось до нагрева узла до 200° С. Подшипники в узлах со смазкой МС Blue имели условный пробег больше на 1000 км.

Рекомендуемые условия применения смазки в автомобилях при резком изменении амплитуды направления и силы, в бездорожье и при жарких условиях эксплуатации.

Химический состав держится в тайне производителям, но основной материал – литиевый компонент, отсюда и голубой цвет.

• Свойства смазки: Вязкости по – NLGI-2;
• Эталон – DIN 51502-KP2R-40;
• Разжижение до капли – 355° С;
• Цвет – голубой.

Необходимость правильной посадки

Работоспособность узла качения во многом зависит от точности посадок обойм на вал и гнездо корпуса. Натяг – это разница в диаметрах втулки и вала, по этой разнице определяется натяг, он может быть отрицательным и положительным. Ели диаметр вала больше втулки, то натяг положительный и наоборот. В свою очередь посадка зависит от режима работы, направление усилия, интенсивности, условия эксплуатации.

При выборе необходимо учитывать правильную установку внутренних и наружных колец, при этом должны выдерживаться условия:

• Не допускать перенатяг обойм, этим достигается обеспечение зазора между роликом и обоймой, который называется радиальным, это относится к внешней обойме и внутренней. Для примера рассмотрим размеры подшипника 204 и его чертеж;
• Постановка обойм с зазором для большинства посадок нежелательно т.к. возможен проворот одного из колец с задиром поверхности вала.

Выбор правильного зазора осуществляется по градационной системе посадок. Выбор необходимых диаметров под посадку применяется по отношению вал – обойма или обойма – отверстия в зависимости от размеров колец, например, размер 204 го подшипника может быть с натягом на вал или в гнездо.
Существуют натяги с зазором фиксирующую обоймы пружинами, ибо специальными стяжными муфтами. Подбор посадок выбирается по квалитетам, который регламентирует определенную разницу размеров при посадке и регламентируется ГОСТ 520-89.

Типоразмеры

Классифицируются изделия   по признакам:
– Прежде всего это форма тел качения;
– Направление усилия – радиальная, осевая, комбинированная;
– Количество рядов, они могут быть 1, 2, 4 рядными;
– Восприятие к перекосам – это самоустанавливающиеся и фиксирующимися обоймами.
Все серии подшипника 204 его размеры, характеристики цену рассмотрим ниже:

Серия 0000

Это обозначение имеет серия с радиальными однородными шариками, они просты в исполнении и дешевы, поэтому им отдается предпочтение если работает механизм в нормальных условиях.

Конструкция подшипника выполняется в разновидностях: с одной и с двумя защитными крышками. Защитные шайбы исполняются из металла или полимера. Отверстия под вал могут быть конические или цилиндрические.

Серия 1000

Сферические двухрядные самоустанавливающиеся.
Используется при радиальном направлении, но способен выдерживать усилие вдоль оси без превышения 20% от радиальной. Кольца этого типа работают с отклонением колец до 3% несносностью вала, или его загибом. Разновидностью типа 1000 является изделие 11000 с отверстием под классический конус 1:12, применяется такая конструкция для монтажа на конический вал без упора.

Серия 2000

Имеют короткие ролики, что позволяет воспринимать более мощные радиальные усилия, но они более чувствительны к перекосу вала, даже небольшой перекос от 0,5 до 1° может значительно снизить ресурс работоспособности.

Тип 3000

Двухрядные радиально-сферические, их отличие от конструкций с одинаковыми габаритами высокой грузоподъемностью в сравнении с другими сериями. Разновидность конструкции – 13000 с классическим конусом внутреннего кольца 1:12.

Тип 4000

Имеет удлиненные ролики, которые воспринимают чисто радиальное направление нагрузок, перекос колец недопустим. Классический вид показан на рисунке. Специальная конструкция изготавливается:

• с роликами в несколько рядов;
• без внутреннего кольца, сепараторов, внутреннего и наружного кольца.

6000 радиально-упорные.

Конструкция этих серий имеет скос одной из обойм, что позволяет им воспринимать одновременно силы радиальной и осевых направлений. Осевое восприятие зависит от угла между шариком и прямой по оси вращении. В отличие шарикоподшипников радиальной конструкции в этом изделии осевая составляющая компенсируется только в одном направлении, если необходимо компенсировать нагрузку с двух сторон, то применяется установка двух одинаковых с скосом обойм друг к другу.

Радиально-упорные 7000

Это изделие имеют конические ролики с соответствующим углом наклона обойм. Применяются при смешанных нагружениях.
Однорядные изделия универсальны для восприятия радиальной нагрузки, осевая воспринимается только направлением, с одной стороны. Для действующей осевой направляющей с двух сторон надевается такой-же, но в зеркальном расположении на другой конец вала. Если установлено два изделия в одно гнездо, один узел воспринимает усилие только в радиальном направлении.

Упорные 8000 и 9000

Выпускается упорные шариковые обозначением 8000, упорные роликовые серии 9000.
Подобная конструкция используются только для восприятия упорных нагрузок, при большей грузоподъёмности ниже скорость. Поэтому при больших скоростях вала лучше использовать конусные изделия.
Все серии подшипника 204 различны по размерам характеристикам и ценам, также различны в применении в зависимости от вида.

Обозначение

Обойм с диаметром отверстий от 10 до 495 мм включительно состоит из 7 знаков.
Все серии обозначаются одним стандартным размерным рядом точкой отсчета которой является внутренний диаметр 10 мм.
Порядок расположения цифр – справа налево. Нули, стоящие левее последней значащей цифры, опускаются. Это является точкой отсчета и обозначается двумя последними цифрами в ряду цифр (см картинку). Другие являются типоразмером в зависимости от диаметра.
Обозначение которые меньше 10 мм идут с шагом 1 мм в сторону уменьшения: 9 мм, 8 мм, 7 мм, ит., то есть, № изделия будет 209,208, 207. При 10 мм и выше участвуют уже 2 цифры: обозначение 20201 обозначает диаметр 12 мм, 20202 – 15 мм. 20203 – 17 мм. Остальные при последующем увеличении умножаются на 5. 20204 будет иметь внутренний диаметр – 4 х 5 = 20 мм. а – 20205 – 5 х 5 = 25 мм, и дальше с той же последовательностью.

Итак:

Внутренние диаметры от 10 до 20 мм обозначаются следующим образом:

• Внутренний диаметр втулки, мм ………….10-12-15-17;
• Обозначение …………………………………..00-01-02-03;
• Далее умножаем на 5 до 495 мм.,  после чего идет уже другое обозначение, которое будет рассмотрено в другом обозрении.
  3 и 7 цифры справа обозначают различия диаметров и ширины, цифры справедливы кроме маленьких до 10 мм. Эти значения определяют нагружение на изделие. Четвертая цифра справа – это тип, пятое и шестое место указывает н исполнение (наличие защитных устройств, дополнительные канавки для смазки, наклон наружных колец и другие необходимые данные для выбора в условиях работы, более подробно о них можно узнать в справочниках). Там же указаны различные виды подшипника 204 размеры и цены его которым его можно купить.

Корпусные изделия типа UCP, UCF, UCT, UCFL

Эти корпуса представляют из себя изделия с посадочной поверхностью под внешнее кольцо и фланцами крепления. Материал корпуса – это чугунное литье с обработкой поверхности под необходимый размерный ряд.
Так, например, корпуса ucf 204 и uc 204 имеют диаметр под внешнюю обойму одинаковую, но исполнение к внешнему креплению различное.

Корпусной подшипник ucp 204 размеры

Самоустанавливающийся узел изготовлен совместно с шариковым подшипником № 204 с защитным уплотнением и всё это смонтировано в чугунном литом корпусе крепления на «лапах» тип Р. Конструкция изделия однорядная, что успешно может применяться с несносностью в 3 °. А удлинённое внутреннее кольцо более надежно фиксирует конец вала во внутренней обойме. Ориентировочная цена изделия 400 руб. Размеры 204 подшипника можно посмотреть в таблице ниже.