Подшипники качения

     Уменьшение  радиальных размеров подшипников возможно как за счет минимизации размеров тел качения (игольчатые подшипники), так и за счет исключения из классической конструкции подшипника внутреннего  и наружного колец. Применяются  стандартные игольчатые подшипники, состоящие только из тел качения, расположенных в массивном сепараторе; нестандартные насыпные шарикоподшипники, в которых отсутствует сепаратор, роль внутреннего и наружного  колец таких подшипников выполняют  цапфа вала и неподвижная крышка корпуса, параметры твердости и  точности которых должны соответствовать  таким же параметрам колец стандартных  подшипников.

     В подшипниках качения смазка уменьшает  трение, шум, отводит тепло, защищает подшипник от коррозии, заполняет  зазоры в уплотнениях, обеспечивая  герметизацию подшипникового узла. Применяют  жидкие, консистентные и твердые  смазки.

     Жидкие  смазки используют при окружной скорости вала выше 10 м/с. Чаще всего применяют  минеральные масла: приборное МВП, индустриальное 12 (веретенное), индустриальное 20 и масла с антифрикционными присадками (дисульфит молибдена, графита).

     Консистентные смазки (густые мази) применяют при  окружной скорости вала до 10 м/с. Корпус подшипникового узла заполняют смазкой  в объеме 1/3 его свободного пространства. Наилучшими признаны литиевые смазки: Литол-24, Циатим-221, Циатим-201 и др. Они хорошо удерживаются в узлах трения и не требуют сложных уплотнений, их не рекомендуют применять при большом тепловыделении

     Твердые смазки используются в вакууме и  специальных средах (графит, дисульфит  молибдена, нитрат бора). При повышенных температурах (140 … 275 °С) возможно применение массивных сепараторов из самосмазывающихся пластмасс (Вилан, Тесам-4, фторопласты). Ресурс подшипника определяется временем до повреждения перемычек сепаратора. 
 
 
 
 
 
 

    Основные  типы подшипников  качения. 

ШАРИКОПОДШИПНИКИ  РАДИАЛЬНЫЕ ОДНОРЯДНЫЕ. 
 

    Наиболее  распространенный тип подшипников  качения. Широко применяются в узлах  самого различного оборудования, в том числе целлюлозно-бумажного (валики картонных и бумажных машин, электромоторы, насосы редукторы, конвейеры, сортировки и др.). Подшипники предназначены в основном для восприятия радиальных нагрузок, но способны воспринимать также двусторонние осевые нагрузки. Нередко применяются для чисто осевых нагрузок, особенно при больших числах оборотов, когда упорные подшипники не могут быть использованы. Допустимая осевая нагрузка на подшипник не должна превышать 70% от неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. При увеличенных радиальных зазорах осевая грузоподъемность подшипника увеличивается, так как в этом случае подшипники приобретают свойства радиально-упорных. Подшипники могут работать с перекосом внутреннего кольца по отношению к наружному не более 15—20°.

    Шарикоподшипники  однорядные изготовляются   со    стальными    штампованными    сепараторами из стали 10) или массивными точеными сепараторами из антифрикционных материалов из текстолита, дюралюминия (Д-1), бронзы (Бр. АЖМЦ), латуни (ЛС 59-1). В последние годы для изготовления массивных сепараторов применяют также полиамидные смолы. Подшипники высокого класса точности с массивными точеными сепараторами (иногда облегченной конструкции), центрируемыми по бортам наружного кольца при эффективных режимах смазки, могут работать на скоростях вращения выше предельных, указанных в каталогах.

    Шарикоподшипники  радиальные однорядные имеют следующие  конструктивные разновидности: с одной  защитной шайбой; с двумя защитными  шайбами; с канавной на наружном кольце и установочным кольцом; с установочным кольцом и защитной шайбой; с односторонним и двусторонним уплотнением; с канавкой для ввода шариков без сепаратора. 

    Подшипники  с одной защитной шайбой. 

    Изготовляются только со штампованными сепараторами. Применять их на повышенных скоростях  не рекомендуется. Предназначены такие  подшипники в основном для работы на консистентных смазках. Защитная металлическая шайба, запрессованная в канавку наружного кольца подшипника, удерживает смазку в подшипнике лишь с одной стороны. С другой стороны смазка, заложенная в подшипник, ограничивается уплотнением, предусмотренным в узле, или крышкой. Образующееся свободное пространство (объем) частично заполняется смазкой, выбранной для конкретных условий работы. Подшипники такой конструкции можно в любое время осмотреть (со стороны уплотнения или крышки) и в процессе работы добавить смазочный материал. 

    Подшипники  с двумя защитными  шайбами. 

    Имеют те же сепараторы и те же скоростные характеристики, что и подшипники с одной защитной шайбой, однако рабочей консистентной смазкой, закладываемой между шайбами, их заполняют при сборке на подшипниковом заводе. Применять такие подшипники весьма выгодно в тех случаях, когда уплотнение нельзя выполнить непосредственно в узле. В этом случае конструкция упрощается и узел в целом меньше весит.

    Осматривать внутренние детали подшипника (сепаратор, шарики, беговые дорожки) в период его работы нельзя. 

    Подшипники  с канавкой на наружном кольце. 

    При помощи разрезного установочного кольца, которое входит в канавку на наружном кольце, подшипник можно зафиксировать в корпусе без упора наружного кольца в опорные заплечики корпуса или направляющие крышек. Однако воспринимать сколько-нибудь значительные осевые нагрузки установочные кольца не могут, поэтому такие подшипники рекомендуется применять главным образом для восприятия радиальных нагрузок. Применение установочных колец упрощает конструкцию, сокращает габариты узлов и позволяет призводить сквозную расточку отверстий корпусов. 

    Подшипники  с односторонним  и двусторонним уплотнением. 

    Наибольшее  распространение получили подшипники с двусторонним уплотнением. Уплотнение состоит из резиновой мембраны. Подшипники с таким уплотнением отличаются достаточной герметичностью, поэтому вытекание закладываемой на подшипниковом заводе смазки и попадание в нее посторонних частиц, как правило, исключается. Изготовляются такие подшипники преимущественно с массивными точеными сепараторами из текстолита или бронзы. Несмотря на то, что уплотнение в таких подшипниках контактного типа, они могут работать при повышенной скорости вращения.

    Подшипники  с односторонним и двусторонним уплотнением применяются в первую очередь в таких узлах, как опоры электродвигателей, где интенсивное выделение щеточной пыли может быстро выводить из строя подшипники других типов. 

    Подшипники  с канавкой для  ввода шариков  без сепаратора. 

    Отличаются  от подшипников нормальной конструкции тем, что в бортах колец имеются профрезерованные канавки, через которые (когда они поставлены друг против друга) вставляются шарики. Так как шариков в таком подшипнике размещается больше, чем в подшипнике с сепаратором, эти подшипники обладают повышенной грузоподъемностью. Они предназначаются в основном для работы при малых скоростях вращения, вследствие повышенного трения между соприкасающимися телами качения. В узлах, где действуют осевые нагрузки, применять их не рекомендуется, так как под действием осевых сил шарики могут сместиться с оси дорожек качения.

    Конструктивной  разновидностью этого типа могут  быть подшипники с канавкой для вставления шариков и с защитными шайбами.

    Перечисленные бессепараторные подшипники с увеличенным  количеством шариков могут применяться  в сушильных камерах (без смазки), в узлах с качательным движением, в механизмах управления и др. 

    ШАРИКОВЫЕ РАДИАЛЬНЫЕ ДВУРЯДНЫЕ  СФЕРИЧЕСКИЕ ПОДШИПНИКИ. 

    Широко  применяются в общем машиностроении и в целлюлозно-бумажном оборудовании. Подшипник имеет два ряда шариков, однако грузоподъемность его меньше, чем у равногабаритного однорядного.

    Предназначаются для восприятия в основном радиальных нагрузок, но способны воспринимать и  одновременно действующие осевые нагрузки, которые не должны превышать 20% величины неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.

    При осевой нагрузке фактически работает только один ряд шариков.

    Величина  допустимого угла перекоса оси внутреннего кольца относительно оси наружного кольца, которая может образоваться  при  прогибе (изгибе) вала или вследствие технологических неточностей обработки и сборки, допустима в пределах 3°.

    Подшипники  этого типа изготовляются обычно со штампованными более крупных  размеров с массивными сепараторами трех разновидностей: с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца, с  коническим отверстием и комплектно с закрепительной втулкой.

    Подшипник с коническим отверстием можно устанавливать непосредственно на коническую шейку вала или при помощи закрепительной втулки, закрепительной гайки и стопорной шайбы на гладкие многоопорные валы трансмиссионного типа (без заплечиков).

    Область применения: трансмиссионные валы, транспортеры, вентиляторы, шнеки, ролики слешера и малонагруженные валики различных частей машин. 

    РОЛИКОВЫЕ РАДИАЛЬНЫЕ ПОДШИПНИКИ С КОРОТКИМИ  ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ  РОЛИКАМИ. 

    Роликоподшипник с короткими цилиндрическими роликами применяется, как правило, для восприятия радиальных нагрузок. Обладает большей грузоподъемностью (в 1,7 раза) по сравнению с шариковым радиальным однорядным подшипником тех же габаритных размеров. Объясняется это линейной поверхностью контакта роликов с кольцами. Подшипник может изготовляться с массивными сепараторами на заклепках, с беззаклепочными массивными сепараторами и штампованными сепараторами. Большая часть стандартных подшипников изготовляется с массивными сепараторами из латуни и со штампованными сепараторами из стальной ленты. В ответственных узлах подшипники со штампованными сепараторами, как правило, не применяются.

    Роликоподшипники  с короткими цилиндрическими роликами — подшипники разъемного типа, удобные в монтаже и демонтаже. В фиксирующих вал опорах такие подшипники устанавливают в комбинации с шариковыми радиальными, радиально-упорными или  упорными подшипниками, причем в этом случае вместе они способны воспринимать значительные радиальные и осевые нагрузки.

    Подшипники  с короткими цилиндрическими  роликами обладают наименьшим коэффициентом трения по сравнению с другими типами роликоподшипников. Освоены и выпускаются многие конструктивные разновидности этих подшипников: мелких, средних размеров, крупногабаритные и особокрупногабаритные; всех классов точности, в том числе прецизионные и высокоскоростные.

    В оборудовании целлюлозно-бумажных предприятий наиболее широко применяются две основные конструкции подшипников с короткими цилиндрическими роликами: с безбортовым наружным кольцом и с безбортовым внутренним кольцом. 

    РОЛИКОВЫЕ  РАДИАЛЬНЫЕ  ПОДШИПНИКИ С ДЛИННЫМИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ  РОЛИКАМИ. 

    Применяются данные подшипники только для восприятия радиальных нагрузок. Изготовляются нескольких конструктивных разновидностей: комплектные (с обоими кольцами), с одним кольцом и без колец. В комплектном подшипнике одно кольцо может иметь борта. Длинные ролики изготовляют в большинстве случаев с цапфами на торцах, которыми они закрепляются в отверстиях боковых сепараторных шайб. Сепараторы преимущественно стальные штампованные на распорках. Наружные кольца некоторых подшипников имеют отверстия для смазки. Несколько типоразмеров изготовляется с массивными латунными сепараторами.

    Роликоподшипники  с длинными цилиндрическими роликами в опорах, где требуется высокая точность, не применяются. Они могут успешно работать при больших радиальных нагрузках и невысоком числе оборотов. Твердость длинных цилиндрических роликов на 5—13 единиц ниже твердости колец, которые соответствуют 61—63 единицам по шкале RC. Указанные механические свойства роликов и колец необходимо учитывать прежде всего в тех случаях, когда применяются некомплектные подшипники и роль колец выполняет вал или корпус.

    Область применения таких подшипников очень  ограничена. Известно применение  в  узлах отдельных механизмов, например в опорах клеильных прессов (рифленые валы) гофрагрегата. 

    ИГОЛЬЧАТЫЕ  РАДИАЛЬНЫЕ РОЛИКОПОДШИПНИКИ. 

    Подшипники  применяются только для восприятия радиальных нагрузок. При сравнительно малом габарите в диаметральном направлении подшипники обладают повышенной грузоподъемностью. Иголки, длина которых значительно превышает их диаметр, не могут изготовляться с такой же высокой точностью, как короткие цилиндрические ролики; их положение в работающем подшипнике не выправляется существенно бортиками кольца, поэтому иглы имеют тенденцию к перекосам относительно оси вала (кольца). Трение в игольчатых подшипниках в несколько раз превышает трение в других типах роликоподшипников, а если учесть, что в ненагруженной зоне иглы не вращаются, то игольчатый подшипник получает частично свойства подшипника скольжения.

    В игольчатых подшипниках важно учитывать суммарный межигольный окружной и радиальный зазоры. При небольшом числе оборотов или качательном движении суммарный межигольный окружной зазор может достигать 0,5—0,6 диаметра иглы. При высоких скоростях вращения и при малых размерах игл он рекомендуется 0,5 мм (по диаметру центра игл). Что касается радиальных зазоров, то при колебательном движении или скорости вращения до 1 м/сек рекомендуется меньшая величина зазора, а для более высоких чисел оборотов — большая.