Классификация подшипников: виды подшипников и их названия

Конструкции узлов могут различаться в зависимости от особенностей, показателей, технических характеристик и назначения. Знать об этих различиях нужно не только производителю, но и пользователю. В статье мы расскажем о классификации подшипников – какие виды деталей бывают (качение, скольжение, роликовые, открытого и закрытого типа) и их назначение.

Основные разновидности и сравнительная таблица

Первое, что нужно различать, это две большие категории – качение и скольжение. Именно они разделяют все запчасти на две группы. Первые используются чаще, потому что у них меньше сопротивление и, соответственно, сила трения. Они необходимы при небольших частотах вращения.

Затем эти подвиды делятся на еще более мелкие ответвления, характеризующиеся качествами и отличиями по назначению.

Также они все отличаются по размерам внутреннего и внешнего кольца, по диаметру отверстия и внутренних шариков, по материалу изготовления. Представим картинку, на которой изображено, как классифицируются изделия:

Качения: рабочие характеристики, достоинства и недостатки

Более инновационные разработки, которые на данный момент используются повсеместно для поддержания и направления вращающегося вала. Они имеют невысокую степень износа, поэтому в машиностроении считается, что это один из самых прочных узлов при условии правильной эксплуатации – регулярном очищении и смазывании.

Обычная структура состоит из двух колец и тел вращения. Они могут быть различные – иглы, шарики  ролики. От этого зависит классификация подшипников качения и их степень точности. Различают:

• шарикоподшипники;

• роликоподшипники;

• игольчатые.

Для начала рассмотрим достоинства и недостатки указанного типа узлов.

Плюсы:

• Невысокая стоимость. Цена на них небольшая, благодаря высокой конкуренции и широкого производства. При этом можно купить изделия как отечественного производства, так и зарубежного. В России производится много качественного оборудования, поэтому российское машиностроение применяет их. Для их изготовления используются строгие стандарты ГОСТ. приобрести их можно как в обычном магазине, так и через интернет. Для особенных размеров и назначений можно заказать крупную или нестандартную запчасть.

• Низкая сила трения. Это самый основной плюс, благодаря нему не происходит большого нагревания металла. Это же качество предопределяет длительный износ. Износостойкое оборудование не требует частых замен, а также не может привести к поломки вращающегося вала.

• Широкий ассортимент и взаимозаменяемость. Если все же изделие сломалось, то его нетрудно заменить на аналог.

• При изготовлении используются доступные материалы, в том числе добавляется небольшая часть цветных металлов. Поэтому себистоимость очень невысокая.

• В процессе эксплуатации не требуется большого количества смазочных жидкостей. Их утечка в основном происходит только при нарушении целостности уплотнительных колец, а также при попадании в систему влаги и мелких частиц мусора – песка, грязи, ржавчины.

• Хорошая несущая способность на ширину кольца. Это также способствует сохранению изделия.

• Есть небольшие осевые размеры.

Недостатки:

• Радиальный диаметр точки прикрепления детали больше, чем у узлов скольжения. Это увеличивает нагрузку на тело.

• Основные неполадки случаются из-за повышенной восприимчивости к ударам и сильным вибрациям. Конструкция может сломаться (применимо к автомобилестроению), если при езде часто попадать в ямы на высокой скорости, а также при разболтанной оси и осевых механизмов, которые дают вибрирующие движения.

• Большая применимость к низким оборотам. При большой скорости вращения могут появиться неполадки.

Классификация подшипников качения по размерам, таблица

При выборе изделия используются номера, они все прописаны в соответствующих нормативных документах, но для удобства пользователей мы свели их в одну картинку:

Если вы не знаете порядкового обозначения, то вам понадобится измерить или узнать следующие показатели – диаметры внутреннего и внешнего колец, а также ширину детали.

Чаще случается обратная ситуация. В автосервисе или ином сервисном центре при ремонте вам говорят, что необходим узел с определенным названием. Чтобы узнать, что именно от вас хотят, можно свериться с приведенной таблицей.

Например, какой вид подшипника обозначается цифрой 6? Это тот, у которого внутренний диаметр равен 6 мм, а внешний – 19 мм. Стандартная ширина – 6 мм.

Рабочие характеристики и строение

Форма изделия полностью правильная, круглая. В центре – отверстие. Это место оси, туда может помещаться часть опоры. От правильного подбора зависит то, насколько плотно будет стоять узел.

Это и есть внутреннее кольцо. На ней есть дорожка качения, то есть бортики, благодаря которым остальные элементы не покинут определенного места и будут двигаться вдоль них.

Затем идут сепараторы. Это ячейки из металла, оправа для шариков или роликов. Они направляют их, а также удерживают на своих местах. Без них тела качения сместились бы в одну сторону, начали бы наезжать друг на друга, что увеличило бы трение и привело бы к неравномерному распределению нагрузки на опору. При изготовлении нужно особенное внимание уделить качеству сепараторов. Их разрушение приводит к полной поломке опорного подшипника любого вида. Обычно их изготавливают путем штамповки листового металла. Сталь предварительно обрабатывают от коррозии, а также проверяют на прочность.

Далее следует внешнее кольцо. На нем также внутри есть дорожки качения, то есть рифление, согласно которому происходит переход тел из одной ячейки в другую.

Посмотрим изображение этой разновидности узла:

Скольжение: рабочие характеристики, достоинства и недостатки

Их конструкция отличается от качения, потому что фактически две основные части (кольца) не катятся на роликах, а скользят друг по другу. Результат – увеличенная площадь трения, что, соответственно, делает эту силу намного больше. Это основной минус, который закреплен за изделием. Если будет недостаточное количество смазывающего вещества, то металл будет нагреваться, что может привести к поломке.

Рассмотрим достоинства и недостатки изделия.

Плюсы:

• При большой скорости вращения они очень надежны, поэтому их применяют для турбин, самолетостроения и прочих важных областях. Это обеспечивается тем, что тело качения (шарик) не может выскочить из системы при больших оборотах. Фактически это очень примитивная конструкция, а чем она проще, тем меньше может случиться неисправностей.

• Большая площадь соприкасающейся поверхности приводит к тому, что на нее мало действуют вибрации. Это также обеспечивается плотным слоем масла. Такая прослойка делает любые удары и вибрационные вмешательства фактически не ощутимыми.

• Малые радиальные размеры.

• Отлично сочетается с коленчатым валом, крепится на его шейку и передает крутящий момент.

Есть и недостатки:

• Проигрывает в классификации подшипников по виду трения, потому что механизм сильно трется, особенно при пуске или небольших скоростях. Металл нагревается, теряются его качества, он может начать трескаться или стираться.

• Износ выше, чем у узла качения, чаще требуются замены.

• Для функционирования необходимо постоянно пополнять смазку. Это может быть либо автоматическое подведение, либо вручную.

Рабочие характеристики и строение

Внутренняя втулка, то есть кольцо меньшего диаметра, обычно создается из материала, обладающего антифрикционными свойствами. У них низкий коэффициент трения, что частично устраняет проблему всех механизмов скольжения. Корпус же создается из стали. Он плотно насаживается на втулку. Небольшой зазор между ними предназначен для того, чтобы туда поступала смазка. Система предполагает автоматическую подачу. Слой этой жидкости определяется в зависимости от показателей давления, температуры и фактического расхода.

По типу подшипников скольжения и их применению можно определить степень трения:

• сухое;

• граничное;

• гидродинамическое;

• газодинамическое.

Первые наиболее подвержены скорому износу. Также следует учесть, что при ряде действий, например, при запуске или выключении, при медленном вращении, все изделия относятся ко второй разновидности, то есть находятся на предельных возможностях.

На долговечность узла влияют не только условия эксплуатации, но и характер используемого смазочного вещества. Его функции в следующем:

• охлаждение, потому что при движении образуется тепло, а при его избытке могут пострадать все рядом находящиеся металлические запчасти;

• снятие силы трения;

• защита детали от влияния извне – негативно могут отразиться не только частицы пыли и другие загрязнения, но и влага;

• предотвращение ржавления.

Еще одна классификация – на виды упорных подшипников скольжения по используемой смазки. Она может быть сухой, классической влажной, газовой или пластичной. Наиболее инновационная разработка – это использование пористого металла. Такой материал имеет поры. Он как-бы пропитан сухим веществом, которое меняет свое агрегатное состояние при нагреве. С первых движений при разогреве конструкции из небольших отверстий в металлическом корпусе ли во втулке начинает сочиться жидкость. После работы происходит остывание, вместе с этим смазка снова принимает порошкообразное состояние.

Посмотрим изображение изделия:

Но предложенная структура с порошком, меняющим свои свойства при нагреве, – скорее исключение из правил. Это трудное устройство, для которого необходимо применять дорогостоящие материалы. Классикой считаются два другие подвида. Виды подшипников скольжения и их назначение, применение, в зависимости от подачи смазывающего вещества:

• гидростатические – поддерживать уровень жидкости нужно извне, в механизм поступает запрос о низком ее количестве, он реализуется другими конструкциями;

• гидродинамические – более современные и самобытные, их отличительный признак – они сами по мере вращения контролируют давление, когда оно становится ниже, чем должно быть, то насос автоматически срабатывает, емкость, подведенная снаружи, начинает сжиматься, перенося необходимое количество смазки.

И последняя классификация является определением конструктивных особенностей. Корпус может вращаться вокруг разных втулок. Подшипники могут быть:

• Сферические. Сфера внутри имеет значительные отклонения от плоскости, поэтому разрешен перекос в процессе движения. Но эффективность будет утверждена только при небольших скоростях. При высоких обязательно нужна крепкая опора.

• Упорные. Они воспринимают только осевые нагрузки.

• Линейные. Этот тип подшипников устанавливается в вентиляторах и других системах, где нужно классическое вращение по кругу.

Теперь рассмотрим менее общие классификации изделий.

Шариковые

Шарикоподшипники – самый древний, но до настоящего момента часто употребляемый подвид. Они состоят из двух колец – внешнего и внутреннего – и шариков из металла. Каждый из них находится в ячейке, сепараторе, который предопределяет их местонахождение и то, что они не будут соприкасаться.

Плюсы:

• надежность из-за простоты конструкции;

• долговечность;

• низкая сила трения;

• хорошая работа на малых оборотах и скоростях;

• нет необходимости в постоянной смазке

• низкая цена.

Минусы:

• нельзя применять при больших радиальных нагрузках;

• плохо справляется с высокими оборотами рабочего вала.

Упорные шариковые

Изготавливаются по ГОСТ 7872–89. Начинают работать при действии осевой нагрузки, то есть совсем не подходят для радиальных. Они имеют очень низкую скорость вращения. Используют однорядные и двухрядные, в зависимости от того, в какое направление будут вращаться элементы, если в двух, то лучше сделать второй вариант.

Плюсы:

• Простота установки. Запрессовка происходит отдельно внутреннего и внешнего кольца.

• Есть двойная разновидность, когда появляется третий круг, он придает стабильности движениям.

Минус один – ломается при больших оборотах.

Упорные роликовые

Еще один вид подшипников, их названия и параметры мы видим на картинке:

Предназначены для осевых нагрузок, как и все конструкции на роликах. Между двумя кольцами есть тела вращения, которые находятся в сепараторах. Есть две разновидности, в зависимости от формы этих элементов, рассмотрим подвиды.

Роликовые цилиндрические

Ролики имеют форму цилиндра. Они устойчивые и очень плотные, за счет того, что держатся устойчиво на своем месте и предлагают большую долю соприкасающейся поверхности, в отличие от шарикоподшипников, они работают с крупногабаритными деталями.

Плюсы:

• Максимальная грузоподъемность.

• Широкий ассортимент – бывают однорядные и двухрядные.

• Высокая жесткость.

• Возможность изготовления в очень небольших размерах.

Минусы:

• Заметно реагируют на сдвиги.

• Плохо приспособлены к высоким скоростям.

Роликовые конические

Аналог предыдущим, но имеет тела катания не цилиндры, а конусы. Это очень практичная конструкция, применяется пока редк. Ее преимущества:

• При движении нет проскальзывания элементов.

• Они могут воспринимать одновременно и радиальную и осевую нагрузку.

• Стабильное положение роликов, без сдвигов.

• Эффективное распределение напряжений.

Недостаток в основном в цене, потому что конструкция еще не очень обширно производится.

Двухрядные самоустанавливающиеся

Это неразъемная конструкция, которая состоит из прикрепленных ко внутренней втулке двух рядов шариков. Особенность в том, что при небольших перекосах и сдвигах, тела вращения восстанавливаются на свои места, так как по краям их ограничивают желобки.  

Достоинства:

• Способность выравниваться.

• Хорошо справляется с радиальными воздействиями.

• Длительная эксплуатация.

Недостатки:

• Небольшой угол контакта.

• Не подходит для осевых нагрузок.

• Неудобство неразъемного монтажа.

Игольчатые

По сути это те же ролики, но очень узкие. Из-за своего малого диаметра они называются иглами. Основная структура такая же, только вместо сепараторов используется просто плотная пригонка тел катания и много смазки.

Плюсы:

• Низкая сила трения и энергозатраты.

• Работает при больших скоростях вала.

• Малый износ.

Минусы:

• высокие требования к коаксиальности элементов узла;

• любой перекос, удар приведут к поломке.

В статье мы рассказали, какие виды и размеры шариковых подшипников существуют, показали фото. Ориентируйтесь на цену и качество изделия при покупке.