Классификация подшипников с описанием плюсов и минусов

Разработана разветвленная классификация подшипников, помогающая производителям, реализующим компаниям, пользователям точно определять вид требуемых узлов. Они отличаются по назначению, конструкции, размеру и целому ряду технических характеристик. При покупке или использовании необходимо учитывать свойства и параметры деталей.

Все подшипники принято делить на две основные категории: качения и скольжения. Обе группы имеют различия как в строении конструкции, так и в выполняемых функциях. Первая категория применяется чаще по двум причинам: части узла двигаются с меньшим сопротивлением и поэтому снижают силу трения. Такой принцип работы подходит для механизмов с небольшими частотами вращения. Каждая из категорий делится на виды, также обладающими техническими особенностями: размерами обоих колец, внешнего и внутреннего, материалом изготовления, диаметрами отверстий.

Рассмотрим более подробно каждую из категорий, остановимся на строении, характеристиках, а также преимуществах и недостатках деталей.

Виды и особенности подшипников качения

Узлы этой категории отличаются прочностью и невысокой степенью износа, и при регулярном уходе, который заключается в чистке и смазывании, имеют длительный срок эксплуатации. Благодаря этим качествам подшипники используют в машиностроении с целью поддержки в правильном положении или направлении вращающегося вала.

Конструкция представляет собой два кольца, между которыми заключены тела вращения: ролики, шарики, иглы. В центре – круглое отверстие, место оси, куда помещают часть опоры. Внутреннее кольцо оснащено бортиками, которые не позволяют двигающимся элементам выскальзывать за пределы конструкции. Сепараторы или специальные металлические ячейки также удерживают ролики или шарики на местах, предотвращают их смещение и снижают трение. Внешнее кольцо, как и внутреннее, имеет дорожки качения.

Почему выбирают подшипники качения?

• Невысокая сила трения. Она защищает металл от сильного нагревания, соответственно, и от быстрого износа. Благодаря этому качеству удается избегать частой замены как самих деталей, так и вращающегося вала.
• Материал изготовления. Часто при производстве узлов используют прочную, но недорогую сталь с примесью цветных металлов. В результате можно удерживать себестоимость продукции в экономичных рамках.
• Невысокая цена. Российские подшипники, изготовленные по стандартам ГОСТ, вполне доступны для отечественных машиностроительных предприятий. Их можно приобрести в оптовых компаниях или интернет-магазинах. Дороже стоят детали больших размеров или нестандартные узлы, выполненные по чертежам заказчика.
• Взаимозаменяемость. Если узел вышел из строя, можно легко отыскать такую же модель или немного отличающийся характеристиками аналог.
• Отличная несущая способность. Распределение нагрузки по ширине кольца способствует увеличению эксплуатационного срока.
• Экономия смазочных средств. Утечка жидкости происходит крайне редко, при условии, если в систему проник песок, ржавчина или влага. Еще одна причина – нарушение целостности или быстрый износ уплотнительных колец.
• Небольшие осевые размеры. Широкий размерный диапазон увеличивает количество потребителей.

К недостаткам подшипников качения относят хрупкость в условиях вибраций и сильных ударов. Например, узел автомобиля может выйти из строя из-за передвижения по ямам на большой скорости. Вибрация от разболтанной оси также приводит к поломке. Минусом считают и увеличивающий нагрузку диаметр точки прикрепления – по размеру он больше, чем у подшипника скольжения. Третий недостаток – возможность использования узла на низких оборотах, большая скорость вращения им противопоказана.

Виды и особенности подшипников скольжения

Они отличаются конструкцией: внутреннее кольцо скользит по внешнему, а не катится посредством роликов, как это происходит у подшипников качения. За счет этого увеличивается площадь и сила трения. Условием эксплуатации считается достаточное количество смазочного вещества, без которого происходит нагрев металла и преждевременный выход из строя.

Для снижения коэффициента трения внутреннюю втулку изготавливают из металла с антифрикционными свойствами. Стальной корпус фиксируют плотно на внутреннем кольце, оставляя небольшой зазор для смазки, которая должна поступать в автоматическом режиме. Количество смазочного материала зависит от показателей расхода, температуры и давления.

По степени трения подшипники скольжения делят на сухие, газодинамические, гидродинамические и граничные. Первые изнашиваются быстрее остальных.

Смазочное средство выполняет несколько функций, которые также влияют на износостойкость подшипников. Оно охлаждает металл и защищает его от нагрева, предотвращает загрязнение и появление ржавчины, снижает силу трения.

Важен и тип смазки, которая бывает сухой, пластичной, газовой или классической влажной. Редко применяется инновационный материал из пористого металла, пропитанного сухим средством. Более востребованы гидростатические и гидродинамические подшипники. У первой группы уровень смазки контролируется извне, у второй подача срабатывает автоматически, при снижении давления.

По особенностям конструкции подшипники делятся на сферические, линейные и упорные. Последние используют с осевыми нагрузками.

Какие достоинства у подшипников скольжения?

• Надежность при высоких скоростях, так как шарики не выскакивают из структуры узлов на больших оборотах. В связи с этим изделия подходят для производства механизмов в самолетостроении, изготовления турбин и пр.
• Минимальные радиальные размеры.
• Большая площадь соприкосновения. Наряду с наличием толстого слоя масла она защищает от вибраций.
• Взаимодействие с коленчатым валом. Изделие фиксируют на его шейке для передачи крутящего момента.

Недостатком считают большую силу трения, которая увеличивается при больших скоростях или в момент пуска. Из-за нагрева характеристики металла меняются: происходит стирание материала, появляются трещины. В результате износ детали происходит быстрее, и замена требуется чаще, чем у подшипников качения. Увеличен и расход смазочного средства, которое регулярно требуется пополнять вручную или автоматически.

Наиболее востребованные виды подшипников

Внутри двух больших категорий подшипников есть менее общие группы. К ним относятся изделия следующих классов:

• Шариковые, состоящие из двух металлических колец и шариков, распределенных по ячейкам.
• Упорные шариковые, действующие на основе осевой нагрузки.
• Упорные роликовые, в которых вместо шариков используются ролики.
• Роликовые цилиндрические, отличающиеся устойчивостью и большой площадью соприкосновения.
• Роликовые конические, в которых тела качения имеют форму конусов.
• Двухрядные самоустанавливающиеся, способные при сдвигах и перекосах возвращаться в прежнюю форму.
• Игольчатые, с очень узкими роликами, требующие большого количества смазки.

Шариковые подшипники имеют простую конструкцию, надежны, долговечны, имеют невысокую силу трения. Их не нужно постоянно смазывать, они отлично функционируют на малых скоростях и имеют низкую цену. Из минусов – не подходят для высоких оборотов и радиальных нагрузок.

Упорные шариковые изделия производят по ГОСТ 7872-89. Они бываю одно- и двухрядными, работают при осевой нагрузке. Просты в установке, но быстро выходят из строя при больших оборотах.

Однорядные и двухрядные цилиндрические виды применяют, когда необходима большая грузоподъемность. Они обладают высокой жесткостью и могут производиться в минимальных размерах. К недостаткам относят чуткость к сдвигам и высоким скоростям.

У роликовых конических исключено проскальзывание элементов во время движения, эффективно распределено напряжение, они подходят для обоих видов нагрузки – осевой и радиальной. Но производство их ограничено, поэтому цена довольно высокая.

Самоустанавливающиеся изделия быстро выравниваются и подходят для длительной эксплуатации, но имеют неразъемную конструкцию и не работают при осевых нагрузках.

Игольчатые подшипники износоустойчивы и способны работать при больших скоростях, но чутко реагируют на перекосы.

При выборе того или иного вида подшипников нужно ориентироваться не только на параметры и технические характеристики изделий, но и на качество материала и сборки.