Введение
Сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции
Подшипник является опорным кинематическим механизмом, предназначенным для определения взаимного расположения подвижных частей механической конструкции и обеспечения их эффективного перемещения относительно друг друга.
Подшипники обеспечивают опорное положение вращающемуся валу механизма. Одновременно с этим, подшипники выполняют функцию восприятия и распределения радиальных и осевых нагрузок, являющихся следствием приложенных к валу механических усилий с последующей передачей их на корпус всей машины. Эти свойства подшипника позволяют валу быть зафиксированным в нужном положении с одновременным беспрепятственным вращением вокруг собственной оси.
В зависимости от характера трения, подшипники подразделяются на два вида:
Подшипники скольжения
Подшипником скольжения называется механизм, обеспечивающий опорное положение вращающемуся валу.
К основным частям подшипников скольжения относятся втулка (вкладыш) изготовленная из материала с антифрикционными свойствами, а также вал, выполненный из закаленной стали.
Отличные несущие свойства подшипника скольжения обусловлены наличием между валом и примыкающими к нему вкладышами поступающего под давлением тонкого слоя смазочного материала с вариантами различной консистенции: жидкой, газообразной, вязкой.
Подшипники качения
Подшипником качения называется механизм, входящий в состав опорной части вала. В конструкции такого подшипника присутствуют два кольца, между которыми располагается сепаратор, разделяющий подвижные шарики либо ролики.
Функционирование этого вида подшипников необходимо для сведения к минимуму трения при качении. Конструктивно подшипники качения представляют собой цельную систему, образованную двумя кольцами и расположенными между этими кольцами роликами или шариками (тела качения) с разделяющим их сепаратором, наличие которого обуславливает равноудаленное местоположение тел качения, а также направление движения.
На кольцах подшипников различной конструкции, как правило, имеются желоба, которые ещё называют дорожками качения. По этим направляющим элементам шарики или ролики движутся при работе подшипника.
Классификация подшипников скольжения
Подшипники скольжения подразделяются на несколько видов:
Радиальные – воспринимают радиальную нагрузку. Отличительной особенностью этих подшипников является скольжение оси вала (цапфы) относительно поверхности самого подшипника.
Самоустанавливающиеся – изготавливаются с разъемной и неразъемной частью конструкции. Отличительной особенностью этого вида является наличие шаровой опорной поверхности у втулки (вкладыша).
Опорные или как их ещё называют «подпятники» – предназначены для дополнительной поддержки осей и валов во время вращения при воздействии осевой нагрузки (направленной вдоль оси вращения). Конструкция пяты может быть плоской, кольцевой или гребенчатой.
Классификация подшипников качения
Подшипники качения, в зависимости от способа восприятия нагрузки, бывают радиальными, упорными, радиально-упорными или упорно-радиальными.
Радиальные – устойчивы к радиальной нагрузке. Вектор силы при радиальной нагрузке направлен перпендикулярно геометрической оси вращающегося вала.
Упорные – предназначены для противодействия осевой нагрузке. Устанавливаются только на вертикальных валах, вращающихся с небольшими угловыми скоростями.
Радиально-упорные или упорно-радиальные – устанавливаются для снижения воздействующих одновременно радиальных и осевых нагрузок. Упорно-радиальные подшипники устанавливаются в случае, когда осевая нагрузка значительно больше радиальной.
Для того, чтобы успешно разбираться в подшипниках, требуется понимать их классификацию. Как и любой мало-мальски распространенный предмет (а подшипники есть везде, по сути), подшипники обладают свойствами и характеристиками.
По типу тел качения подшипники делятся на подшипники качения, подшипники скольжения и подшипники линейного перемещения.
В свою очередь подшипники качения подразделяются на шариковые, роликовые и комбинированные.
Как и следует из названия, в роли тел качения у шарикового подшипника выступают шарики, у роликового – соответственно ролики, а комбинированные подшипники несут в себе и те, и другие тела качения.
С подшипниками скольжения проще – тел качения у них нет вовсе. К ним относятся, прежде всего, втулки (в том числе сухого смазывания) и т.н. шарнирные подшипники. В русской документации встречается аббревиатура ШС – это про подшипники скольжения.
Подшипники линейного перемещения это подшипники с совершенно другим принципом работы. Если для обычного подшипника характерны жесткая посадка на вал (и/или в корпус) и вращение собственно вокруг вала, то для подшипников линейного перемещения характерно движение вдоль направляющей, будь то вал или рельс.
Далее следует классификация по принципу работы подшипника.
Подшипники, которые могут нести только радиальную нагрузку, т.е. перпендикулярно валу, называются радиальными.
Подшипники, которые могут нести только осевую нагрузку, т.е. вдоль вала, называются опорными или упорными. Лучше всего использовать определение упорные, т.к. существует тип подшипников, называемый «опорные ролики» - у них другой принцип
Подшипники, которые могут нести и радиальную и осевую нагрузку, называются радиально-упорными. В случае, если это роликовый подшипник, существует термин «конический роликовый подшипник» или просто «коничка». Видимо это название произошло из особенности конструкции этих подшипников – они состоят из двух съемных частей и, если внешнюю обойму снять, то мы увидим внутреннюю обойму с роликами в виде усеченного конуса.
Подшипники также делятся по количеству рядов – одно-, двух-, и многорядные.
Если рассматривать классификацию подшипников по особенностям конструкции, то возникает путаница, т.к. для большинства подшипников принцип работы и особенности конструкции совпадают.
Существуют подшипники, которые несколько выбиваются из данной классификации.
Ярким примером таких подшипников являются сферические, т.н. самоустанавливающиеся (а лучше использовать термин «самоцентрирующиеся») подшипники. Это всегда двухрядные шариковые или роликовые подшипники, у которых внутренняя обойма вместе с телами качения может достаточно свободно менять свое положение относительно внешней обоймы. Это позволяет компенсировать разницу высот вала в установке. Такие подшипники получили свое признание и широкое распространение в промышленности.
Другим ярким примером могут служить «шариковые подшипники с четырехточечным контактом». И хотя по внешнему виду они напоминают обычные радиальные шариковые подшипники, особенности разделенной пополам вдоль какой-то из обойм говорят о специальном назначении таких подшипников.
С другой стороны, т.н. «игольчатые подшипники» являются всего лишь разновидностью обычных роликовых подшипников. В случае, если длина ролика значительно превышает его диаметр, его можно считать «иголкой».
Упомянутые выше «опорные ролики» также можно считать подшипникам со специальной конструкцией, хотя в своей основе это радиальные роликовые/игольчатые подшипники.
Также возможны отклонения или изменения в конструкции, как внешней, так и внутренней сделанные с целью изменения характеристик подшипника или являющиеся следствием особенностей конструкции узла. Примером могут служить подшипники с проточкой по внешней обойме и стопорным кольцом или подшипники с измененной конструкцией (или материалом сепаратора)
SKF производство
SKF - международная промышленная группа, представленная в 130 странах мира. SKF является мировым лидером по производству подшипников и одним из крупнейших производителей подшипниковой стали. SKF также занимает лидирующие позиции в производстве эластомерных уплотнений.
Компания SKF (Svenska Kullagerfabriken) была основана в 1907 году в Швеции после изобретения инженером Свеном Вингквистом (Sven Wingquist) самоустанавливающегося двухрядного шарикоподшипника.
Уже свыше 90 лет SKF является новатором в области создания конструкций подшипников. Вехи технического совершенствования подшипников SKF начинаются от первого самоустанавливающегося шарикоподшипника до подшипниковых узлов "HUB", затем переходят к тороидальным подшипникам "CARB", a сегодня - к серии ролико-сферических подшипников "Explorer", позволяющих установить новые мировые стандарты на долговечность и работоспособность данного типа подшипников.
Сегодня SKF имеет 80 заводов и 150 торговых компаний, расположенных по всему миру, где в настоящее время работает 41 тысяча сотрудников. Из каждых 100 подшипников, используемых в мире - 20 подшипников с маркой "SKF".
Сегодня SKF выпускает 600 миллионов подшипников в год (или 19 подшипников в секунду). Самый маленький - 1 грамм, самый большой - 55 тонн. Ассортимент продукции охватывает 95% существующих в мире типоразмеров подшипников.
SKF изготавливает подшипники в Аргентине, Бразилии, Франции, Китае, Германии, Украине, Индии, Индонезии, Италии, Японии, Корее, Малайзии, Мексике, Нидерландах, Польше, Южной Африке, Испании, Швеции, Великобритании и США.
Кроме высокоточных подшипников SKF выпускает уплотнения, смазки, приборы вибродиагностики и лазерной выверки геометрии машин, а также инструмент для монтажа, демонтажа и эксплуатации подшипников.
Достоинства
·Надежность в высокоскоростных приводах
·Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки
·Бесшумность
·Сравнительно малые радиальные размеры
·Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте
·Простая конструкция в тихоходных машинах
·Позволяют работать в воде
·Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала
·Экономичны при больших диаметрах валов
Недостатки
·В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой ·Сравнительно большие осевые размеры
·Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке ·Большой расход смазочного материала
·Высокие требования к температуре и чистоте смазки ·Пониженный коэффициент полезного действия
·Неравномерный износ подшипника и цапфы
·Применение более дорогих материалов
Заключение
Очень мало таких машин, в которых не было бы вращающихся частей - различных колес, рычагов, барабанов. Одни свободно вращаются на своих осях, другие прочно закреплены на валу и, вращаясь вместе с ним, передают движение другим деталям механизма. Между соприкасающимися поверхностями вращающихся деталей колеса, валов и осей и т.д. и опор, на которые они опираются, возникает трение. Трение препятствует свободному вращению деталей. Часто это играет положительную роль в технике, именно благодаря трению работают тормоза. Но трение имеет и отрицательные последствия - оно нагревает металл, вызывает его износ и может привести к поломке машины.
Благодаря тому, что трущиеся детали делают всегда из разных материалов (валы - из черных металлов, вкладыши - из бронзы или другого сплава), трение значительно снижается. Но этого мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Постепенно между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.
Значит, воздушная и магнитная подушки могут уменьшать трение в различных механизмах. Подшипники с воздушным трением находят применение в небольших воздушных (или газовых) турбинах, приводимых в движение сжатым воздухом. Эти турбины имеют очень большие частоты вращения, необходимые для создания прочной воздушной подушки между вращающимися частями и опорой. Здесь воздух одновременно приводит в движение турбину, «смазывает» её и охлаждает.
Литература
https://gk-drawing.ru/tables/bearings
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D1%88%D0%B8%D0%BF%D0%BD%D0%B8%D0%BA
https://www.podshipnik.ru/analyst/80/element_7175.htm
https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=655327