Основные типы подшипников скольжения и качения

Подшипник — изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. [1, 2]

Силы, нагружающие подшипник, подразделяют на:

радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу.

В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает:

низкое трение;
разделение подвижных частей;
теплоотвод;
защиту от вредного воздействия окружающей среды.

Смазка бывает:

жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников);
пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.);
твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.);
газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

Подшипники скольжения разделяют:

в зависимости от формы подшипникового отверстия:
- одно- или многоповерхностные;
- со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения);
- со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
- радиальные;
- осевые (упорные, подпятники);
- радиально-упорные;
- неразъёмные (втулочные);
- разъёмные (состоящие из корпуса и крышки);
- встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
- с одним клапаном;
- с несколькими клапанами;
- нерегулируемые;
- регулируемые.
Классы подшипников скольжения приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Классы подшипников скольжения Группа Класс Способ смазки Вид трения Коэффициент трения Назначение Область применения I (несовершенная смазка) 1 малое количество, подача непостоянная граничное 0,1-0,3 малые скорости скольжения и небольшие удельные давления опорные ролики транспортеров, ходовые колёса мостовых кранов 2 обычно непрерывная полужидкостное 0,02-0,10 кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки линейные и формовочные машины, кузнечно-прессовое оборудование, прокатные станы, грузоподъёмные машины 3 масляная ванна или кольца 0,001-0,020 мало меняющиеся по величине и направлению усилия, большие и средние нагрузки буксы вагонов, тяжёлые станки, мощные электрические машины, тяжёлые редукторы, текстильные машины под давлением переменная нагрузка газовые двигатели, тихоходные и судовые двигатели II 4 кольца, комбинированный или под давлением жидкостное 0,0005-0,0050 малые окружные скорости валов, особо тяжёлые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках электрические машины средней и малой мощности, лёгкие и средние редукторы, центробежные насосы и компрессоры, прокатные станы 5 под давлением 0,005-0,050 слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения паровые котлы, водяные турбины, газовые турбины, осевые вентиляторы, турбокомпрессоры
Достоинства подшипников скольжения:
- надёжность в высокоскоростных приводах;
- способность воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки;
- сравнительно малые радиальные размеры;
- допускают установку разъёмных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте;
- простая конструкция в тихоходных машинах;
- возможность работы в воде;
- допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала;
- экономичны при больших диаметрах валов.
Недостатки подшипников скольжения:
- в процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой;
- сравнительно большие осевые размеры;
- большие потери на трение при пуске и при несовершенной смазке;
- большой расход смазочного материала;
- высокие требования к температуре и чистоте смазки;
- пониженный КПД;
- неравномерный износ подшипника и цапфы;
- применение более дорогих материалов;
- повышенный шум.
Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора, которые имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые — чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:
📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎