Основные типы подшипников: различия и области их применения

Дата 31.07.2024

Подшипники – это важные элементы механических систем, обеспечивающие нормальное функционирование многих видов техники и оборудования, имеющих подвижные части. Они снижают трение между движущимися частями, увеличивая срок службы механизмов и повышая их производительность.

Что такое подшипник?

Подшипник – это механическое устройство для поддержки вращающихся или линейно перемещающихся частей машин и механизмов, снижающее трение между ними. Существует несколько видов подшипников, включая шариковые, роликовые, игольчатые и многие другие разновидности, каждая из которых спроектирована для специфических условий эксплуатации.

Зачем нужны подшипники?

Подшипники выполняют несколько основных функций:

Снижение трения: уменьшает трение между подвижными элементами механизма частями, что позволяет им работать более эффективно и с меньшими затратами энергии..
Поддержка нагрузки: распределяет осевые и радиальные нагрузки, предотвращая повреждения механизмов.
Продление срока службы: за счет снижения трения и равномерного распределения нагрузки.
Улучшение производительности: обеспечивает стабильную, плавную работу механизмов.

Подшипники: виды и классификация

Самое важное: все виды подшипников подразделяются на две базовые классификационные группы: подшипники качения и подшипники скольжения, а затем уже на подкатегории.

Вид подшипников можно классифицировать по нескольким основным критериям:

По характеру действия: подшипники качения и скольжения.
По типу нагрузки: радиальные, осевые и радиально-осевые.
По конструктивным особенностям: шариковые, роликовые, игольчатые и другие.
По материалам: стальные, керамические, полимерные и комбинированные.

Подшипники качения

Это устройства, уменьшающие трение движущихся частей при помощи тел качения: шариков или роликов. Эти элементы размещаются между внешним и внутренним кольцами подшипника, обеспечивая равномерное и эффективное радиальное движение.

Типы подшипников качения

Шариковые подшипники (шарикоподшипники)
Роликовые подшипники (роликоподшипники)
Игольчатые подшипники

Классификация подшипников качения по скорости вращения

Низкоскоростные подшипники менее 300 оборотов в минуту
Среднескоростные подшипники 300-3000 оборотов в минуту
Высокоскоростные подшипники от 3000 оборотов в минуту

Теперь рассмотрим каждую разновидность детальнее.

1. Шариковые подшипники

Виды шариковых подшипников

Радиальные: поддерживают радиальные и умеренные осевые нагрузки.
Упорные подшипники: конструктивно подготовлены к повышенным нагрузкам.
Самоустанавливающиеся: способны нивелировать незначительные отклонения валов.
С угловым контактом: подходят для высоких нагрузок радиальной и осевой направленности.

Преимущества шариковых подшипников

Низкое трение и высокий темп вращения.
Равномерность и плавность хода.
Широкий диапазон размеров и моделей.

Недостатки шарикоподшипников:

Меньшая грузоподъемность, если сравнить с роликовыми подшипниками.
Чувствительность к загрязнению.

Где применяются

Востребованы в автомобилестроении, производстве двигателей и бытовой аппаратуры, а также для изготовления многих других механизмов, конструкция которых включает в себя подвижные части.

2. Роликовые подшипники

Основные виды роликовых подшипников

Цилиндрические: поддерживают большие радиальные нагрузки.
Конические: демонстрируют хорошую устойчивость к воздействию радиальных и осевых нагрузок.
Сферические: компенсируют угловые смещения валов.

Достоинства

Большая несущая способность
Устойчивость к воздействию механических нагрузок.
Высокая длительность срока эксплуатации

Недостатки

Более сложный механизм.
Скорость вращения ограничена в сравнении с шарикоподшипниками.

Области применения роликовых подшипников

Необходимы в тяжелой промышленности, горнодобывающем оборудовании, агротехнике, железнодорожном транспорте и строительном оборудовании.

3. Игольчатые подшипники

Основные виды игольчатых подшипников

Без внутреннего кольца: используются, когда вал служит дорожкой качения.
С внутренним кольцом: применяются, когда вал не может служить дорожкой качения.
С сепараторами: обеспечивают равномерное распределение нагрузок и минимальное трение. С отверстиями: позволяют проводить смазку для улучшения работы.

Преимущества

Компактность и экономия пространства.
Высокая грузоподъемность.
Универсальность и разнообразие конструкций.

Недостатки:

Повышенное трение и износ при недостаточной смазке.
Ограниченная долговечность при воздействии высоких нагрузок и вибраций.
Чувствительность к загрязнению.

Области применения

Используются в автомобилестроении (трансмиссии, коробки передач), легких и компактных приборах (электродвигатели, компрессоры), сельскохозяйственной технике, станках и насосах, где нужна работа в ограниченной области.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения – это механические устройства, уменьшающие воздействие трения на подвижные части путем скольжения одной поверхности по другой. В отличие от подшипников качения, они функционируют без тел качения, за счет специальных материалов вкладышей или смазки.

Области использования

Этот тип подшипников находит широкое применение в автомобильной промышленности, гидравлических системах и областях, где встречаются высокие нагрузки и требуется устойчивость к загрязнению.

Классификация подшипников скольжения

По типу нагрузки

Радиальные подшипники: Поддерживают нагрузки, перпендикулярные оси вращения. Широко применяются в валах и осевых механизмах для обеспечения устойчивости и равномерного распределения нагрузки.
Осевые подшипники: Спроектированы с учетом воздействия нагрузок, направленных по оси, востребованы в агрегатах, где нужна поддержка высоких осевых усилий, например, в турбинах и винтовых передачах.

По материалам изготовления

Металлические подшипники: Изготавливаются из бронзы, латуни, алюминия, стали и других металлов. Обладают высокой прочностью и устойчивостью к износу, из-за чего необходимы для изготовления механизмов, спроектированных для работы в тяжелых условиях эксплуатации.
Полимерные подшипники: Изготавливаются из нейлона, полиэтилена, ПТФЭ и других высокопрочных полимеров. Обладают отличными антифрикционными свойствами, низким весом и устойчивостью к коррозии, что делает их подходящими для агрессивных сред и легких нагрузок.
Комбинированные подшипники: Сочетают преимущества металлических и полимерных материалов, обычно это металлический корпус с полимерной вставкой или покрытием. Обладают высокой прочностью и отличными антифрикционными характеристиками.

По условиям эксплуатации

Сухие подшипники: Работают без смазки, изготавливаются из материалов с низким коэффициентом трения, таких как полимеры или специальные сплавы. Востребованы в условиях, где использование смазки неприемлемо или нежелательно, например, в пищевой промышленности.
Гидравлические подшипники: Их принцип работы базируется на применении смазочных материалов для снижения влияния трения на износ и работу механизма. Смазка может быть нанесена вручную или автоматически подается в процессе работы. Применяются в большинстве машин и механизмов, где требуется надежная и долговременная работа.
Жидкостные подшипники: Работают на основе гидродинамической или гидростатической смазки, где между поверхностями подшипника и вала формируется тонкий слой жидкости, сводящий до минимума непосредственный контакт между элементами механизма. Используются в скоростных механизмах, подверженных воздействию высоких нагрузок, например, турбин или насосов.

Корпусные и опорные подшипники

Кроме подшипников скольжения и качения, разновидности подшипников включают в себя опорные и корпусные типы, которые играют важную роль в обеспечении надежной работы различных механизмов.

Корпусные подшипники

Корпусные подшипники это подшипники, размещенные в специальном корпусе, обеспечивающем их защиту и поддержку. Корпуса могут быть изготовлены из различных материалов, таких как чугун, сталь или полимеры, и они обеспечивают легкую установку и замену подшипников.

Виды корпусных подшипников

Подшипниковые узлы с подушками: Имеют форму подушки и обычно монтируются на плоском основании. Нередко используются в конвейерных системах и агротехнических комплексах.
Фланцевые подшипниковые узлы: Имеют фланец для крепления и используются в ситуациях, где требуется жесткое крепление подшипника к конструкции.
Подшипниковые узлы с натяжным устройством: Обеспечивают натяжение ремней или цепей, применяются в приводных системах.

Опорные подшипники

Опорные подшипники необходимы для обеспечения максимально точного позиционирования вращающихся валов и осей при минимальном трении, а так же служат для их поддержания. Имеют широкое применение в изготовлении механизмов, требующих высокой точности.

Виды опорных подшипников

Радиальные опорные подшипники: Применяются в конструкциях, где вал испытывает нагрузки, перпендикулярные оси вращения.
Осевые опорные подшипники: Применяются там, где вал испытывает нагрузки вдоль оси вращения.
Комбинированные опорные подшипники: Поддерживают как радиальные, так и осевые нагрузки, обеспечивая универсальность применения.

Применение корпусных и опорных подшипников

Корпусные подшипники широко используются в агротехнической отрасли, конвейерных системах, строительных машинах и промышленном оборудовании. Они обеспечивают легкую установку и замену подшипников, что упрощает техническое обслуживание.
Опорные подшипники находят применение в точных механизмах, таких как станки, медицинское оборудование, аэрокосмическая техника и другие устройства, где важны точность и надежность.

Как подобрать подшипник: советы и рекомендации

Подбор подшипника важный этап при проектировании и обслуживании механизмов. Для этого необходимо принимать во внимание такие факторы, как тип подшипника, его размеры, режим эксплуатационной нагрузки и нагрузка.

Для удобства подбора подшипников используются таблицы размеров, которые содержат информацию о посадочных диаметрах колец, ширине и других параметрах. Примеры таких таблиц можно найти в каталогах производителей подшипников.

Подбор подшипников по размеру

Подбор подшипника по размеру включает в себя измерение диаметра вала, посадочного места и других ключевых параметров. Вот основные шаги для подбора подшипника по размеру:

Измерьте диаметр вала. Это диаметр внутреннего кольца подшипника.
Измерьте диаметр посадочного места. Это диаметр внешнего кольца подшипника.
Определите ширину подшипника. Ширина должна соответствовать требованиям конструкции.

Подбор подшипников по номеру

Каждый подшипник имеет свой уникальный номер, который позволяет быстро и точно подобрать необходимый тип и размер. Классификация подшипников по номерам облегчает процесс выбора и заказа подшипников. Номера подшипников содержат информацию о типе подшипника, его размерах и дополнительных характеристиках.

Классификация подшипников по номерам и размерам

Подшипники классифицируются по номерам, которые включают информацию о типе и размере подшипника. Например, номер 6305-ZZ-C3 означает:

63: Серия (радиальный шариковый подшипник).
05: Типоразмер (внутренний диаметр 25 мм).
ZZ: Исполнитель (металлические уплотнения с обеих сторон).
C3: Класс точности (увеличенный зазор).

Советы по подбору подшипников

Определите условия эксплуатации. Учитывайте нагрузку, скорость вращения, температуру и другие факторы.
Используйте таблицы размеров. Обратитесь к таблицам размеров подшипников для точного подбора.
Проверяйте классификацию по номерам. Убедитесь, что номер подшипника соответствует необходимым параметрам.

Теперь вы знаете, какие виды подшипников существуют, как подобрать и на что обращать внимание при его выборе. Используйте таблицы размеров и классификацию подшипников по номерам и размерам для точного и надежного подбора подшипников для ваших механизмов.