Подшипник – это сложный сборочный узел, без которого не обходится практически ни один механизм с вращающимися деталями. Его основная цель – фиксация подвижных узлов конструкции и снижение трения между ними и стационарными узлами. При этом деталь сохраняет способность выполнять качение, вращение и линейное перемещение.

Почему подшипник является незаменимой составляющей любого механизма, в котором есть вращающиеся детали? Сила трения, как известно, приводит к нагреву деталей, что способствует их быстрому износу и потери энергии. Снижая трение, подшипник помогает избежать проблем, причиной которых оно является.

Сфера применения подшипников огромна. Помимо таких областей, как машиностроение, авиастроение, вагоностроение и станкостроение, их можно встретить и в быту, например, в раздвижных дверях и мебели.

Основными параметрами, которые характеризуют подшипники, являются:

• Максимальная нагрузка;

• Максимальная скорость;

• Класс точности;

• Посадочные размеры;

• Ресурс подшипника;

• Требования к смазке;

• Вибрации подшипника;

• Шумы подшипника.

Подшипник скольжения состоит из внешнего и внутреннего колец и внутренней и внешней обойм. Кольца вставлены одно в другое и являются главным вращающим элементом подшипника скольжения.

Конструкция не обходится без смазки, которая обеспечивает эффективную работу узла и снижает трение. В качестве смазки может выступать различная вязкая жидкость (масло, керосин), газ или твердые материалы (консистентная смазка).

Факторы, влияющие на эксплуатационные параметры подшипника скольжения:

• Размер элементов подшипникового узла;

• Размер нагрузок;

• Скорость вращения вала;

• Густота смазки.

В зависимости от характера воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения бывают:

1. Радиальные (перпендикулярная нагрузка с оси);

2. Упорные (принимают весь груз);

3. Радиально-упорные (сочетают свойства обоих типов).

Преимущества подшипников скольжения:

• Устойчивы к высоким температурам;

• Устойчивы к ударам и вибрациям;

• Небольшие радиальные размеры;

• Надежны при работе на высоких скоростях вращения вала;

• При ремонте не требуется демонтаж других деталей;

• С ними можно работать в воде;

• Экономичны.

Недостатки подшипников скольжения:

• Низкий КПД;

• Могут быть излишне шумными;

• Требуют постоянного контроля рабочих условий;

• Чувствительны к смазочным материалам плохого качества;

• Большие осевые размеры;

• Высокий расход смазки;

• Повышенные требования к температуре;

• Дорогостоящие материалы.

Состоят из двух колец, тел качения (шарики, иголки, ролики) и сепаратора. В зависимости от тела качения подшипники качения делятся на несколько видов:

1. Шарикоподшипники – в качестве тела качения выступают шарики. Данный тип подшипников применяют при невысоких радиальных нагрузках и при больших оборотах рабочего вала.

   ---

   

   ---



2. Роликоподшипники – телом качения в них выступают ролики различной формы (конус, цилиндр и др.). Конические роликоподшипники применяются в механизмах с равнонаправленными нагрузками и большими оборотами на валу. Для всех размеров роликоподшипников существуют закрепленные стандарты ГОСТ, которые используются в России. Они указаны в нормативных документах, которыми руководствуются конструкторы при проектировании.

   ---



---



3. Игольчатые подшипники – это те же роликоподшипники, только с очень узкими роликами, которые называют иголками из-за их маленького диаметра. Вместо сепаратора в игольчатых подшипниках используется плотная пригонка и большое количество смазки. Основными преимуществами игольчатых подшипников являются небольшой износ, низкие энергозатраты, возможность работы при больших скоростях. Из недостатков – чувствительность к любым видам повреждения (ломаются при любом ударе или сдвиге).

   ---

   

   ---

Преимущества подшипников качения:

• Низкая сила трения;

• Невысокая цена;

• Широкий ассортимент;

• Взаимозаменяемость;

• Низкий расход смазочных материалов;

• Недорогие материалы.

Недостатки подшипников качения:

• Шумная работа;

• Чувствительность к ударам и вибрациям;

• Большой вес;

• Высокие габариты;

• Ограниченный срок службы;

• Чрезмерный нагрев.

Основной принцип работы магнитных узлов – принцип магнитной левитации, при котором отсутствует контакт между корпусом подшипника и валом. Особенностью магнитной конструкции является наличие большого количества датчиков, которые необходимы для организации эффективной работы.

Магнитные узлы, как правило, применяются в сложных устройствах типа турбомолекулярных насосов, в электромагнитных подвесках, в вакуумных приборах, криогенной технике и других устройствах.

Делятся магнитные конструкции на несколько видов:

1. Активные – состоят из подшипника и электронной системы. Данный тип магнитных подшипников запущен в массовое производство и применяется в различных системах.
2. Пассивные – подразумевают наличие постоянных магнитов. Находятся на стадии разработки.

Преимущества магнитных подшипников:

• Износостойкие детали;

• Можно использовать в агрессивной среде;

• Устойчивы к высоким и низким температурам.

Недостатки магнитных подшипников:

• Нестабильность магнитного поля (дополнительно в механизм приходится встраивать подшипники скольжения или качения);

• Необходимость создания сложных систем управления магнитным полем;

• Высокое тепловыделение (требуют установки систем охлаждения);

• Высокая цена.

Смазка необходима для эффективной и надежной работы подшипника. Она продлевает их срок службы и выполняет ряд важным функций:

• Разделяет подвижные части;

• Отводит тепло;

• Защищает от вредного воздействия окружающей среды;

• Снижает трение.

Смазочные материалы делятся на несколько типов (в зависимости от типа узла и конструкции, в которой используется подшипник):

1. Жидкая смазка – масло (синтетическое или натуральное), вода.

2. Пластичная смазка – изготавливается из масла и загустителя.

3. Твердая смазка – как правило, применяется в подшипниках с закрытым сепаратором, в который закладывается в процессе производства. Основное преимущество подобных конструкций в том, что смазка в них гарантированно проработает весь ресурс подшипника.

4. Газообразная смазка – это инертные газы, которые используются для конструкций с большими оборотами, в жарких условиях, но с невысокой нагрузкой.

При расчете необходимого объема смазки учитываются следующие параметры:

• Минимальная толщина слоя смазки (мкм);

• Давление в смазочном слое;

• Температура;

• Расход смазки.

В процессе производства подшипников маркировка является одним из заключительных этапов. Параметры, указанные на изделии в виде буквенно-цифровых символов, помогают подобрать подшипник, подходящий для эффективной работы определенного механизма. В России расшифровка данных регламентирована в ГОСТах. Однако, иногда завод-изготовитель может добавить к основной маркировке дополнительную информацию.

Как правило, маркировка наносится на одно из колец подшипника. В подшипниках закрытого типа это может быть защитное кольцо или уплотнение.

При выборе подшипника для различных устройств, покупатели руководствуются разными критериями: для одних важна цена, другие обращают внимание на скорость вращения или устойчивость к нагрузкам. Для некоторых механизмов условия будут намного жестче, так как они требуют большей точности в работе.

Класс точности подшипника позволяет подобрать подшипник в соответствии с требованиями, которые предъявляются к тому или иному устройству. Это показатель, который указывает, насколько точно изделие было выполнено. Как правило, чем точнее выполнена деталь, тем выше будет ее стоимость.

Регулируется класс точности подшипника нормативами ГОСТ и ISO, в которых описаны допуски на все возможные размеры, характеризующие подшипник.

Статью "Самые частые причины повреждения подшипников" вы найдете по ссылке.