Радиальные - Подшипники в России

Радиальные подшипники предназначены, прежде всего, для восприятия радиальных нагрузок, т.е. нагрузок, действующих перпендикулярно оси вала, закреплённому в подшипнике.

В то же время большинство радиальных подшипников в состоянии воспринимать нагрузки, действующие вдоль оси вала в одном или в двух направлениях.

Кроме радиальных выделяют также радиально-упорные, упорно-радиальные ( Радиально-упорные подшипники) и упорные подшипники ( Упорные подшипники).

Названия лишь подчеркивают, какая из нагрузок – радиальная или осевая (упорная), является основной. В данном рассматриваются радиальные подшипники.

Выбор типа, исполнения и пр. для подшипника конкретного механизма является сложной задачей. В её решении могут оказать существенную помощь методики и автоматизированные системы расчёта подшипников, которые предлагают компании – производители подшипников.

ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений» выделяет следующие типы радиальных подшипников, таблица 1.

Таблица 1. ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений».

Рисунок РП-1. Радиальный однорядный шарикоподшипник.

Тип по ГОСТ 3189-89 – 0. Радиальные однорядные шарикоподшипники (рисунок РП-1) – наиболее распространенный тип подшипников качения. Имеют самое широкое применение в различных видах механизмов. Дорожки качения на наружном и внутреннем кольцах имеют чуть больший радиус по сравнению с шариками. Помимо радиальных нагрузок воспринимают определенные осевые нагрузки в обоих направлениях. Используются в механизмах с высокими скоростями вращения, т.к. имеют небольшой крутящий момент и обеспечивают малую потерю мощности на преодоление сил трения.

Соосность посадочных мест под радиальные однорядные шарикоподшипники должна быть выдержана в таких пределах, чтобы перекос наружных колец относительно внутренних не превышал 10-15 угловых минут даже при использовании шарикоподшипников с увеличенным зазором.

Помимо исполнений открытого типа, такие подшипники могут быть закрытыми с одной или обеих сторон металлическими шайбами или резиновыми уплотнениями и заполнены консистентной смазкой. При необходимости используются со стопорными кольцами. Могут исполнятся без сепараторов или с сепараторами.

Сепараторы радиальных однорядных шарикоподшипников изготавливаются из стали, главным образом, штамповкой, с центрированием по телам качения. В подшипниках, работающих в тяжёлых условиях (например, с высокой частотой вращения), а также в крупногабаритных подшипниках, используют сепараторы большой массы из материалов, обеспечивающих низкое трение, - бронзы, латуни, текстолита, алюминиевых сплавов и др. Сепараторы большой массы обычно центрируются по бортам наружного кольца.

Радиальные шарикоподшипники воспринимают радиальные и, в ограниченном объёме - осевые силы; они пригодны для высоких частот вращения. Радиальные шарикоподшипники, как правило, неразъемные. Хотя имеются исключения, например, подшипники магнето. Возможность самоустановки подшипников минимальна. Для самоустанавливающихся узлов больше подходят подшипники с бочкообразными телами качения.

Радиальные шарикоподшипники с уплотнениями не требуют специального ухода и упрощают конструкцию подшипниковых узлов.

Подшипники способны воспринимать радиальные и осевые нагрузки, действующие в обоих направлениях вдоль оси вала, обычно не превышающие 70% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.

Рисунок РП-2. Шарикоподшипник магнето.

Наружное кольцо подшипника этого типа имеет буртик с одной стороны. Он легко разбирается. Это упрощает монтаж. Обычно подшипники такого типа устанавливаются парами. Подшипники магнето выпускаются с внутренним диаметром от 4 до 20 мм и используются в небольших редукторах, гироскопах, электроинструментах и т.п. В подшипниках магнето обычно применяют штампованные латунные сепараторы. Возможно применение сепараторов, полученных механической обработкой.

Рисунок РП-3. Шариковый радиальный сферический шарикоподшипник.

Тип по ГОСТ 3189-89 – 1. Шариковые радиальные сферические шарикоподшипники (рисунок РП-3) являются самоустанавливающимися.

На внутреннем кольце имеется две дорожки качения, на наружном кольце- одна сферическая. Центр кривизны этой дорожки лежит на оси подшипника. За счёт этого ось вала вместе с внутренним кольцом, шариками и сепаратором может отклоняться на несколько градусов от оси наружного кольца.

Тем самым корректируется незначительная несоосность вала и корпуса, обусловленная погрешностями обработки или монтажа.

Обычно отклонение, которое допускает самоустанавливающийся подшипник, может составлять от 4 до 7 градусов. Однако отклонение может быть ограничено не самим подшипником, а другими конструктивными элементами подшипникового узла или механизма. Поэтому при расчётах допустимой несоосности и выборе вида подшипника надо принимать во внимание все влияющие на предельную несоосность параметры.

Этот тип подшипников часто имеет коническое отверстие для монтажа с использованием закрепительной втулки.

Тип по ГОСТ 3189-89 – 2. Выпускаются однорядные радиальные роликовые подшипники, рисунок РП-4, двухрядные – рисунок РП-5, и многорядные. Подшипники выполняются с сепараторами и без сепараторов. Количество исполнений таких подшипников очень велико.

Рисунок РП-4. Радиальный однорядный роликовый подшипник с сепаратором.

Рисунок РП-5. Двухрядный радиальный роликовый подшипник с сепараторами.

В подшипниках этого типа используются ролики цилиндрической формы. Между дорожкой качения с плоским дном и цилиндрическим телом качения имеется линейный контакт. За счет большей площади пятна контакта радиальная грузоподъёмность таких подшипников больше при сравнимых с шарикоподшипниками размерах.

В то же время они могут работать на высоких скоростях, хотя, естественно, потери на трение в таких подшипниках выше.

Роликоподшипники с сепаратором воспринимают большие радиальные нагрузки, работоспособны при высоких частотах вращения и при высоких ускорениях. В бессепараторных подшипниках за счёт отсутствия зазоров между телами качения количество роликов максимально относительно геометрии колец, поэтому такие подшипники воспринимают очень тяжёлые радиальные нагрузки при средних частотах вращения вала.

В зависимости от конструктивных особенностей однорядные цилиндрические роликоподшипники по ISO обозначаются NU, NJ, NUP, N, NF, двухрядные - NNU, NN.

Цилиндрические роликоподшипники некоторых исполнений не имеют фланцев на наружном и внутреннем кольцах и допускают за счёт этого осевые смещения колец относительно друг друга. Они могут использоваться в качестве подшипников для «свободной опоры».

Подшипники, в которых одно кольцо – двухбортовое, а другое – однобортовое, воспринимают осевые нагрузки в одном направлении.

Двухрядные и многорядные подшипники имеют высокую жесткость и применяются для изготовления высокоточных подшипниковых узлов.

Сепараторы для таких подшипников изготавливаются из стали и латуни, в некоторых моделях используются сепараторы из полиамида.

Тип по ГОСТ 3189-89 – 3. Роликовые радиальные сферические подшипники, рисунок РП-6 – это самоустанавливающиеся подшипники.

Рисунок РП-6. Двухрядный радиальный сферический подшипник.

В подшипниках этого типа тела качения располагаются между внутренним кольцом, на котором две дорожки качения, и наружным кольцом, на котором проложена одна сферическая дорожка. Тела качения – ролики имеют бочкообразную форму.

Центр кривизны сферической дорожки лежит на оси подшипника. За счёт этого ось вала вместе с внутренним кольцом, роликами и сепаратором может отклоняться на несколько градусов от оси наружного кольца.

Так корректируется незначительная несоосность вала и корпуса, обусловленная погрешностями обработки или монтажа.

Обычно отклонение, которое допускает самоустанавливающийся подшипник, может составлять от 4 до 7 градусов. Однако отклонение может быть ограничено не самим подшипником, а другими конструктивными элементами подшипникового узла или механизма. Поэтому при расчётах допустимой несоосности и выборе вида подшипника надо принимать во внимание все влияющие на предельную несоосность параметры.

Радиальные сферические подшипники способны воспринимать радиальные и осевые нагрузки в обоих направлениях, имеют высокие показатели радиальной грузоподъемности и могут применяться при значительных ударных нагрузках на ось механизма.

Некоторые подшипники имеют конические отверстия и могут монтироваться непосредственно на конические и цилиндрические цапфы с использованием закрепительных втулок.

Сепараторы для таких подшипников изготавливаются из стали и латуни, в некоторых моделях используются сепараторы из полиамида.

Тип по ГОСТ 3189-89 – 4. Роликовые игольчатые или с длинными цилиндрическими роликами (далее и те, и другие будем для краткости называть игольчатыми роликоподшипниками) показаны на рисунках РП-7 и РП-8.

Рисунок РП-7. Игольчатый роликоподшипник.

Рисунок РП-8. Сепаратор с роликами для игольчатого подшипника.

В игольчатых роликоподшипниках в качестве тел качения используются тонких ролики (иголки). Отношение их длины к диаметру – от 3 до 10. Торцы иголок обычно имеют сферическую форму, но могут обрабатываться и под фаску. В силу того, что наружный диаметр игольчатого подшипника ненамного больше диаметра вписанной окружности, игольчатые роликоподшипники имеют более высокую радиальную грузоподъемность по сравнению с роликовыми подшипниками других типов.

Игольчатые подшипники находят применение в авиационных двигателях, в тяжелых прокатных станах и в других машинах, валы которых испытывают очень большие и постоянно изменяющиеся нагрузки.

Иглы подшипника должны быть обильно смазаны. При старте механизма подшипник работает как роликовый - цилиндры катятся между кольцами. При увеличении скорости вала иглы уже не катятся, а вместе с маслом и сепаратором образуют промежуточное кольцо, которое скользит между кольцами подшипника.

Игольчатый подшипник сочетает достоинства подшипника скольжения, см. раздел

Подшипники скольжения, и подшипника качения.

Разнообразие игольчатых подшипников велико. Среди выпускаемых видов игольчатых подшипников многие не имеют внутреннего кольца.

Различают игольчатые подшипники со штампованным наружным кольцом и подшипники «сплошного» типа, с вытачиваемым наружным кольцом. Отдельно производятся сепараторно-роликовые узлы без колец. Они предназначаются для установки в кольца, выполненные заодно с подшипниковыми узлами механизма.

Для большинства игольчатых подшипников используются штампованные стальные сепараторы. Применяются и бессепараторные игольчатые подшипники.

Тип по ГОСТ 3189-89 – 5. Подшипники с витыми роликами (рисунок РП-9) – разновидность роликовых подшипников.

Рисунок РП-9. Подшипник с витыми роликами.

На роликах подшипников этого типа имеются спиральные канавки, которые улучшают смазывание поверхности роликов. Эти канавки, совместно с защитными шайбами, уменьшают чувствительность подшипника к загрязнениям, делают ролики более упругими и поэтому улучшают устойчивость подшипника к ударным нагрузкам. Используются в низкоскоростном оборудовании, например, в подшипниковых узлах рольгангов прокатных станов, в сельскохозяйственных машинах, в трансмиссиях металлургического оборудования.

Многообразие типов, исполнений, размеров делает систематизацию и классификацию подшипников сложнейшей задачей.

Основными ГОСТами, связанными с подшипниками, являются:

1. ГОСТ 520-2011. Подшипники качения. Общие технические условия (ISO 492:2002, NEQ

ISO 199:2005, NEQ).

Этот ГОСТ ссылается также на следующие стандарты по подшипникам качения:

ГОСТ 831, ГОСТ 832, ГОСТ 3478, ГОСТ 4252, ГОСТ 4657, ГОСТ 5377, ГОСТ 5721, ГОСТ 6364, ГОСТ 7242, ГОСТ 7634, ГОСТ 7872, ГОСТ 8328, ГОСТ 8338, ГОСТ 8419, ГОСТ 8545, ГОСТ 8882, ГОСТ 8995, ГОСТ 9592, ГОСТ 9942, ГОСТ 18572, ГОСТ 20531, ГОСТ 23179, ГОСТ 23526, ГОСТ 24696, ГОСТ 24850, ГОСТ 27057, ГОСТ 27365, ГОСТ 28428.

2. ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений.

Этот ГОСТ ссылается также на следующие стандарты по подшипникам качения:

ГОСТ 520-2002, ГОСТ 832-78, ГОСТ 3395-89, ГОСТ 3478-79, ГОСТ 4060-78, ГОСТ 5377-79, ГОСТ 5721-75

ГОСТ 7872-89, ГОСТ 24310-80, ГОСТ 24696-81, ГОСТ 24810-81, ГОСТ 24850-81, ГОСТ 28428-90.

Большое внимание стандартизации подшипников уделяет Международная организация по стандартизации – ISO.

Ряд ведущих производителей подшипников предлагают свои системы классификации, являющиеся расширением классификации ISO.

В качестве примера в таблице 2 приведены соответствия наименований, применяемых в РФ, и компаниями SKF, Швеция, FAG, Германия, для шарикоподшипников радиальных однорядных со стопорной канавкой.