Типы подшипников качения

Типы подшипников качения

Радиальные подшипники

Основные виды радиальных подшипников качения приведены в табл. 36.

Однорядные радиальные шариковые подшипники (табл. 36, экс. 1, 2) предназначены для восприятия преимущественно радиальных нагрузок, но могут одновременно нести значительные осевые нагрузки.

В подшипниках этого типа шарики катятся в беговых канавках, профилированных дугами окружностей радиусом, равным ~1,03 радиуса шарика. Шарики заключают в штампованные из листовой стали или массивные сепараторы, предупреждающие трение между шариками и обеспечивающие равномерное расстояние между ними Подшипники по эскизу 1 собирают путем смещения внутренней обоймы относительно наружной и введения шариков в образовавшийся серповидный зазор. В конструкции 2 для введения шариков предусмотрены осевые канавки, что позволяет несколько увеличить число шариков. Подшипники этого типа обладают повышенной радиальной несущей способностью. Применять их для восприятия осевой нагрузки, направленной в сторону канавок, не рекомендуется.

Виды радиальных подшипников качения

Осевая жесткость шариковых подшипников невелика. Осевое перемещение внутренней обоймы относительно наружной под высокой нагрузкой достигает нескольких десятых миллиметра. Жесткость парных установок можно повысить предварительным натягом подшипников.

Однорядные шариковые подшипники благодаря точечному контакту обладают наименьшим среди всех подшипников коэффициентом трения и наиболее приспособлены для высоких частот вращения.

Двухрядные радиальные шариковые подшипники (3, 4) отличаются повышенной несущей способностью, но более чувствительны к перекосам.

Двухрядные шариковые сферические подшипники (5, 6), обладающие самоустанавливаемостью, применяют в установках, где возможны упругие деформации вала или смещение оси одного подшипника относительно оси другого.

Снижение радиальной несущей способности вследствие неблагоприятной для контактной прочности формы беговой дорожки наружной обоймы компенсируется наличием двух рядов шариков. Форма беговой дорожки у сферических подшипников не позволяет нести значительные осевые нагрузки. Осевая жесткость их невелика.

Шариковые радиально-упорные подшипники (7, 8) предназначены для восприятия одновременно радиальных и осевых сил.

Форма беговой дорожки наружной обоймы позволяет увеличить число шариков, что повышает несущую способность подшипника. Разъемные радиально-упорные подшипники (7) допускают беспрепятственное снятие наружной обоймы; в неразъемных (8) подшипниках наружная обойма зафиксирована на шариках неглубокой закраиной беговой дорожки. Последняя конструкция удобнее для монтажа подшипника в узле.

У подшипников, предназначенных для небольших осевых нагрузок, угол контакта β = 12°; у подшипников для высоких осевых нагрузок β = 26—40°.

Одиночную установку радиально-упорных подшипников применяют только при постоянной по направлению осевой нагрузке (например, на вертикальных валах). В большинстве случаев применяют парную установку, замыкаемую затяжкой обойм (наружных или внутренних).

Сдвоенные радиально-упорные подшипники (9, 10) выпускают с заранее установленным зазором (а), выбираемым при затяжке.

Радиально упорные подшипники в парной установке с натягом обеспечивают практически беззазорное центрирование и осевую фиксацию вала.

Применяемые иногда неразъемные радиально-упорные подшипники двустороннего действия (11, 12) лишены этого преимущества.

Радиальные роликовые подшипники (13—15) предназначены для несения высоких радиальных нагрузок при отсутствии осевых. Повышенная несущая способность роликовых подшипников (в 1,5—2 раза большая, чем одинаковых по размерам шариковых подшипников) обусловлена линейным контактом между роликами и беговыми дорожками, а также увеличенным числом роликов (которые в обоймы устанавливаются без затруднений).

Одну из обойм подшипника, обычно внутреннюю (13), реже наружную (14), выполняют с буртиками, направляющими ролики при их движении по беговым дорожкам. Вторую обойму делают гладкой.

Подшипники этого типа допускают известную свободу осевого перемещения одной обоймы относительно другой; их часто применяют в качестве плавающих опор.

При установке обе обоймы должны быть зафиксированы в осевом направлении.

Подшипники с буртиками на обеих обоймах (15) могут нести небольшие осевые нагрузки; их используют для фиксации валов.

Выпускают подшипники с отъемными буртиками (16, 17). Конструкцию по эск. 18 сейчас не применяют из-за больших осевых размеров.

Роликовые подшипники с длинными роликами (19) отличаются повышенной несущей способностью и меньшими радиальными размерами. Направление роликов при движении по беговым дорожкам хуже, чем в подшипниках с короткими роликами, поэтому иногда применяют многорядную установку коротких роликов в общем сепараторе (20) или пользуются двухрядными роликовыми подшипниками (21).

Подшипники с витыми цилиндрическими роликами (22) отличаются несколько повышенной упругостью в радиальном направлении. Несущая способность их значительно меньше, чем у подшипников с массивными роликами.

Для установки на коленчатых валах подшипники этого типа изготовляют с разъемными в меридиональной плоскости внутренними обоймами, соединенными в ласточкин хвост. Широкого применения эти подшипники не получили.

Игольчатые подшипники с роликами малого диаметра и большой длины (23, 24) применяют при стесненных радиальных размерах для несения повышенных радиальных нагрузок при малых частотах вращения.

Цилиндросферические подшипники (25), у которых торцы роликов выполнены по сфере, могут наряду с радиальными нагрузками воспринимать довольно значительные осевые нагрузки. Условие чистого качения на торцах роликов в этих подшипниках не соблюдается.

Двухрядные роликовые самоустанавливающиеся подшипники с бочкообразными роликами (26) выгодно отличаются от сферических шариковых подшипников повышенной радиальной и осевой несущей способностью. Условие чистого качения в этих подшипниках соблюдается не полностью.

Конические роликовые подшипники (27, 28) применяют для восприятия высоких радиальных и осевых нагрузок.

Угол конуса наружной беговой дорожки в стандартных подшипниках α = 20—30°. Осевая жесткость их невелика; приложение осевой силы Рос вызывает высокие нагрузки на ролики (N = Рос/sin α/2), вследствие чего частота вращения этих подшипников ограничена; они чувствительны к перетяжке. В подшипниках, предназначенных для несения повышенных осевых нагрузок, угол α увеличивают до 60°. В одиночной установке конические роликовые подшипники применяют только как упорные (преимущественно на вертикальных валах); обычно их устанавливают парно. Замыкание осуществляется установкой обоих подшипников зеркально один по отношению к другому, с затяжкой парных (наружных или внутренних) обойм, обеспечивающей беззазорное центрирование и осевую фиксацию вала.

Промышленность выпускает сдвоенные (29, 30) и многорядные (31) крупногабаритные конические роликовые подшипники, предназначенные для несения особо высоких нагрузок.

Упорные подшипники

В табл. 37 приведены основные разновидности упорных подшипников качения.

Разновидности упорных подшипников качения

Однорядные шариковые упорные подшипники (табл. 37, эск. 1) предназначены для восприятия осевых нагрузок в одном направлении. Радиальную нагрузку упорные шариковые подшипники воспринимать не могут. Их применяют только в сочетании с радиальными подшипниками (скольжения или качения).

Одно из колец подшипника плотно сажают на вал (по диаметру d), а другое устанавливают в корпусе. Для предотвращения трения между валом и свободным кольцом внутренний диаметр d, последнего делают на несколько десятых миллиметра больше, чем закрепленного кольца.

Свойство самоустанавливаться придают, выполняя опорную поверхность одного из колец подшипника по сфере и устанавливая его на шайбе со сферической опорной поверхностью (2).

Двухрядные шариковые упорные подшипники (3, 4) предназначены для восприятия осевых нагрузок обоих направлений. Частота вращения у этих подшипников ограничена. Под действием повышенных центробежных сил шарики смещаются с беговых канавок (особенно если осевая нагрузка переменная), вследствие чего нарушается правильная работа подшипника.

Упорно-радиальные шариковые подшипники (5, 6) могут наряду с осевыми нагрузками нести довольно значительные радиальные нагрузки.

Упорные подшипники с цилиндрическими роликами (7—12) состоят из двух плоских колец, между которыми катятся цилиндрические ролики.

Ролики центрируют в подшипнике сепараторами (7), которые, в свою очередь, центрируют на валу или по одной из обойм подшипника (8). Применяют также центрирование роликов буртами на одной (9) или на двух (10) обоймах.

В подшипниках этого типа ролики катятся только в одной точке своей длины, на остальных участках происходит проскальзывание относительно поверхности беговых дорожек. Для уменьшения проскальзывания иногда применяют установку в ряд нескольких коротких роликов (11). Для восприятия осевых сил в обоих управлениях применяют двухрядные роликовые подшипники (12). Частота вращения у этих подшипников крайне ограничена. Их применяют в тихоходных тяжелонагруженных опорах.

Упорные подшипники с коническими роликами выполняют с конусами, вершины которых сходятся на оси подшипника (13, 14) что обеспечивает правильное качение роликов.

Сферические подшипники (15) обладают свойством самоустанавливаемости и могут нести большие радиальные и осевые нагрузки. Наружная беговая дорожка у них выполнена по сфере, центр которой расположен вне подшипника; профили роликов очерчены дугами окружности с радиусом, равным радиусу сферы.

Условие правильного качения роликов сфероконических подшипников соблюдается не полностью.

Подшипники с разъемными обоймами

Для несения повышенных осевых и радиально-осевых нагрузок применяют подшипники с разъемной в экваториальной плоскости наружной (рис. 757, а) или, реже, внутренней (вид б) обоймой. Разъем позволяет увеличить число шариков и углубить беговые канавки.

Подшипники с разъемными обоймами

При чисто радиальной нагрузке в подшипниках этого типа образуются три точки контакта — две на разъемной и одна на целой обойме (отсюда их условное название «трехконтактные» подшипники). Правильное качение шариков одновременно по трем поверхностям, разумеется, невозможно. Тормозящиеся двухточечным соприкосновением с разъемной обоймой шарики проскальзывают по целой обойме, поэтому трехконтактные подшипники применяют для несения осевой нагрузки или радиальной при одновременном действии осевой. Осевая нагрузка прижимает шарики лишь к одной поверхности (вид в), на другой стороне шарики отходят от поверхности беговой дорожки, и в итоге получается двухконтактный подшипник.

Угол β контакта зависит от соотношения радиальной и осевой нагрузки. При чисто осевой нагрузке в исполненных конструкциях β = 20—30°.

Разъемные обоймы обычно стягивают крепежными гайками, причем взаимное центрирование обойм происходит по посадочной поверхности.

Подшипники, предназначенные для несения чисто осевых нагрузок, устанавливают в корпусах с радиальным зазором. В этом случае применяют подшипники с полуобоймами, соединенными наглухо с помощью гильзы, завальцованной на торцы (вид г).

Подшипники с встроенными уплотнениями

Промышленность выпускает несколько типов радиальных шариковых подшипников с встроенными уплотнениями.

Односторонние (рис. 758, а, б) и двусторонние (виды в—е) защитные шайбы предохраняют подшипники от проникновения грязи; во внутренних установках они служат для защиты подшипников от избыточной смазки.

Подшипники с встроенными уплотнениями

Для уплотнения подшипников в концевых установках применяют шайбы, опрессованные эластомерами (виды ж, з), или фетровые сальники (виды и, к).

Подшипники одноразовой смазки, во внутреннюю полость которых при выпуске с завода закладывают мерное количество пластичного смазочного материала, уплотняют шайбами (виды ж, з) или двусторонними фетровыми сальниками (виды л—м).

Конструктивные соотношения подшипников качения

В табл. 38 показаны усредненные соотношения конструктивных элементов подшипников качения, полученные статистической обработкой размеров стандартных подшипников.

Конструктивные соотношения подшипников качения

Конструктивные соотношения подшипников качения