Подшипники качения. Виды, маркировка, выбор подшипников

1. Виды подшипников качения

Подшипники, в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала, получили название – подшипники качения.

Подшипники подразделяют на:

• радиальные, которые воспринимают радиальные нагрузки;
• упорные, которые воспринимают только осевые нагрузки;
• радиально-упорные, которые воспринимают одновременно радиальные и осевые нагрузки.

По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества:

• малый коэффициент трения;
• большую грузоподъемность при меньшей ширине подшипника;
• незначительный расход смазочных материалов;
• взаимозаменяемость;
• простоту монтажа, ухода и обслуживания.

К недостаткам относятся:

• значительно меньшая долговечность при больших частотах вращения и при больших нагрузках;
• ограниченная способность воспринимать ударные нагрузки;
• большие наружные диаметры по сравнению с подшипниками скольжения.

По форме тел качения (рис. 1) подшипники качения делят на шариковые и роликовые. Ролики могут быть цилиндрические короткие, цилиндрические длинные, витые, игольчатые, бочкообразные и конические. По числу рядов тел качения различают подшипники однорядные, двухрядные и специальные с большим числом рядов.

Рис. 1. Типы подшипников качения: а – шариковый радиальный; б – шариковый радиальный сферический двухрядный; в – роликовый радиальный; г – роликовый радиальный сферический двухрядный; д – роликовый радиальный двухрядный; е – шариковый радиально-упорный; ж – роликовый конический

По способу компенсации перекосов вала подшипники делят на несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся (со сферической внутренней поверхностью наружного кольца у радиальных подшипников).

По направлению воспринимаемой нагрузки бывают радиальные, радиально-упорные и упорные подшипники.

По радиальным габаритам при одинаковом внутреннем диаметре подшипники делят на следующие серии: сверхлегкие, особолегкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине подшипники различают: узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

Маркировка подшипников качения отражает основные параметры и конструктивные особенности подшипников. Обозначения наносят на торец колец подшипников.

Первые две цифры, считая справа налево, означают внутренний диаметр подшипника. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти две цифры следует умножить на 5, чтобы получить фактический внутренний диаметр в миллиметрах. Для подшипников с диаметром от 20 мм принято следующее обозначение внутреннего диаметра:

• 00 для диаметра 10 мм,
• 01 – 12 мм,
• 02 – 15 мм
• 03 – 17 мм.

Третья цифра справа указывает серию подшипника по диаметральным размерам и ширине. Приняты следующие обозначения:

• 1 – особо легкая серия;
• 2 – легкая серия;
• 3 – средняя серия;
• 4 – тяжелая серия;
• 5 – легкая широкая серия;
• 6 – средняя широкая серия.

Четвертая цифра справа означает тип подшипника. Приняты следующие обозначения типов:

• 0 – радиальный шариковый однорядный;
• 1 – радиальный шариковый двухрядный сферический;
• 2 — радиальный с короткими цилиндрическими роликами;
• 3 – радиальный двухрядный сферический с бочкообразными роликами;
• 4 — радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами и игольчатый;
• 5 – радиальный с витыми роликами;
• 6 – радиально-упорный шариковый;
• 7 – роликовый конический радиальноупорный;
• 8 – упорный шариковый;
• 9 – упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника.

Седьмая цифра справа означает серию подшипника по ширине.

Совместно с седьмой цифрой справа, используемой для обозначения серии по ширине подшипника, третья цифра определяет размерную серию подшипника по диаметру (см. табл. 1).

Таблица 1. Обозначение серий подшипников

Примеры:

Примеры маркировки подшипников:

23 — подшипник шариковый радиальный однорядный (четвертая цифра 0) легкой серии (цифра 2) с внутренним диаметром 3 мм.

203 — подшипник шариковый радиальный однорядный (четвертая цифра 0) легкой серии (третья цифра 2) с внутренним диаметром 17 мм (03).

2230 — подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами (четвертая цифра 2) легкой серии (третья цифра 2) с внутренним диаметром 150 (30×5)мм.

3613 — подшипник роликовый сферический двухрядный (четвертая цифра 3) средней широкой (третья цифра 6, седьмая 0) серии с внутренним диаметром 65 (15×5) мм.

60018 — подшипник шариковый радиальный однорядный (четвертая цифра 0) особо-легкой серии (вторая цифра 1) с внутренним диаметром 8 мм, с одной защитной шайбой (пятая цифра 6).

150212 — подшипник шариковый радиальный легкой серии с одной защитной шайбой и со стопорной канавкой на наружном кольце (пятая цифра 5 и шестая — 1).

111217 — подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный (четвертая цифра 1) легкой серии (третья цифра 2, седьмая – 0) с коническим отверстием внутреннего кольца (пятая цифра 1 и шестая — 1), d = 85 мм.

67202 — подшипник роликовый конический однорядный (четвертая цифра 7) легкой серии (третья цифра 2) с упорным бортом на наружном кольце (пятая цифра 6). Диаметр внутреннего кольца подшипника 15 мм (первая и вторая цифры 02).

2. Выбор подшипников качения

При выборе типа и размеров шарико- и роликоподшипников необходимо учитывать следующие факторы:

• величину и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная);
• характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);
• частоту вращения кольца подшипника;
• необходимую долговечность (желаемый срок службы, выраженный в часах или миллионах оборотов);
• окружающую среду (температуру, влажность, кислотность и т. п.);
• особые требования к подшипнику, предъявляемые конструкцией узла машины или механизма (необходимость самоустанавливаемости подшипника в опоре с целью компенсации перекосов вала или корпуса, обеспечение перемещения вала в осевом направлении и т. п.).

Подшипники выбирают в следующем порядке:

• намечают тип подшипника, исходя из условий эксплуатации и конструкции конкретного подшипникового механизма;
• определяют типоразмер подшипника в зависимости от величины и направления действующих нагрузок, частоты вращения и требуемого срока службы;
• назначают класс точности подшипника с учетом требований к точности вращения механизма.

Исходя из действующих радиальных и осевых нагрузок, вычисляют приведенную нагрузку, которая при приложении к подшипнику при вращении внутреннего кольца и неподвижном наружном кольце обеспечивала бы такую же долговечность, какую достигает подшипник в действительных условиях нагружения и вращения.

По приведенной нагрузке, частоте вращения подшипника и требуемому сроку службы рассчитывают необходимую грузоподъемность, являющуюся основной характеристикой подшипника.

Эту работу по подбору подшипника выполняют в том случае, когда отсутствуют чертежи или руководство по эксплуатации механизма.

При установке подшипников качения в сборочные единицы необходимо создать зазоры, обеспечивающие свободное, без защемления шариков или роликов вращение подшипников. Следует учитывать, что при работе от выделяющегося тепла происходит расширение внутреннего кольца подшипника и сжатие его наружного кольца, в результате чего при слишком плотной посадке шарики или ролики могут защемляться и подшипник быстро износится или разрушится. Чрезмерный зазор в посадочных местах также ухудшает работу подшипника: кольца его начинают проскальзывать, вызывая износ посадочных поверхностей и вибрацию механизма. Принято устанавливать подшипник так, чтобы кольцо подшипника, которое установлено во вращающейся детали (шкив с наружным кольцом подшипника или шип вала с внутренним кольцом), было установлено по неподвижной посадке (с небольшим натягом), а противоположное кольцо должно иметь возможность самоустанавливаться по неподвижно закрепленному кольцу и должно быть установлено по переходной или скользящей посадке.