Радиально упорный подшипник в корпусе

Опорные подшипники: конструкция и эксплуатация

Опорный или, как принято называть, упорный подшипник представляет собой особый тип подшипников качения и скольжения, воспринимающих исключительно осевую нагрузку. Также существуют и виды в большей или меньшей степени воспринимающие радиальные усилия — и подшипники.

Виды и применение радиально упорных подшипников

Подшипник радиально-упорный – это прочный узел, который используется для активного восприятия сразу двух нагрузок. Представленная конструкция может воспринимать радиальные и осевые усилия.
Радиальная сила – это нагрузка, что идет перпендикулярно по отношению к валу, а также провоцирует образование осевых усилий.

Всевозможные виды радиально-упорных подшипников позволяют подобрать наиболее подходящее решение для работы определенных механизмов. По своей конструкции различают несколько типов:
• открытый шарикоподшипник;
• закрытая модель, что укомплектована защитной шайбой, выполненной из металла, или же – контактным уплотнением.

В зависимости от назначения подшипникового узла различают также конструкции с четырехконтактным устройством. Такие модели дополнены разъемными кольцами (внешним или внутренним) и могут эксплуатироваться в условиях повышенных нагрузок.

Упорный подшипник

Выточки на валу, предназначенные для установки на них опорных элементов, называются шипами – отсюда и название «подшипник». Точность взаимного расположения деталей (например, шестерен) обеспечивается подшипниками, являющимися опорами валов, и, соответственно остальных элементов конструкции.Но иногда механизм испытывает более осевые, чем радиальные нагрузки, в связи с чем требуется установка деталей, обеспечивающих работу машины при больших осевых нагрузках. Места (выточки) на валу в таких случаях называются «пятой», а подшипник, воспринимающий осевые нагрузки вала – «подпятник». Но в последнее время в технической литературе это слово вышло из употребления, и подобные элементы называются упорными подшипниками.

Следует отметить, что практически все подшипники, используемые в технике, способны работать как при радиальной, так и при осевой нагрузках. Примером тому могут служить ступичные подшипники автомобилей. Но при большой осевой нагрузке вала применение радиально-упорных подшипников, в силу их конструкции, будет нецелесообразным, так как, в силу своей конструкции, они будут быстро изнашиваться и разрушаться.

Упорный подшипник. Радиально-упорные подшипники. Шариковый упорный подшипник

Подшипники – это технические устройства, которые служат опорой для вращающихся осей и валов. Они способны принимать радиальные и осевые нагрузки, непосредственно воздействующие на ось или вал, и затем передавать их на раму, корпус или другие части конструкции. Задача подшипника в то же время – удерживать вал в пространстве, давая ему возможность свободно качаться, вращаться или линейно перемещаться с минимальной потерей энергии. От качества этого устройства зависят работоспособность, коэффициент полезного действия и, конечно же, долговечность машины.

Радиально-упорный подшипник

В широком смысле подшипник — это опора для вращающейся оси/вращающегося вала. Эта опора принимает на себя радиальную/осевую нагрузку, предназначенную для оси или вала, а далее передает ее в область рамы, корпуса или какой-либо другой части механизма.

Одновременно подшипник выполняет важную функцию – надежно удерживает вал в предложенном пространстве, при этом дает ему возможность беспрепятственно, в зависимости от конструкции: раскачиваться/вращаться/ передвигаться линейно.

Все эти движения вала происходят, благодаря подшипникам, с минимальными затратами энергии. От правильно выстроенного порядка этой цепочки зависит качество работы и продуктивность того или иного механизма, прибора, машины и так далее.

На сегодняшний день существуют следующие виды подшипников:

;
1. Шариковые радиально-двухрядные;
2. Радиально-роликовые, оснащенные короткими цилиндрическими роликами; ; ;
3. Радиально-роликовые (ролики – витые);
4. Шариковые радиально-упорные;
5. Роликово-конические;
6. Упорно-шариковые;
7. Упорно-роликовые;
8. Шарнирные.

Все они представлены в нашем каталоге подшипников в разделе “радиально-упорные подшипники”

Далее будет подробно рассмотрен радиально упорный шариковый подшипник

Краткие сведения из теории подшипников качения

Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, в которых элементами качения служат шарики или ролики (тела качения), установленные между кольцами (внутренним и наружным) и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором.

В процессе работы одно из колец подшипника, как правило, неподвижно. В некоторых типах подшипников одно или оба кольца могут отсутствовать (в них тела качения опираются непосредственно на поверхность вала или корпуса). Ряд подшипников качения выпускается с уплотнениями.

В некоторых подшипниках качения может отсутствовать сепаратор. Посадочные поверхности внутреннего и наружного колец, как правило, гладкие цилиндрические, но имеются разновидности колец с буртиками, с канавками, с цилиндрическими или сферическими выемками, с отверстиями для подвода смазки, с конической расточкой, с эксцентриситетом посадочной поверхности и поверхности дорожки качения, с внутренним кольцом на разжимной втулке и т. п.

Типы и конструктивные особенности подшипников качения приведены в ГОСТ 3395-89, а также в нормалях подшипниковых заводов. Небольшая выборка из каталога подшипников качения приведена в приложении.

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника: 1 – наружное кольцо; 2 – шарик (тело качения); 3 – сепаратор; 4 – дорожка качения; 5 – внутреннее кольцо.

Шариковые радиальные подшипники

Шариковые радиальные подшипники имеют такое название из-за того, что они воспринимают радиальную нагрузку, но осевую воспринимают значительно хуже. По конструкции такие подшипники состоят , как писалось выше, из двух колец, причем внутри колец есть специальные углубления для шариков. Шарики в зависимости от назначения подшипника изготавливаются или с определённым припуском ( для термостойких подшипников, что бы шарик при нагревании не заклинивало) или в притык, когда последний шарик забивают под усилием (например, в автомобилях).

Шарики должны быть изготовлены идеальной гладкой формы, потом их для усиления гладкости и в антикоррозийных целях хромируют или никелируют, предварительно подвергнув термообработке для придания твердости. По современным технологиям выпускаются шарики из новых композитных материалов. Новые разработки ведутся по пути использования синтетического нитрида кремния Si3N4, оксида алюминия Al2O3, оксида циркония ZrO2 и карбида кремния SiC. Это достаточно перспективный материал, не подвергается коррозии, выдерживает перепады температур от -170 до + 1000 градусов по Цельсию. Такие подшипники называются гибридными.

Виды подшипников

Исходя из принципа работы, все устройства подразделяются на газодинамические, гидростатические, газостатические, гидродинамические, магнитные, скольжения и качения. Последние два вида, как правило, применяются в машиностроении. Подшипник качения состоит из сепаратора и двух колец, который разделяет их. По внешней части внутреннего кольца и внутренней части внешнего проходит желобок – это дорожка, по которой катаются тела качения (ролики или шарики), когда устройство задействовано в работе.

По восприятию нагрузки разделяют радиальные (для радиальной и малой осевой нагрузки), упорные (для осевой нагрузки), упорно-радиальные (для осевой и малой радиальной нагрузки) и радиально-упорные подшипники (для комбинирования осевой и радиальной нагрузки).

По числу рядов для шариков или роликов выделяют однорядные, двухрядные и многорядные устройства. В зависимости от способности компенсировать имеющиеся перекосы валов, разделяют несамоустанавливающиеся подшипники, которые допускают взаимный перекос колец до восьми градусов, и самоустанавливающиеся (перекос до четырех градусов).

Особенности эксплуатации

На величину нагрузки особое влияние оказывает угол соприкосновения тел и дорожек качения. Радиально-упорные модели активно используют в различных отраслях машиностроения, в химической промышленности, сельскохозяйственной сфере и прочее.
Применение радиально-упорных конструкций:
• в различных компрессорах;
• в нагнетателях;
• в редукторах;
• в редукторных моторах;
• в насосах;
• в вентиляторах;
• в текстильном и печатном оборудовании;
• в подъемно-транспортных устройствах;
• в компрессорах винтового типа.

Чаще всего радиально-упорный подшипник, применение которого актуально для многих сфер, используют в сложных эксплуатационных условиях. Особенность однорядного шарикового устройства заключается в тихом ходе, незначительной силе трения, продолжительной службе и высокой частоте вращения во время работы.

Классификация

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

1. По форме тел качения: шариковые и роликовые, причем ролики могут быть цилиндрическими, коническими, игольчатыми, бочкообразными и витыми.

Форма тел качения подшипников.

2. По направлению воспринимаемой нагрузки:

• радиальные – воспринимают преимущественно радиальную нагрузку, т.е. нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника;
• радиально-упорные – воспринимают комбинированную нагрузку, т.е. нагрузку, одновременно действующую на подшипник в радиальном и осевом направлениях, причем преобладающей может быть, как радиальная, так и осевая нагрузки;
• упорно-радиальные – воспринимают радиальную и осевую нагрузки, но радиальная нагрузка меньше осевой; упорные – воспринимают только осевую нагрузку, т. е. нагрузку, действующую вдоль оси вращения подшипника.

3. По числу рядов тел качения: однорядные, двухрядные, трехрядные, четырехрядные и многорядные.

4. По способности само-устанавливаться: несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся (сферические, допускающие угол перекоса внутреннего и наружного колец до 2–3 градусов).

5. По габаритным размерам: для каждого подшипника при одном и том же внутреннем диаметре имеются различные серии, отличающиеся несущей способностью подшипника, т. е. размерами колец и тел качения. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника, серии подразделяются на сверхлегкие, легкие, средние и тяжелые. Подшипники качения одинаковой серии диаметров могут иметь различную серию по ширине. В зависимости от ширины подшипника серии бывают особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

6. По конструктивным особенностям: с защитными шайбами, с упорным бортом на наружном кольце, с канавкой на наружном кольце, с составными кольцами и др.

Сепаратор

Сепаратор в подшипнике предназначен для разделения и удержания шариков внутри колец. Он также несет нагрузку. При изготовлении согласно ГОСТ его материал зависит от назначения подшипника, в каких условиях он будет работать, и какую нагрузку он будет нести. Изготавливают сепаратор вырубным способом из листового железа с одновременным приданием формы под шарики. Сталь должна отвечать тем же характеристикам, что и подшипник в целом. Гораздо чаще изготавливают сепаратор из латуни и сплавов, бронзы безоловянной, а также из нержавеющей и специализированной стали. Также сепараторы изготавливаются из новых полимерных и полиамидных материалов.

Сепараторы в зависимости от назначения подшипника бывают для установки шариков в один ряд, т.е. однорядными, и для установки шариков в два ряда, т.е. двухрядными. Количество рядов зависит от нагрузки на подшипник. Этот подшипник очень похож на два однорядных подшипника, поставленных вплотную, Но по геометрии есть существенная разница.

С двумя рядами шариков, или двухрядный радиальный шарикоподшипник не так требователен к тому, что будет на валу небольшой перекос, он сам приспосабливается к небольшому углу перекоса. .Двухрядный радиальный шариковый подшипник используется в том случае, когда имеются достаточные нагрузки при высокой частоте осевого вращения. Это достигается тем, что нагрузка перераспределяется на каждый шарик в сторону уменьшения.

Условное обозначение

Российская маркировка таких устройств состоит из условного обозначения, стандартизованного в соответствии с ГОСТ 3189-89, а также из кода завода-изготовителя. Таким образом, маркировка включает семь цифр основного обозначения (если значения признаков нулевые, может быть сокращена до двух знаков) и дополнительного, расположенного справа/слева от основного. В случае расположения слева оно всегда отделяется знаком “–” (тире), а если справа, то начинается с какой-нибудь буквы. Чтение всегда осуществляется справа налево, будь то радиальные или упорные подшипники.

ГОСТ предписывает располагать элементы маркировки в определенной последовательности. Так, сначала указывается серия ширин (одна цифра), затем конструктивная разновидность (две цифры), далее тип подшипника (одна цифра), серия диаметров (одна цифра) и условное обозначение внутреннего диаметра (две цифры).

Несколько разновидностей подшипниковых узлов

Большое количество разновидностей таких узлов позволяет каждому покупателю подобрать подходящую модель, что будет предназначена для определенных эксплуатационных условий.

Разновидность подшипников:
1. Шарикоподшипник дополнен сепаратором, выполненным из прочного материала –полиамида. Некоторые производители также предлагают модели с сепаратором из латуни или стали. Представленные узлы способны работать в условиях радиальной и осевой силы, что действует в одном направлении.
2. Роликовый узел дополнен телами качения, которые отличаются конической формой. Учитывая тот факт, что расположение роликов осуществляется с учетом оси вращения под конкретным углом, такие устройства могут воспринимать комбинированный тип усилий.

Конические роликовые модели бывают нескольких видов:
• 7000 – основной тип;
• 27000 – тип высокого конусного угла;
• 97000 – двухрядная конструкция;
• 77000 – четырехрядное устройство.
Таким образом, в процессе выбора рекомендуется научиться грамотно различать между собой радиально-упорные подшипники ГОСТ 831-75 и шариковый радиально-упорный подшипник ГОСТ Р 52598-2006.

Радиально упорный подшипник: материал производства

Производство ведется как самих подшипников, так и их колец, а также тел качения ведётся из сертифицированной стали 100Cr6 (1.3505), соблюдая SAE52100 и SUJ2..

Подшипник радиально упорный шариковый

Они также есть как однорядные, так и двухрядные. Этот подшипник в отличие от обыкновенного имеет канавки в кольцах, наружном и внутренним, немного смещенные друг против друга вдоль оси. Это дает возможность воспринимать нагрузку, как осевую, так и радиальную, но только в одном направлении. Поэтому лучше, когда такие подшипники ставят в паре.

Однорядный радиально-упорный шарикоподшипник

Если нужно , что бы подшипник работал с радиальными и осевыми нагрузками в обе стороны, применяются подшипники радиально упорные шариковые двухрядные.

Двухрядный радиально-упорный шариковый подшипник

Он такой же, как и два однорядных, так же воспринимает нагрузку в обе стороны, но поуже размером.

Шариковый радиальный сферический двухрядный подшипник

По своему виду это практически такой же подшипник, но отличие его в том, что дорожка качения на верхнем кольце у него выполнена вогнутой. Его не изготавливают в разъемном виде. Осевую нагрузку он воспринимает, как и упорный, в двух направлениях. Также плюсом является то, что подшипники при установке на вал могут допускать несоосность, т.е. они само устанавливаются. Несоосность может доходить до 4 градусов, не приводя к разрушению подшипника. Изготавливаются с конусным внутренним кольцом и с прямым.

Шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный.

Где используется упорный подшипник?

Машин, в которых отсутствуют вращающиеся детали, очень мало. Такие части, как барабаны, рычаги, колеса, оси, валы и т. д., как правило, обязательно имеются – это знают все, кто имеет дело с автомобилями. А значит, и без подшипников здесь не обходится. Любое транспортное средство нуждается в хорошем уходе и периодическом ремонте, вот и эти устройства приходится время от времени менять. Но упорный подшипник – не только непременный атрибут автомобиля, он применяется в металлургическом, энергетическом оборудовании, машинах горнодобывающей отрасли. Такого рода конструкции позволяют усилить скоростные качества той или иной детали, поэтому их часто используют в центрифугах, автомобильных колесах, червячных редукторах, шпинделях и прочем.

Шарикоподшипники радиально-упорного типа

Представленные шарикоподшипники укомплектованы дорожками качения, которые находятся на двух кольцах (внутреннем и наружном). По своей конструкции и расположению – они немного смещены друг от друга вдоль оси подшипникового узла. В результате данные устройства могут с легкостью эксплуатироваться при условии комбинированных усилий, когда одновременно на модель действуют две силы – осевая и радиальная.

Компания SKF предлагает вниманию своих покупателей различные виды радиально-упорных шарикоподшипников:
• прецизионные;
• ступичные;
• двухрядные опорные ролики на базе шарикоподшипников;
• подшипниковые узлы с фиксированным поперечным сечением.

Совершать подбор подшипника по размерам онлайн можно на сайте, воспользовавшись таблицей, в которой представлены все размеры узлов. В процессе покупки также рекомендуется обратить особое внимание на осевую грузоподъемность, изменение которой напрямую зависит от увеличения угла контакта.

Под углом контакта принято рассматривать угол, что находится между линией, соединяющей точки контакта шарика с дорожками качения. Именно за счет этих деталей комбинированные усилия переходят с одной дорожки на другую.

Закрытые подшипники

Все подшипники радиальные однорядные изготавливаются в закрытом и открытом исполнении. Конечно, открытые шарикоподшипники проще в изготовлении и работают при высоких скоростях. Но у них есть очень существенный недостаток – они не защищены ни от попадания грязи, ни от попадания влаги, требует очистки и смазки, то есть ухода. Иногда это очень затратно.

Если подшипник двухрядный- тут без вариантов- только закрытые. В качестве защиты используют бесконтактные и контактные детали. Первый вариант это шайбы металлические или из полиамида, так называемые заглушки. Они ставятся часто сразу на предприятии, являются частью подшипника, смазка заполняется сразу, не меняется и не пополняется в течение всего времени работы подшипника. Такие подшипники устанавливают в тех местах, где очень мало места, что бы периодически смазывать подшипник или идет вопрос цены. Защитная шайба изготовляется из стали, потом вставляется в подшипник при его сборке. При этом образуется небольшой зазор с внутренним кольцом, не касаясь его, поэтому скорость вращения за счет трения не уменьшается.

Часто ставится так называемое лабиринтное уплотнение. Устанавливаются две шайбы подряд в виде ловушки для пыли и удержания смазки. За счет этого такие уплотнения хорошо работают при условиях перегрева механизма или двигатель работает с высокими оборотами.

Контактное уплотнение

Контактное уплотнение это такая уплотнительная губка, которая прилегает к поверхности контакта и защищает изделие от попадания как различных загрязнений, так и влаги, а также от вытекания смазки. Устанавливается в канавку и закрывает по кромкам герметично наружное и внутреннее кольцо. Плотность обеспечивается или самим материалом или специальной пружиной. Разработаны разные виды таких уплотнений. Наиболее распространенный материал это металлорезина или синтетический каучук с армированием из листовой стали, также используется фетр.

По форме бывают или в виде кольца с круглым сечением или с прямоугольным. Иногда ставится двойное кольцо с круглым сечением. При этом получают гарантию того, что смазка в подшипнике останется до конца службы такого подшипника. Новые разработки в этой отрасли дали возможность появиться более современным материалам из различных полимеров для защиты подшипника, не ухудшающих его работу. Но все равно, воздействие на скорость вращения подшипника везде присутствует.

Если нужно купить шариковый радиальный подшипник, в настоящее время это не составляет труда. Главное, это номер подшипника, в нем есть все: диаметр наружный и внутренний, вид, материал и прочее. По нему можно сделать заказ, при этом обязательно определитесь, отечественного производителя или зарубежного. Не нужно ориентироваться на цену, нужно покупать у надежного поставщика. Часто можно купить подшипник, снятый с другого автомобиля или явную подделку. Поэтому желательно немного узнать, что это за поставщик, как он работает на рынке.

Особенности обслуживания опорных подшипников

В процессе эксплуатации оборудования, при проведении периодического обслуживания, рабочих осмотров или замены смежных деталей, необходима обязательная диагностика опорных подшипников для принятия решения об их дальнейшей работе.

• Взятие пробы пластичной смазки для анализа на примеси и соответствие требованиям эксплуатации.
• Оценка количества пластичной смазки в подшипниковом узле.
• Удаление смазки для тщательного осмотра.
• Проверка наличия повреждений и дефектов сепаратора.
• Контроль состояния видимых частей тел качения и дорожки качения.

При принятии решения по дальнейшей эксплуатации или замене опорного подшипника необходимо принять во внимание следующие факторы:

• Наличие дефектов, их характер и степень повреждений.
• Режим эксплуатации оборудования.
• Производительность оборудования.
• Периодичность осмотров.

При выявлении повреждений необходимо установить причину и провести профилактические мероприятия, которые включают:

Особенности радиально-упорных роликоподшипников

Роликовый подшипник, купить который можно на сайте, имеет одно важное преимущество – он считается самоустанавливающимся. Такая модель отлично работает в условиях сразу нескольких видов усилий – осевые и радиальные. Благодаря функции самоустановке, такие устройства не воспринимают изгиб вала. Они с легкостью могут работать в сложных эксплуатационных условиях и при этом достаточно быстро крутиться.

За счет самоустановки данный узел легко компенсирует перекос вала, допустимое значение которого может быть разнообразным. В качестве тел качения в этих конструкциях используются ролики. Ролики конической формы и дорожки отличаются всего одной осью вращения. В случае даже незначительных отклонений при соблюдении такого условия отмечают плохую работу всего механизма.

Подшипники, размеры в таблице которых помогут покупателю подобрать подходящую модель, имеют несколько значимых преимуществ:
• Высокие показатели грузоподъемности и усовершенствованные кинематические характеристики.
• Минимальное трение и износ, чего удалось достичь благодаря защитной пленке, созданной из масла. В результате основные детали находятся под надежной защитой.
• Обновленная конструкция сепараторов, изготовленных из прочных материалов – гарантия качественного и равномерного распределения смазки. Это положительно сказывается на длительном эксплуатационном процессе.

Все тела качения роликоподшипников имеют разборную конструкцию, что позволяет с легкостью совершать замену отдельных деталей, которые сломались. С учетом огромных усилий, с которыми справляется подшипниковый узел, его запчасти часто выходят из строя.

Шариковые и роликовые упорные устройства

Шариковый упорный подшипник предназначается для восприятия осевых нагрузок, он является несамоустанавливающимся. Выпускают однорядные устройства, которые воспринимают осевую одностороннюю нагрузку, и двухрядные – воспринимают двустороннюю. Такие конструктивные узлы находят применение в вертикальных валах, домкратах, вращающих центрах станков, режущих металл.

Подшипник упорный роликовый используется тогда, когда действует очень большая осевая нагрузка. Эти устройства могут быть трех видов:

• с коническими роликами – предназначены для работы при крайне высоких нагрузках, повышенных скоростях вращения, ударах;
• с цилиндрическими роликами – применяются для работы на небольших скоростях, но при значительных нагрузках;
• со сфероконическими роликами – обладают свойствами самоустанавливаемости, могут нести значительные осевые и радиальные нагрузки.

Роликовый упорный подшипник используется в упорных блоках прошивных станов, экструдерах, тяжело нагруженных вертикальных валах, генераторах переменного тока. Кроме того, он является частью поворотных узлов металлургического оборудования.

Выбор подшипника

При выборе типа и размера устройства следует учитывать следующие факторы:

• характер нагрузки (переменная, ударная, вибрационная, постоянная);
• необходимый ресурс (в миллионах оборотов или часах);
• направление и значение нагрузки (осевая, радиальная, комбинированная);
• состояние окружающей среды (запыленность, температуру, кислотность, влажность);
• частоту вращения кольца конструктивного узла;
• особые требования, которые зависят от конструкции подшипника (требуемые габариты, свойства самоустанавливаемости, снижение шума и т. п.).

Габариты и классы точности

Такие устройства имеют размерные серии. По габаритным размерам они делятся на тяжелые/средние/легкие/особо легкие/сверхлегкие, а по ширине – на особо широкие/широкие/нормальные/узкие. Наиболее распространенными являются средние, легкие и особо легкие разновидности.

Выделяют классы точности конструктивных узлов: сверхпрецизионный/прецизионный/высокий/повышенный/нормальный. Выпускают также подшипники, у которых класс точности ниже нормального (самые неточные) или выше сверхпрецизионного (самые точные). В зависимости от этого параметра и иных дополнительных требований, таких как уровень вибрации и прочее, все устройства подразделяют на категории: классы А, В, С.