Подшипники: определение, классификация, виды и назначение

Функционал подшипников очень широк. Они незаменимы для обеспечения надежной фиксации, легкого вращения или качения, уменьшения трение между двумя частями конструкции. Простое изобретение является одним из ведущих в промышленности и используется повсеместно. От его качества во многом зависит работоспособность и износостойкость машины. Многообразие таких сборочных узлов также велико, как и назначение. Что это такое – подшипник, какие виды существуют и их классификация по основным признакам, мы расскажем в этой статье и покажем фотографии.

Что представляет собой опора

По своей сути деталь является основой узла сбора. Ее основная функция состоит в том, чтобы обеспечивать надежный упор и поддерживать определенную подвижную часть конструкции. То, насколько жесткой будет такая фиксация, зависит от устройства, материала и многих других факторов.

Закрепление положения в пространстве позволяет обеспечить вращательные движения, качение при минимальном сопротивлении. Так нагрузка передается от подвижной части агрегата к другим, сохраняя износостойкость.

Какие бывают виды и типы подшипников

Все сборочные узлы можно классифицировать по принципу работы. Две основные группы составляют приборы, обеспечивающие покачивание и скольжение. Именно их чаще всего используют в машиностроении. Первая может быть представлена шариковыми и роликовыми устройствами.

Отдельное внимание заслуживают магнитные конструкции. Принцип их работы отличен от остальных, и используют их реже. К тому же в силу функциональных особенностей они должны сопровождаться запасными узлами.

Подшипники – это детали, помогающие получать от машины максимальный КПД, сохраняя ее работоспособность без специального ремонта и обслуживания.

Опоры скольжения

Эта группа деталей позволяют свободно скользить при трении двух соприкасающихся поверхностей. При этом используются разные смазки – масла, вода, химические вещества, графит и некоторые газы. Конструктивно такие приспособления могут быть как целостными, так и разборными. Производятся в комплекте со втулкой и соединяющей частью.

Устройства по типу качения

Такие узлы делают в виде двух колец, тел, обеспечивающих эффект покачивания, и сепаратора. Изготавливаются согласно установленной стандартизации, что позволяет использовать их в большинстве автомобилей, сложной технике и самолетах.

Шарикоподшипники

Функционально входят в группу узловых частей, работающих по принципу качения. Шариковые тела располагаются на поверхности наружных колец деталей. Во время работы создают небольшой момент трения, а значит практически не ограничивают скорость вращения.

Роликоподшипники

Входят в группу качения, но в их основе шарики заменены на ролики. Это позволяет им выдерживать гораздо большие нагрузки. Такая работоспособность высоко ценится при конструировании промышленных станков и железнодорожном строении.

Магнитные опоры

Работают по принципу левитации притяжения, обеспечивая полную бесконтактность двух соседних частей. Могут использоваться в условиях агрессивной окружающей среды, но пока не так распространены, как уже перечисленные виды. Если не подстраховывать такую конструкцию другой, более традиционной, можно в одночасье потерять всю машину.

Перечень ГОСТов

1. ГОСТ 520—2002 Подшипники качения. Общие технические условия.

2. ГОСТ 831-75 Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные. Типы и основные размеры.

3. ГОСТ 832-78 Подшипники шариковые радиально-упорные сдвоенные. Типы и основные размеры.

4. ГОСТ 2893-82 Подшипники качения. Канавки под упорные пружинные кольца. Кольца упорные пружинные. Размеры.

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

6. ГОСТ 3325-85 Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.

7. ГОСТ 3395-89 Подшипники качения. Типы и конструктивные исполнения.

8. ГОСТ 3478-79 Подшипники качения. Основные размеры.

9. ГОСТ 3722-81 Подшипники качения. Шарики. Технические условия.

10. ГОСТ 4252-75 Подшипники шариковые радиально-упорные двухрядные. Основные размеры.

11. ГОСТ 4657-82 Подшипники роликовые радиальные игольчатые однорядные. Основные размеры. Технические требования.

12. ГОСТ 5377-79 Подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами без внутреннего или наружного кольца. Типы и основные размеры.

13. ГОСТ 5721-75 Подшипники роликовые радиальные сферические двухрядные. Типы и основные размеры.

14. ГОСТ 6364-78 Подшипники роликовые конические двухрядные. Основные размеры.

15. ГОСТ 6870-81 Подшипники качения. Ролики игольчатые. Технические условия.

16. ГОСТ 7242-81 Подшипники шариковые радиальные однорядные с защитными шайбами. Технические условия.

17. ГОСТ 7634-75 Подшипники радиальные роликовые многорядные с короткими цилиндрическими роликами. Типы и основные размеры.

18. ГОСТ 7872-89 Подшипники упорные шариковые одинарные и двойные. Технические условия.

19. ГОСТ 8328-75 Подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами. Типы и основные размеры.

20. ГОСТ 8338-75 Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры.

21. ГОСТ 8419-75 Подшипники роликовые конические четырехрядные. Основные размеры.

22. ГОСТ 8530-90 Подшипники качения. Гайки, шайбы и скобы для закрепительных втулок. Технические условия.

23. ГОСТ 8545-75 Подшипники шариковые и роликовые двухрядные с закрепительными втулками. Типы и основные размеры.

24. ГОСТ 8882-75 Подшипники шариковые радиальные однорядные с уплотнениями. Технические условия.

25. ГОСТ 8995-75 Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные с одним разъемным кольцом. Типы и основные размеры.

26. ГОСТ 9592-75 Подшипники шариковые радиальные с выступающим внутренним кольцом. Технические условия.

27. ГОСТ 9942-90 Подшипники упорно-радиальные роликовые сферические одинарные. Технические условия.

28. ГОСТ 13014-80 Втулки стяжные подшипников качения. Основные размеры.

29. ГОСТ 18572-81 Подшипники роликовые с цилиндрическими роликами для букс железнодорожного подвижного состава. Основные размеры.

30. ГОСТ 18854-94 Подшипники качения. Статическая грузоподъемность.

31. ГОСТ 18855-94 Подшипники качения. Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс (долговечность).

32. ГОСТ 20531-75 Подшипники роликовые игольчатые радиально-упорные комбинированные. Технические условия.

33. ГОСТ 22696-77 Подшипники качения. Ролики цилиндрические короткие. Технические условия.

34. ГОСТ 23179-78 Подшипники качения радиальные шариковые однорядные гибкие. Технические условия.

35. ГОСТ 23526-79 Подшипники роликовые упорные с цилиндрическими роликами одинарные. Типы и основные размеры.

36. ГОСТ 24208-80 Втулки закрепительные подшипников качения. Основные размеры.

37. ГОСТ 24297-87 Входной контроль продукции. Основные положения.

38. ГОСТ 24696-81 Подшипники роликовые радиальные сферические двухрядные с симметричными роликами. Основные размеры.

39. ГОСТ 24810-81 Подшипники качения. Зазоры.

40. ГОСТ 24850-81 Подшипники шариковые радиальные однорядные с двумя уплотнениями, с широким внутренним кольцом и сферической наружной поверхностью наружного кольца. Основные размеры.

41. ГОСТ 24955-81 Подшипники качения. Термины и определения.

42. ГОСТ 25255-82 Подшипники качения. Ролики цилиндрические длинные. Технические условия.

43. ГОСТ 25256-82 Подшипники качения. Допуски. Термины и определения.

44. ГОСТ 25455-82 Подшипники качения. Втулки закрепительные и стяжные. Технические условия.

45. ГОСТ 27057-86 Подшипники упорные роликовые конические одинарные. Основные размеры.

46. ГОСТ 27365-87 Подшипники роликовые конические однорядные повышенной грузоподъемности. Основные размеры.

47. ГОСТ 28428-90 Подшипники радиальные шариковые сферические двухрядные. Технические условия.

48. ГОСТ 9013-59 Металлы. Методы измерения твердости по Роквеллу.

49. ГОСТ 3635-78 Подшипники шарнирные. Технические условия.

50. ГОСТ Р 52545.1-2006 (ИСО 15242-1:2004) Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Основные положения.

Подшипники скольжения

Основная задача таких деталей – обеспечивать свободное трение между двумя сопряженными участками. Использовать их можно как для подвижных, так и для неподвижных поверхностей, что значительно увеличивает функциональные возможности применения.

Разновидности опорных узлов скольжения

Этот тип узловой части может быть разъемным и целостным. Первый состоит из двух вкладышей, установленных в полуотверстия основания и крышки. Они могут иметь толстую или тонкую стенку относительно наружного диаметра. Толщину определяет используемый материал. Например, тонкостенные чаще всего делают из легкой малоуглеродистой стали. Конструкция неразъемного предполагает особую сборку, при которой в детали высверливается отверстие, в которое запрессовывается металлическая втулка.

Разновидности

Наиболее распространенной является классификация, основанная на способности восприятия нагрузки по направлению. В этом случае устройства разделяют на 3 группы:

• • Радиальные – принимающие перпендикулярную нагрузку с оси.
• • Упорные – берут на себя весь груз.
• • Радиально-упорные – сочетают свойства тех и других.

Существуют и еще несколько вариантов разделения узлов, но они являются скорее второстепенными.

Стандарты опор скольжения

Качество изготовления деталей, используемый в работе материал и другие условия производства описаны в Межгосударственном стандарте ISO и ГОСТе. Первый – соответствует международным требованиям, действующим в 165 странах мира. Второй – является внутренним для Российской Федерации. Все узловые части, представленные , проходят обязательную сертификацию на соответствие заявленным правилам.

Смазки подшипников скольжения

Этот вид призван обеспечивать свободное трение между двумя частями конструкции. Для нормальной работы используется один из 4-х типов смазочных материалов:

• • Жидкие – различные синтетические и минеральные масляные жидкости для металлических опор или вода для неметаллических.
• • Пластичные – изготавливаются из базового масла и загустителя.
• • Твердые – используются в условиях сухого и граничного соприкосновения. В качестве материала чаще всего выбирается графит и дисульфид молибдена.
• • Газообразные – требуются, когда конструкция работает под слабой нагрузкой, но в жарких условиях и с большим количеством оборотов.

Преимущества и недостатки

Среди плюсов можно выделить их высокую надежность при работе на большой скорости и небольшие размеры. Что касается минусов, то отметим необходимость постоянной регулировки количества смазки, пониженный КПД и производство из дорогих материалов.

Где применяются устройства

Сфера применения приборов широка. Довольно часто их используют в высокоскоростной аппаратуре, паровых и турбинных установках, в оборудовании систем навигации и других точных приборах.

Подшипники: стандарты ГОСТа в отношении размеров

Согласно ГОСТу, все подобные изделия должны иметь определенные внутренний и внешний диаметр, а также ширину. В зависимости от этих параметров определяется серия изделий.
Серии подшипников по размерам

Вот такие могут иметь подшипники размеры. Таблица, представленная выше, зависимость диаметров и ширины подобных изделий демонстрирует наглядно.

Подшипники качения

Эти узловые опоры состоят из двух колец, но кроме них, в основе всегда есть тела, обеспечивающие покачивание, и сепаратор. На внутренней поверхности расположены желоба, выполняющие роль дорожек. В редких случаях сепаратор может отсутствовать, но тогда и уровень сопротивления становится выше.

Назначение

Основная цель устройств – служить упором для вращающихся частей механизмов. Именно поэтому они являются более популярными, чем узлы, обеспечивающие скольжение. Используются в электрических машинах и других конструкциях, где необходимо обеспечить износостойкость, длительную работу без смазки.

Классификация

Такие детали могут разделяться по нескольким признакам, но самым распространенным является деление по форме тел и приему нагрузки. К первой группе относятся уже упоминаемые ранее шариковые и роликовые узловые опоры. Вторая схожа с делением подшипников скольжения по типу нагрузки.

Технические характеристики

Для выбора того или иного устройства необходимо учесть несколько основных параметров. Самыми важными являются:

• • Габаритные размеры, установленные стандартом ISO.
• • Базовое и полное обозначение, включающее в себя буквенно-цифровой код, указывающий на тип, размер и конструкцию.
• • Допуски, соответствующие классам.
• • Зазор, общее расстояние, на которое одно кольцо может переместиться относительно другого.

Подобрать необходимую деталь в соответствии со всеми характеристиками предлагает . В нашем ассортименте представлены самые разные подшипники, подходящие для любых механизмов.

Преимущества и недостатки

Главными плюсами являются: небольшая стоимость и массовое производство. При необходимости их легко можно заменить, а значит монтаж и обслуживание машин станет более удобным. Смазочные материалы используются в небольших количествах, что позволяет не тратить много времени на уход за механизмами.

К недостаткам относят:

• • Излишнюю чувствительность к вибрации и ударным нагрузкам.
• • Чрезмерный нагрев и опасность разрушения на высоких скоростях.
• • Большие радиальные размеры.
• • Шум во время работы.

Несмотря на существенные недостатки, сегодня они являются самыми популярными во всем мире.

Чем отличается качественный подшипник

Прежде чем приобрести изделие, стоит обратить внимание на его особенности.

Среди основных характеристик: — качество материала. Стоит обратить внимание, что не всегда элементы могут быть созданы из стали. В отдельных случаях производители используют керамические движущиеся частицы. Применение других материалов не допускается, ведь они не могут выдержать значительные статические и динамические нагрузки; — плавность, равномерность движения. Во время работы детали не должно появляться посторонних звуков, тем более механизм не должен «заедать»; — соответствие размеру. Упорный роликовый подшипник подобрать по размерам крайне важно. Малейшее несоответствие приводит к тому, что деталь будет непригодна к использованию; — отсутствие дефектов. Стоит быть уверенным в том, что деталь не использовалась ранее. У новых изделий отсутствуют потертости, а цвет однородный.

Внимательный выбор изделия и его правильная эксплуатация – залог его качественного функционирования.

Шарикоподшипник

В качестве тела, обеспечивающего покачивание, в этом типе деталей используются шарики, свободно перемещающиеся по дорожкам. Применяются для вращающихся конструкций, в которых не нужно сильное трение между двумя движущимися частями.

Описание

Узел состоит из 2 колец, изготовленных из стали. Вместе они образуют некое «ложе» для шариковых тел. При этом внутренняя часть устройства фиксируется на валу, а наружная – на опоре. При всей простоте конструкции, они широко распространены в промышленности.

Разновидности

Какие бывают типы подшипников с шариковыми телами, можно предположить исходя из общей классификации. Как и большинство деталей качения их разделяют на: радиальные, упорные и с 4-х точечным контактом. Особенность последних заключается в способности воспринимать нагрузку в двух направлениях оси или одновременную комбинированную и осевую с одной стороны.

Применение

Разные виды применяют в электродвигателях и различной бытовой технике, в станках для обработки дерева, в медицинском оборудовании, станочных шпинделях и насосах. Шариковые с 4-х точечным контактом широко распространены в редукторах.

Размеры устройств: внутренний диаметр

На этот параметр указывают первые две цифры с конца в маркировке. Для подшипников с внутренним диаметром свыше 20 мм их нужно умножать на 5. В нашем примере — это цифры 0 и 6. Шесть умножаем на пять, получаем 30 мм.

Конечно же, не только большие могут иметь подшипники размеры. Таблица, представленная ниже, показывает, как маркируется внутренний диаметр маленьких изделий этого типа (до 20 мм). На 5 в данном случае ничего умножать не нужно.
Маркировка подшипников с внутренним диаметром меньше 20 мм

Роликовые подшипники и их разновидности

По своему строению эти опоры схожи с предыдущим типом, но вместо шариков здесь используется тело, по форме напоминающее ролик. Так прибор может принимать на себя более серьезную нагрузку.

Описание

Конструкция разработана таким образом, что она показывает стойкость к радиальному давлению, но при этом скорость прохождения ролика по дорожке ничуть не уступает шарикоподшипникам. Единственное, на что следует обратить внимание – осевая нагрузка. Чтобы сделать устройство более устойчивым к ней, элемент качения заменяют на конический.

Виды

Классифицируют этот тип по используемому телу. Отдельно выделяют:

• • Цилиндрические.
• • Конические.
• • Игольчатые.
• • Сферические.

Применение

Роликоподшипники часто используют в насосах, мощных редукторах, в железнодорожной промышленности и автопроме. Все виды роликовых подшипников в картинках представлены на сайте mirpl.ru.

Где используются

Упорные роликовые подшипники применяют для значительного количества устройств. Один из примеров – механизм конвейеров. В подобных устройствах легко увидеть особенности работы деталей такого типа. Ведь изделия могут выдерживать очень высокие осевые нагрузки, но не адаптированы к радиальным и комбинированным, применять которые запрещено. При этом механизм устройчив к ударам и физическим деформациям. Изделия с роликовой конструкцией могут сильно разниться габаритами – от 10 мм до метра и более. А максимальная грузоподъемность габаритных моделей может превышать несколько тонн. Но чем больше механизм, тем ниже скорость вращения. В небольших конструкциях возможно достижения скорости до 10000 об/мин, а объемных – 100-200 оборотов за минуту.

Стоит учесть тот факт, что подшипники можно адаптировать к системе: к примеру, конструкция дает возможность разделить кольца и сепаратор, если деталь будет находиться на поверхности устройства.

Магнитные опорные узлы

В отличие от других, такое устройство работает на принципе магнетической левитации. Это обеспечивает полную бесконтактность между двумя частями конструкции.

Описание

Элементы выполнены таким образом, что вал парит, не соприкасаясь с другими поверхностями. Для обеспечения надежной работы предусмотрено большое количество датчиков, координирующих все движения.

Разновидности

Выделяют две группы: активные и пассивные. В первый состав входит непосредственно подшипник и электронная система. Работа второй группы строится за счет присутствия постоянных магнитов. Они менее устойчивы, чем в случае с электронной системой контроля, поэтому применяются гораздо реже.

Применение

Использовать такие устройства можно в газовых центрифугах, турбомолекулярных насосах, в различных электромагнитных подвесах, в криогенной технике, в вакуумных приборах и других сложных механизмах.

Преимущества и недостатки

В качестве плюсов выделим износостойкость деталей и возможность их использования в агрессивной окружающей среде, в том числе в космосе. Минусы проявляются в нестабильности магнитного поля, из-за которого дополнительно в механизм встраиваются традиционные устройства качения или скольжения.

Международная система

Таким образом, в России предприятия, изготавливающие подшипники, ГОСТа придерживаться должны в обязательном порядке. Определить, что представляет собой изделие, выпущенное у нас в стране, совершенно не сложно по его маркировке. С импортными устройствами этого типа, к сожалению, все далеко не так просто.

За границей классификация подшипников существует такая же, как у нас, а вот какой-то общепринятой четкой системы обозначений, к сожалению, там не имеется. Зарубежные производители маркируют свою продукцию так, как им заблагорассудится.

Дополнительные обозначения на подшипниках, изготовленных, к примеру, в том же Китае, могут наноситься как до основного блока, так и после него. Сама базовая информация, как и в российской системе, обычно представляется в виде нескольких цифр (3-5). Чаще всего в маркировке импортных подшипников:

• первый символ обозначает тип изделия;
• следующие две цифры представляют серию размера ISO;
• последние две цифры указывают код размера подшипника.

Как и в российской системе, в китайской последние две цифры, если они есть, следует умножать на 5. Таким образом можно определить внутренний диаметр подшипника в миллиметрах.

К примеру, характеристики подшипников, промаркированных как N315-EM/C3, будут такими:

• N — это тип подшипника роликовый радиальный;
• 315 — размеры ISO изделия;
• буквы EM указывают в данном случае на то, что в подшипнике предусмотрен латунный сепаратор;
• С3 — группа радиального зазора.

Другие виды

Рассмотрим еще несколько типов узловых опор, отличающихся некоторыми функциональными особенностями.

Конические подшипники

Это разновидность роликовых, но тело здесь изготавливается в виде конуса и устанавливается на дорожку под углом. Прекрасно справляются как с радиальными, так и с осевыми нагрузками.

Самоустанавливающиеся двухрядные

Отличаются от других низким трением, что делает возможным их эксплуатацию на самых высоких скоростях. Устанавливаются на коническую или цилиндрическую шейку вала.

Игольчатый тип

Здесь в качестве тела качения выступает тонкий и длинный ролик. Элементы выглядят более компактными, но при этом обеспечивают большую производительность и надежность, экономичны в использовании.

Упорные шарикоподшипники

Основное назначение – восприятие осевых нагрузок. Относится к группе шариковых опор, поэтому внешне полностью соответствует именно им.

Сферические

Обеспечивают слабое трение. В конструкцию входит одновременно два ряда роликов, расположенных симметрично.

Термостойкие

Предназначены для работы в жарких условиях. Отличаются надежностью и простотой эксплуатации.

Плавающая узловая опора

Позволяет валу перемещаться линейно. Воспринимает на себя только радиальную нагрузку. Легко регулируется и прост в эксплуатации.

Скоростные устройства

Обеспечивает нормальное качение на высоких оборотах. Отличаются отлчным качеством и износостойкостью.

Шпиндельный

Имеет хорошую грузоподъемность. Часто используется в вентиляторах, мощных насосах и станках, поскольку хорошо работает на значительных оборотах.

Высокоточные

Имеют высокие эксплуатационные характеристики, благодаря которым часто используются в авиастроении, космонавтике и военной промышленности.

Закрытые

Оснащается уплотнителями, закрывающими открытое пространство. Это позволяет увеличить износостойкость в сложных условиях.

Фланцевые подшипники

Встроенный фланец повышает надежность крепления, чтобы деталь выдерживала большие нагрузки.

Опорные

Воспринимают тяжесть вдоль оси вращения. Сфера применения сильно ограничена, поэтому встречается реже, чем другие варианты.

Устройства линейного перемещения

Обладают высокими рабочими качествами при минимальном трении.

Серия по наружному диаметру

На этот параметр указывает третья цифра справа. При одинаковой конструкции и внутреннем диаметре подшипники могут различаться по наружному диаметру и ширине. В зависимости от этого стандартами определяется и их серия. Наружный диаметр в маркировке указывается третьей цифрой справа, а ширина — седьмой справа. Обозначения согласно стандартам в настоящее время приняты следующие:

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

Подшипник, маркированный 6-6180306, относится к средней широкой серии.