Рабочее определение
Подшипник поддерживает подвижную деталь и ограничивает её движение нужной траекторией. В большинстве машин это вращающийся вал: подшипник удерживает вал на оси, воспринимает действующие на него силы и позволяет ему вращаться при минимальном трении и износе. Без подшипников вал тёрся бы прямо о корпус, нагревался, изнашивался и в итоге заклинивал.
Под этим словом понимают очень разные детали: от бронзовой втулки в дверной петле до сферического роликоподшипника размером с автомобильное колесо в дробилке. Инженеры делят их на два больших семейства. В подшипниках качения между двумя кольцами установлены шарики или ролики, поэтому поверхности катятся, а не скользят. Подшипники скольжения, или втулки, не имеют тел качения: вал скользит по поверхности с низким трением, например по бронзе, полимерному слою или масляной плёнке. Большинство вопросов покупателей касается подшипников качения, поэтому здесь речь в основном о них; подшипникам скольжения посвящена отдельная страница.
Четыре детали подшипника качения
Типичный подшипник качения состоит из четырёх деталей. Каждая изготавливается отдельным технологическим процессом и нередко отдельным поставщиком, поэтому в китайских подшипниковых кластерах помимо производителей готовых подшипников есть специализированные заводы по шарикам, сепараторам и уплотнениям.
| Деталь | Назначение | Обычный материал |
|---|---|---|
| Внутреннее кольцо | Садится на вал и в большинстве конструкций вращается вместе с ним | Высокоуглеродистая хромистая сталь, например GCr15 / 52100 |
| Наружное кольцо | Устанавливается в корпус; несёт наружную дорожку качения | Та же сталь, закалённая и шлифованная |
| Тела качения | Шарики или ролики, передающие нагрузку между кольцами | Хромистая сталь; керамика в гибридных подшипниках |
| Сепаратор | Удерживает тела качения на равном расстоянии друг от друга | Штампованная сталь, точёная латунь или полиамид со стекловолокном |
Во многих подшипниках по бокам устанавливают уплотнения или защитные шайбы, которые удерживают смазку и не пускают грязь, а также закладывают саму смазку. Закрытый подшипник часто смазан на весь срок службы; открытый рассчитан на масло или смазку, подаваемую машиной.
Почему качение лучше скольжения для большинства валов
Для начала качения нужно намного меньшее усилие, чем для скольжения. Поэтому подшипник качения легко трогается с места, не перегревается на скорости и сохраняет почти постоянное трение в широком диапазоне частот вращения. Он ещё и предсказуем: расчётный ресурс определяется по нагрузке и частоте вращения методом ISO 281, что позволяет подобрать подшипник, скажем, на 20 000 часов работы. Этот расчёт описан в материале ресурс подшипника и L10.
Подшипники скольжения по-прежнему выигрывают в ряде случаев. Они хорошо переносят удары и загрязнение, занимают мало места в радиальном направлении, работают бесшумно и могут быть дешевле в простых медленных шарнирах. Например, коленчатые валы двигателей работают на подшипниках скольжения с масляной плёнкой, потому что масляная плёнка под давлением выдерживает очень большие нагрузки.
Нагрузки: радиальная, осевая и комбинированная
Самый полезный вопрос при выборе подшипника: в какую сторону давит нагрузка?
- Радиальная нагрузка действует под прямым углом к валу, как вес шкива или натяжение ремня. Для неё созданы радиальные шарикоподшипники и цилиндрические роликоподшипники.
- Осевая нагрузка, или упор, действует вдоль вала, как толчок гребного винта или косозубой шестерни. Упорные шарикоподшипники и упорные роликоподшипники воспринимают только осевую нагрузку.
- Комбинированная нагрузка - обе сразу. Для неё рассчитаны радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники, поэтому их применяют в ступицах колёс и выходных валах редукторов.
Шарики касаются дорожки в точке, поэтому шарикоподшипники работают быстро и с малым трением, но несут меньшую нагрузку. Ролики касаются по линии, поэтому роликоподшипники выдерживают более тяжёлую нагрузку при меньшей скорости. Этот компромисс определяет большинство решений при выборе; он разобран в материале шариковые и роликовые подшипники.
Основные семейства вкратце
| Семейство | Сильная сторона | Типичное применение |
|---|---|---|
| Радиальные шариковые | Универсальность, тихая работа, высокая скорость | Электродвигатели, вентиляторы, насосы, бытовая техника |
| Радиально-упорные шариковые | Комбинированная нагрузка, точность | Насосы, шпиндели станков |
| Цилиндрические роликовые | Высокая радиальная нагрузка | Редукторы, крупные двигатели |
| Конические роликовые | Тяжёлая комбинированная нагрузка | Ступицы колёс, оси, зубчатые редукторы |
| Сферические роликовые | Тяжёлая нагрузка при перекосе | Горная добыча, бумагоделательные машины, вибрационные грохоты |
| Игольчатые | Малая радиальная высота сечения | Шестерённые насосы, трансмиссии, коромысла |
| Корпусные узлы | Простой монтаж на раме | Конвейеры, сельхозтехника |
В каталоге продукции 31 линейка, которую ведёт наш отдел, разделена на шариковые, роликовые и специальные подшипники, комплектующие, а также комплекты и аксессуары.
Три распространённых заблуждения
«Тот же номер - тот же подшипник». Обозначение фиксирует размер и базовую конструкцию, но не качество. Чистота стали, термообработка, чистота дорожек и конструкция сепаратора на разных заводах различаются, и именно они определяют шум и ресурс. Надёжно сравнить можно только по испытаниям образцов.
«Закрытый - значит не требует обслуживания вечно». Закрытый подшипник смазан на ожидаемый срок службы при нормальных условиях. Высокая температура, большая скорость или влажная, запылённая среда сокращают срок жизни смазки, и подшипник выходит из строя раньше срока, хотя снаружи ничего не заметно.
«Чем плотнее подшипник, тем он лучше». Внутренний зазор выбирают под посадку и температуру узла. Слишком малый зазор после монтажа вызывает нагрев и ранний отказ; поэтому для подшипников двигателей часто указывают C3, а не нормальный зазор.
Как идентифицируют подшипник
Стандартные подшипники идентифицируют по обозначению, например 6204-2RS C3. Цифры говорят о типе, серии размеров и диаметре отверстия; суффиксы - об уплотнениях, внутреннем зазоре, сепараторе, классе точности и смазке. Поскольку присоединительные размеры следуют ISO 15, обозначение однозначно задаёт диаметр отверстия, наружный диаметр и ширину. Два подшипника с одним обозначением подходят на один и тот же вал и в один и тот же корпус, но могут отличаться качеством стали, шумом и ресурсом. Систему построчно объясняет руководство по обозначениям.
Что покупателю указать при заказе
Полезный запрос коммерческого предложения отвечает на вопросы, которые завод всё равно задаст:
- Обозначение либо диаметр отверстия, наружный диаметр и ширина, если обозначение неизвестно.
- Уплотнение или защитная шайба, внутренний зазор и класс точности.
- Материал сепаратора и тип смазки, если они важны по скорости, температуре или шуму.
- Применение, нагрузка, частота вращения и рабочая температура - в одном-двух предложениях.
- Количество по каждому обозначению, маркировка и упаковка, а также желаемая дата поставки.
Имея эти сведения, поставщик может предложить подходящие варианты и типичный ориентировочный MOQ, а не универсальный прайс-лист. Отправьте их через форму запроса.