Подши́пник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, осьили иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечиваетвращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции^[1][2].

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Основные параметры подшипников:^{[3][источник не указан 1469 дней]}

• Максимальные динамическая и статическая нагрузка (радиальная и осевая).

• Максимальная скорость (оборотов в минуту для радиальных подшипников).

• Посадочные размеры.

• Класс точности подшипников.

• Требования к смазке.

• Ресурс подшипника до появления признаков усталости, в оборотах.

• Шумы подшипника

• Вибрации подшипника

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

• радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;

• осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Содержание

  [показать] 

Основные типы подшипников[править | править вики-текст]

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

• подшипники качения;

• подшипники скольжения;

К подшипникам скольжения также относят:

• газостатические подшипники;

• газодинамические подшипники;

• гидростатические подшипники;

• гидродинамические подшипники;

• магнитные подшипники.

Основные типы, которые применяются в машиностроении, — это подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения[править | править вики-текст]

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

Подшипники качения различных размеров и конструкций

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большее число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые — чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Классификация[править | править вики-текст]

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

• По виду тел качения

  • Шариковые,

  • Роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные);

• По типу воспринимаемой нагрузки

  • Радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается).

  • Радиально-упорные, упорно-радиальные. Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала. Часто нагрузка вдоль оси только одного направления.

  • Упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается).

  • Линейные. Обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно. Встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники.

  • Шариковые винтовые передачи. Обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения.

• По числу рядов тел качения

  • Однорядные,

  • Двухрядные,

  • Многорядные;

• По способности компенсировать несоосность вала и втулки

  • Самоустанавливающиеся.

  • Несамоустанавливающиеся.

• 

Радиальный роликовый подшипник

 

• 

Упорный шариковый подшипник

 

• 

Упорный роликовый подшипник

 

• 

Радиально-упорный шариковый подшипник

 

• 

Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом

 

• 

Радиально-упорный роликовый подшипник (конический)

 

• 

Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник

 

• 

Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник

 

• 

Самоустанавливающийся радиально-упорный роликовый подшипник

 

• 

Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами (сферический)

 

• 

Самоустанавливающийся подшипник

 

• 

Сепаратор с роликами игольчатого подшипника

 

• 

Линейный рельсовый подшипник

 

• 

Линейный телескопический подшипник

 

• 

Шариковая винтовая передача

Подшипник на Викискладе?

Механика[править | править вики-текст]

Подшипник представляет собой по существу планетарный механизм, в котором водилом является сепаратор, функции центральных колес выполняют внутреннее и наружное кольца, а тела качения заменяют сателлиты.

Частота вращения сепаратора или частота вращения шариков вокруг оси подшипника nc=n12(1−Dωdm)

где n₁ — частота вращения внутреннего кольца радиального шарикоподшипника, D_ω — диаметр шарика, d_m = 0,5(D+d) — диаметр окружности осей шариков.

Частота вращения шарика относительно сепаратора nsp=n12(dmDω−Dωdm)

Частота вращения сепаратора при вращении наружного кольца nc∗=n32(1+Dωdm)

где n₃ — частота вращения внешнего кольца радиального шарикоподшипника.

Для радиально-упорного подшипника nc=n12(1−Dωcosαdm)

nsp=n12(dmDω−Dωcos2αdm)

Из приведенных выше соотношений следует, что при вращении внутреннего кольца сепаратор вращается в ту же сторону. Частота вращения сепаратора зависит от диаметра D_ω шариков при неизменном d_m: она возрастает при уменьшении D_ω и уменьшается при увеличении D_ω.

В связи с этим разноразмерность шариков в комплекте подшипника является причиной повышенного износа и выхода из строя сепаратора и подшипника в целом.

При вращении тел качения вокруг оси подшипника на каждое из них действует нагружающая дополнительно дорожку качения наружного кольцацентробежная сила

Fc=0,5mdmω2c,

где m — масса тела качения, ω_с — угловая скорость сепаратора.

Центробежные силы вызывают перегрузку подшипника при работе на повышенной частоте вращения, повышенное тепловыделение (перегрев подшипника) и ускоренное изнашивание сепаратора. Всё это сокращает срок службы подшипника.

В упорном подшипнике, кроме центробежных сил, на шарики действует обусловленный изменением направления оси вращения шариков в пространстве гироскопический момент

Mr=Jωcωsp

Гироскопический момент будет действовать на шарики и во вращающемся радиально-упорном шарикоподшипнике при действии осевой нагрузки

Mr=Jωcωspsinα

где J=ρ⋅π⋅D5ω/60 — полярный момент инерции массы шарика; ρ — плотность материала шарика; ω_sp и ω_с — соответственно, угловая скорость шарика при вращении вокруг своей оси и вокруг оси вала (угловая скорость сепаратора).

Под действием гироскопического момента каждый шарик получает дополнительное вращение вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной векторами угловых скоростей шарика и сепаратора. Такое вращение сопровождается изнашиванием поверхностей качения, и для предотвращения вращения подшипник следует нагружать такой осевой силой, чтобы соблюдать условие Tf=Mr, где T_f - момент сил трения от осевой нагрузки на площадках контакта шариков с кольцами.

Условное обозначение подшипников качения в России[править | править вики-текст]

Основная статья: Маркировка подшипников качения

Советская и российская маркировка подшипников состоит из условного обозначения и стандартизована в соответствии ГОСТ 3189-89 и условного обозначения завода-изготовителя.

Основное условное обозначение подшипника состоит из семи цифр основного условного обозначения (при нулевых значениях этих признаков оно может сокращаться до 2 знаков) и дополнительного обозначения, которое располагается слева и справа от основного. При этом дополнительное обозначение, расположенное слева от основного, всегда отделено знаком тире (—), а дополнительное обозначение, расположенное справа, всегда начинается с какой-либо буквы. Чтение знаков основного и дополнительного обозначения производится справа налево.

Подшипники скольжения[править | править вики-текст]

Коренной подшипник скольжения, коленвала двигателя с заливкой баббитом.

Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки.

При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды.

Смазка может быть:

• жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников),

• пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.),

• твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.) и

• газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.

Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).

Классификация[править | править вики-текст]

В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.

Подшипники скольжения разделяют:

• в зависимости от формы подшипникового отверстия:

  • одно- или многоповерхностные,

  • со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),

  • со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);

• по направлению восприятия нагрузки:

  • радиальные

  • осевые (упорные, подпятники),

  • радиально-упорные;

• по конструкции:

  • неразъемные (втулочные; в основном, для I-1),

  • разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном, для всех, кроме I-1),

  • встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);

• по количеству масляных клапанов:

  • с одним клапаном,

  • с несколькими клапанами;

• по возможности регулирования:

  • нерегулируемые,

  • регулируемые.

Ниже представлена таблица групп и классов подшипников скольжения (примеры обозначения: I-1, II-5).

Группа	Класс	Способ смазки	Вид трения	Примерныйкоэффициент трения	Назначение	Область применения
I (несовершенная смазка)	1	Малое количество, подача непостоянная	Граничное	0,1…0,3	Малые скорости скольжения и небольшие удельные давления	Опорные роликитранспортеров, ходовых колес мостовых кранов
	2	Обычно непрерывная	Полужидкостное	0,02…0,1	Кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки	Линейные и формовочные машины Кузнечно-прессовое оборудование Прокатные станы Грузоподъемные машины
	3	Масляная ванна или кольца		0,001…0,02	Мало меняющиеся по величине и направлению усилия большие и средние нагрузки	Буксы вагонов Тяжелые станки Мощныеэлектрические машины Тяжелые редукторы Текстильные машины
		Под давлением			Переменная нагрузка	Газовые двигатели Тихоходные и судовые двигатели
II	4	Кольца, комбинированный или под давлением	Жидкостное	0,0005…0,005	Малые окружные скорости валов, особо тяжелые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках	Электрические машины средней и малой мощности Легкие и средние редукторы Центробежные насосы и компрессоры Прокатные станы
	5	Под давлением		0,005…0,05	Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения	Паровые котлы Водяные турбины Газовые турбины Осевые вентиляторы Турбокомпрессоры

Достоинства[править | править вики-текст]

• Надежность в высокоскоростных приводах

• Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки

• Сравнительно малые радиальные размеры

• Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте

• Простая конструкция в тихоходных машинах

• Позволяют работать в воде

• Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала

• Экономичны при больших диаметрах валов

Недостатки[править | править вики-текст]

• В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой

• Сравнительно большие осевые размеры

• Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке

• Большой расход смазочного материала

• Высокие требования к температуре и чистоте смазки

• Пониженный коэффициент полезного действия

• Неравномерный износ подшипника и цапфы

• Применение более дорогих материалов

http://nagrevatel-hi.ru/part1_3.html

http://mnogopodshipnikov.ru/dopuski-i-posadki-podshipnikov

http://studme.org/14351214/tovarovedenie/vybor_posadok_podshipnikov_kacheniya_valy_korpusa

http://xn----8sbbdpcwqom0g.xn--p1ai/obshchetekhnicheskie-svedeniya/konstruktivnye-elementy/podshipniki/neispravnosti-podshipnikovykh-uzlov-sposoby-ustraneniya.html

http://www.aswn.ru/podshipskolgen/neispravskolgen

http://xn--6-ftbm5a.xn--p1ai/sistema-uslovnykh-oboznachenij/podshipniki-kachenija/