Основные типы подшипников и их характеристики

Шариковые радиальные однорядные подшипники (рис. 3) способны воспринимать радиальную F_rи небольшую осевую F_a нагрузку в обоих направлениях, а также допускать небольшой перекос колец (не более 10'…15'). Они являются одними из наиболее распространенных и недорогих подшипников.

Подшипники характеризуются сравнительно малой радиальной и осевой жесткостью и не рекомендуются для применения в узлах, требующих точной фиксации валов. Динамическая и статическая ради­альная грузоподъемность их ниже, чем у роликоподшипников равных размеров.

Помимо основной конструкции (рис. 4, а) выпускают подшипники следующих исполнений: с защитными шайбами (рис. 4, б); со встроенными уплотнениями с одной или обеих сторон (рис. 4, в); с канавкой на наружном кольце (рис. 4, г) для установочного кольца, что позволяет производить сквозную обработку отверстий корпуса под посадку наружных колец. Для этой же цели служат подшипники с упорным буртом, а также с фланцем на наружном кольце. Подшипники со сферической посадочной поверхностью наружного кольца (рис. 4, д) могут самоустанавливаться при монтаже, компенсируя несоосность посадочных отверстий.

Шариковые радиальные двухрядные сферические подшипники (рис. 5) предназначены для восприятия радиальных F_r, а также небольших осевых F_a нагрузок в обоих направлениях. Дорожка качения наружного кольца представляет собой сферическую поверхность, что делает подшипник самоустанавливающимся: подшипники могут работать при перекосах колец до 3°.

Помимо основного исполнения (рис. 5, а) подшипники изготавливают с коническим посадочным отверстием (рис. 5, б), позволяющим легко установить их на коническую поверхность вала.

Область применения данных подшипников – механизмы, в которых возможна несоосность посадочных мест, а также в случаях, когда неизбежны значительные прогибы валов или осей.

а б

Рис. 5. Шариковые радиальные двухрядные сферические подшипники

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами (рис. 6) предназначены для восприятия радиальных F_r нагрузок. Они отличаются повышенной нагрузочной способностью, но тяжелее и дороже аналогичных шариковых подшипников, кроме того, они очень чувствительны к перекосам колец. Даже небольшие перекосы (1'...2') приводят к неблагоприятному распределению контактных давлений и снижению долговечности.

Конструктивные исполнения подшипников с двумя бортами на одном кольце и без бортов на втором (рис. 7, а, в) допускают в определенных пределах осевые перемещения внутреннего кольца относительно наружного, что дает возможность использовать их в качестве плавающих опор. Подшипник с бортом на одном из колец (рис. 7, б, г) фиксирует вал в одном осевом

направлении и может воспринимать кратковременные небольшие осевые нагрузки. Для фиксации вала в обоих направлениях и восприятия небольших осевых нагрузок применяют подшипники с приставным бортовым кольцом (рис. 7, д).

Данные подшипники применяют в узлах механизмов, где требуется большая радиальная грузоподъемность: станках, прокатном оборудовании, дорожно-транспортных машинах и пр.

Двухрядные и многорядные подшипники с короткими цилиндрическими роликами имеют еще большую грузоподъемность и жесткость при относительно небольших габаритных размерах в радиальном направлении.

Роликовые радиальные двухрядные сферические подшипники (рис. 8) имеют сферическую поверхность дорожки качения наружного кольца, а также бочкообразную форму роликов, что обеспечивает работу при перекосах колец 1˚… 2,5˚. Подшипники являются самоустанавливающимися, могут выдерживать большие радиальные F_r и небольшие осевые F_a нагрузки.

Помимо основного исполнения (рис. 8, а) подшипники изготовляют с коническим отверстием (рис. 8. б). Их устанавливают или непосредственно на коническую поверхность вала, или на закрепленную втулку (рис. 8, в), надеваемую на цилиндрический участок вала.

а б в   Рис. 8. Роликовые радиальные двухрядные сферические подшипники

Сферические подшипники применяют в тяжелонагруженных узлах, где возможны перекосы, обусловленные погрешностями изготовления, а также деформациями корпуса и вала.

Роликовые радиальные подшипники с игольчатыми роликами (игольчатые подшипники) (рис. 9) способны воспринимать большие радиальные F_r нагрузки, осевые нагрузки они не воспринимают. Перекосы колец недопустимы.

Ролики (иглы) имеют диаметр 1,6…6 мм и длину, в 4…10 раз превосходящую диаметр (рис. 9, а). Иглы устанавливают без сепаратора или с сепаратором. Для уменьшения радиальных габаритов применяют подшипники без колец или с одним кольцом (рис. 9, б).

По сравнению с шариковыми подшипниками они имеют существенно меньшие габаритные размеры в радиальном направлении при значительно большей грузоподъемности.

Игольчатые подшипники обладают высокой жесткостью и могут использоваться в качестве высокоточных опор. Из-за большого числа контактных поверхностей игольчатые подшипники обладают высокими демпфирующими свойствами, поэтому допустимо их применение при значительном уровне вибрации.

Рис. 9. Роликовые радиальные подшипники с игольчатыми роликами

Рис. 10. Роликовый радиальный подшипник с витыми роликами

Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами (рис. 10) воспринимают только радиальную F_r нагрузку. Из-за податливости роликов подшипники менее чувствительны к перекосам, чем подшипники со сплошными роликами, кроме того, обладая демпфирующими способностями, они могут воспринимать ударные нагрузки.

Шариковые радиально-упорные подшипники (рис. 11) воспринимают радиальные F_r и односторонние осевые F_a нагрузки.

Нагрузочная способность этих подшипников выше, чем у радиальных шариковых, благодаря большему (на 40%) числу тел качения, которое удается разместить в подшипнике из-за наличия скоса на наружном или внутреннем кольце. Способность подшипника воспринимать осевую нагрузку зависит от номинального угла контакта тел качения с кольцами α (рис. 11, а). Подшипники выполняют с номинальными углами контакта α = 12°, α = 26°, α = 36°. С увеличением α осевая грузоподъемность подшипника растет, а предельная частота вращения и допускаемая радиальная нагрузка уменьшаются.

Шариковый радиально-упорный однорядный подшипник с разъемным внутренним (рис. 11, б) или наружным (рис. 11, в) кольцом используют при радиальных и двухсторонних осевых нагрузках в условиях стесненных габаритов по оси. Шариковый радиально-упорный двухрядный подшипник (рис. 11, г) воспринимает значительные радиальные и осевые нагрузки в условиях высоких требований к жесткости опоры.

Радиально-упорные подшипники с коническими роликами (рис. 12) имеют тела качения в форме усеченного конуса и съемное наружное кольцо. Такая конструкция подшипников позволяет производить раздельный монтаж и демонтаж колец. При монтаже и эксплуатации подшипники нуждаются в регулировании осевых зазоров.

Подшипники воспринимают радиальные F_r и односторонние осевые F_a нагрузки. Осевая нагрузочная способность подшипников возрастает с увеличением угла контакта α наружного кольца. Для большинства подшипников он равен α = 10°…16°. Повышенную осевую нагрузку воспринимают подшипники с увеличенными углами контакта α = 20°…30°.

Помимо основной конструкции (рис. 12, а) выпускаются подшипники с упорным буртом на наружном кольце (рис. 12, б), а также подшипники двухрядные (рис. 12, в) и четырехрядные, воспринимающие большую радиальную и двустороннюю осевую нагрузки.

Конические роликовые подшипники широко применяются в машиностроении, отличаются удобством монтажа, имеют большую нагрузочную способность по сравнению радиально-упорными шариковыми подшипниками (примерно в 1,5 раза).

Шариковые упорные подшипники(рис. 13) предназначены для восприятия только осевой нагрузки: для односторонней – одинарные подшипники (рис. 13, а), для двухсторонней – двойные (рис. 13, б).

Одно из колец подшипника устанавливается на вал с натягом, другое кольцо – в корпус с зазором.

Эти подшипники удовлетворительно работают при небольших скоростях (до 10 м/с). При высоких частотах вращения появляются центробежные силы и гироскопические моментов, действующих на шарики. На горизонтальных валах подшипники работают хуже, чем на вертикальных, и требуют хорошей регулировки или постоянного поджатия колец пружинами.

Роликовые упорные подшипники(рис. 14) воспринимают большие осевые нагрузки, быстроходность их невелика.

Для восприятия односторонней нагрузки применяют одинарные подшипники с коническими (рис. 14, а) или цилиндрическими (рис. 14, б) роликами. Для восприятия двухсторонней нагрузки применяют двойные подшипники (рис. 14, в).

Упорно-радиальные шариковые и роликовые подшипники (рис. 15) предназначены для восприятия больших осевых нагрузок и небольших радиальных.

Рис. 15. Упорно-радиальные шариковые и роликовые подшипники

Описанные кратко типы подшипников имеют разнообразные конструктивные исполнения, которые используются для повышения надежности и точности подшипников, улучшения их технических показателей и облегчения монтажа.