Упорные подшипники это что
Классификация подшипников
Для удобства пользователей все существующие типы подшипников классифицируются по широкому перечню конструктивных и эксплуатационных характеристик, что позволяет оперативно подобрать необходимое изделие.
Критерии, используемые для классификации подшипников качения
Все подшипники качения, производимые на территории России и государств СНГ, согласно нормативу 3395-75 принято классифицировать, в первую очередь, по направлению вектора приложения внешних нагрузок.
По данному параметру их подразделяют на четыре базовых класса:
• Радиальные (аксиальные);
• Радиально упорные версии;
• Модели упорно-радиальные;
• Подшипники упорные.
Аксиальные подшипники, обозначенные на буквами от «а» до «е» рассчитаны, в первую очередь, на восприятие нагрузок с векторами, перпендикулярными к оси вращения вала (радиальных).
Модели радиально-упорные, обозначенные, соответственно, буквами «ж» и «з», также, как и упорно-радиальные, конструктивно предназначены для восприятия двунаправленных нагрузок осевых и аксиальных. Первые воспринимают преимущественно радиальные нагрузки, вторые, в большей степени, осевые.
Упорные изделия, отмеченные на рисунке литерами «и» и «к», предназначены для восприятия исключительно нагрузок с осевым вектором приложения.
1. По такому критерию, как соотношение диаметров изделия (D/d) подшипники принято подразделять на семь серий (смотри рисунок 2).
Постоянной величиной является внутренний диаметр (d), переменной, наружный диаметр (D). Серии подразделяются на 5 основных и две дополнительных. В первую входят:
• сверхлёгкая серия;
• средняя;
• особо лёгкая;
• тяжёлая;
• лёгкая.
Во вторую, широкая лёгкая и широкая средняя. Наибольшим спросом пользуются средние и лёгкие узкие серии.
2. По такому параметру, как ширина (для упорных подшипников, высота) выделяется пять серий.
При этом d является величиной постоянной, а ширина (В) и/или высота (Т), переменными. Имеются следующие серии:
• особо широкие;
• нормальные;
• особо узкие;
• широкие;
• узкие.
Отношение к той или иной серии влияет на изменение В/Т и D.
3. При выборе оценивается и такая характеристика, как точность подшипника. При этом определяются точность его вращения и точность, с которой выдержаны основные размеры изделия.
На первое значение прямое влияние оказывают боковое и радиальное биение дорожек качения. А точность геометрических размеров определяется величиной отклонений от заданных значений В, d и D.
Величина отклонения учитывается при выборе характера посадки.
Согласно российскому нормативу 520-89 все подшипники качения подразделяются на ряд классов (в порядке снижения точности):
• 2 – аксиальное биение внутренней обоймы не превышает 2,5 мкм – данная точность считается сверхвысокой;
• 4 – аналогичное биение ≤ 3,0 мкм – точность особо высокая;
• 5 – биение ≤ 5,0 мкм – точность высокая;
• 6 – биение ≤ 10,0 мкм – точность повышенная;
• 0 – биение ≤ 20,0 мкм – точность нормальная.
Существует ещё два класса, очень редко используемые:
• 6Х – этот класс имеют только отдельные роликоподшипники конического типа;
• 7, 8 – именуются грубыми (класс ниже нулевого).
Заказчику, выбирающему класс точности, следует понимать, чем выше данный показатель, тем дороже изделие.
В качестве примера приводим таблицу соотношений стоимости подшипников различных классов с величиной d = (50-80) мм и величину аксиального биения их внутренних обойм.
Класс точности подшипника 0 6 5 4 2
Величина биения (мкм) 20 10 5 4 2,5
Стоимость (относительная) 1 1,3 2 4 10
Существенный рост стоимости изделия при повышении точности последнего является главной причиной того, что в большей части редукторов, относящихся к группе общего назначения, используется продукция класса «0».
Более высокие классы востребованы для валов, которые, в процессе эксплуатации, должны вращаться с особой точностью. Например, в осях и валах различных приборов, в шпинделях станков для металлообработки. Либо, если предъявляются жёсткие требования по допустимому уровню шума.
4. Ещё одним критерием для классификации подшипников является форма тел качения.
Существующие изделия имеют:
• шарики (позиции «а» и «б», «и» и «ж» на рис.1);
• ролики цилиндрической формы (позиция «в»);
• конические ролики (позиции «к» и «з»);
• ролики игольчатого типа (поз. «д»);
• витые (поз. «е»);
• бочкообразные (сферического типа) – поз. «г».
Игольчатые ролики представляют тонкие и длинные цилиндры, диаметр которых (1,6-5,0) мм в пять-десять раз меньше их длины. Подшипники подобного типа сепараторов не имеют.
5. Изделия могут подразделяться по числу рядов имеющихся тел качения
В подшипнике могут производиться:
• однорядными (поз. «в», «а», с «д» по «к»). подобная продукция пользуется максимальным спросом;
• двухрядные (поз. «г» и «б»);
• четырёхрядные версии;
• многорядные.
6. По эксплуатационным и конструктивным особенностям выделяют:
• Самоцентрирующиеся подшипники (иное наименование, самоустанавливающиеся).
На рис.1 это шарикоподшипники, тип 1000, и роликоподшипники, тип 3000 (соответственно поз. «б» и «г»). эти изделия способны сохранять работоспособность узла при возникновении перекосов до 3°.
• Несамоустанавливающиеся (все модели подшипников качения, за исключением сферических). На рисунке 1., они обозначены литерами «а», «в», от «д» до «к».
7. По технологии изготовления установленных сепараторов выделяют подшипники, в которых они изготовлены литьём или штамповкой.
8. По особенностям конструкции выделяют изделия, комплектуемые защитными шайбами и контактными уплотнениями, имеющие фланец на внешней обойме, иные конструктивные изменения.
9. По комплексу дополнительных требований к подшипнику (по шумности, степени вибрации, иные) выделяют существующие подшипники качения делятся на три категории (от min до max): «С», «В», «А».
Кроме этого учитываются при выборе ряды, установленные моментов трения и радиальных зазоров.
Маркировка подшипников качения (обозначение)
Определение «тип подшипника» включает информацию, характеризующую конструктивную разновидность последнего согласно существующим признакам классификации.
На каждом изделии проставлено клеймо, содержащее информацию о его типе, классе точности, геометрических размерах и предприятии-производителе.
У неразъёмных моделей клеймо проставляется на одной из обойм, у разборных, на каждой.
Пример. Аксиальный роликоподшипник с короткими телами качения цилиндрической формы (обозначен литерой «в» на первом рисунке), состоящий из внутренней обоймы с бортами, в комплекте с телами качения и сепаратором (направляющей), и внешней съёмной имеет маркировку на каждом из колец.
Для конкретного диаметра шейки вала на рынке предлагается две и более серий подшипников, имеющих различные размеры тел качения и обойм, что сказывается на величине допустимых воспринимаемых нагрузок.
Подшипники одинакового типа в рамках конкретной серии являются взаимозаменяемыми, независимо от производителя. Международными нормативами на них рекомендовано указывать:
• номер конкретного изделия;
• его вес;
• геометрические размеры;
• предельную допустимую частоту вращения;
• коэффициент их работоспособности;
• величину разрешённой статической нагрузки.
Любая подшипниковая продукция получает условное обозначение, состоящее из буквенно-цифрового кода. Для российских подшипников условия его формирования задаются нормативом 3189-89 (в редакции от 12.09.18). Выделяют основное обозначение подшипника и дополнительное.
Первое содержит информацию о величине внутреннего диаметра изделия, его типе, серии и разновидностях конструкции. Знаки, из которых оно составлено, читаются справа налево, и содержат следующую информацию.
1. Две правых цифры указывают номинальный d подшипника (его внутренний диаметр или диаметр вала).
Чтобы получить указанное значение в миллиметрах (истинный d), эти цифры умножаются на шаг размерного ряда (на 5).
Пример. Номинальный диаметр 07. Истинный, 07*5=35 (мм). Данное прочтение справедливо только для подшипников от 04 до 99. Изделия, имеющие меньшие диаметры, имеют собственную уникальную маркировку:
• При d=12 мм — 01;
• 15 мм — 02;
• 17 мм — 03.
2. Цифра, проставленная третьей справа, указывает на серию подшипника, определяя величину D (внешнего диаметра изделия).
Обозначение цифр:
• тяжёлая серия — 4;
• средняя — 6 либо 3;
• лёгкая — 5 либо 2;
• особо лёгкая — 7 либо 1;
• сверхлёгкая — 9 либо 8.
Ширина подшипника «В» подразделяется на следующие:
• особо широкая — от 3 до 6 включительно;
• широкая — 2;
• нормальная — 1;
• узкая — 7 либо 0;
• особо узкая — 8.
Наиболее распространёнными являются версии средних и лёгких серий.
Для примера можно сопоставить параметры изделий ряда серий и типов (смотри рис. 3) при условии единого d = 80 мм
3. Цифра, занимающая четвёртую позицию, указывает на тип конкретного подшипника.
«0» — проставляется для обозначения однорядного шарикоподшипника радиального типа (при условии, что левее его имеются иные цифры). Если четвёртая цифра является крайней слева, то ноль не проставляется, а подразумевается по умолчанию.
• 9 — обозначает упорный роликоподшипник;
• 8 — упорный шарикоподшипник;
• 7 — радиально-упорный роликоподшипник конического типа;
• 6 — радиально-упорный шарикоподшипник;
• 5 — аксиальный подшипник, укомплектованный витыми роликами;
• 4 — роликоподшипник с длинными цилиндрическими либо игольчатыми роликами;
• 3 — аксиальный двухрядный роликоподшипник сферического типа;
• 2 — радиальный роликоподшипник с короткими телами качения цилиндрического типа;
• 1 — аксиальный двухрядный шарикоподшипник сферического типа.
4. Цифры, проставленные на пятом и шестом месте, указывают на конструктивные особенности изделия, описывая его «исполнение» согласно положениям норматива 3395-89 (ГОСТ).
Эти особенности не оказывают существенного влияния на основные эксплуатационные характеристики подшипника.
В качестве особенностей может указываться, что изделие:
• выполнено в неразборном исполнении;
• комплектуется закрепительной втулкой;
• величина α (реализованного угла контакта);
• имеет стопорную канавку на внешней обойме;
• установлены двухсторонние уплотнения и заложены смазочные материалы;
• внешняя обойма шарикоподшипника имеет канавку, предназначенную для установки пружинного стопорного кольца;
• укомплектовано встроенными уплотнениями;
• иные особенности.
Примеры.
36312 – однорядный шарикоподшипник радиально-упорного типа, относящийся к средней серии и выполненный в неразборном исполнении;
50312 – однорядный шарикоподшипник аксиального типа, относящийся к средней серии, имеющий стопорную канавку на внешней обойме.
150312 – так будет обозначен этот же подшипник при наличии защитной шайбы.
Детальный разбор. Изделие 60 205, где:
• «0» на четвёртой справа позиции указывает на то, что это шарикоподшипник однорядный аксиальный;
• имеющий одну защитную шайбу (цифра 6 на пятой позиции);
• d=05*5=25 (мм).
5. На седьмом месте проставляется цифра, информирующая о ширине данной серии подшипников.
Кроме цифр, формирующих основное обозначение изделия, с левой и правой стороны от него могут проставляться буквы и цифры, информирующие о специальных особенностях производства конкретной модели подшипника.
Расшифровка условных обозначений, являющихся дополнительными
1. Класс точности
Перед первой цифрой слева, разделённые тире, могут быть проставлены цифры 2, 5, 4, 6 (пример, 5-60205), указывающие на класс точности подшипника. Их расшифровка:
• «0» — нормальный (используется по умолчанию);
• «2» — сверхвысокий класс (наиболее дорогие изделия);
• «4» — особо высокий;
• «5» — высокий;
• «6» — повышенный.
Изделия, производимые с точностью «6» и «0», имеют минимальную стоимость, поэтому наиболее востребованы в общем машиностроении.
Если устройство рассчитано на эксплуатацию со значительными частотами вращения вала или требует высокой точности (например, высокооборотные электрические двигатели или шпиндельные узлы станков, работающих на высоких скоростях), используются изделия, относящиеся к классам 4 или 5.
Второй класс точности востребован при изготовлении гироскопических приборов.
Упомянутые выше классы являются наиболее востребованными. Кроме них существуют иные, более низкие (вариант, высокие).
Пример. Подшипник 7208 имеет нулевой класс точности.
2. Диаметральный зазор
Этот показатель проставляется перед обозначением класса точности изделия. Он обозначает номер ряда.
Дополнительные обозначения, указываемые справа от основного, несут следующую информацию:
• конструкции придана повышенная грузоподъёмность;
• изменён химический состав металла, из которого выполнен сепаратор и/или обоймы;
• конкретная температура при проведении отпуска металла;
• рекомендованные марки смазки для изделий закрытого типа;
• иные требования технического характера, упомянутые в нормативе 590-89 (ГОСТ).
Эта часть маркировки проставляется слитно с основной.
Пример. Подшипник закрытого исполнения в который заложена на заводе смазка, отличная по марке от ЦИАТИМ-201, может иметь справа такие дополнительные обозначения:
• С-17 — тип смазки, «Литол-24»;
• С5 – заложен ЦИАТИМ-202;
• С2 – применён ЦИАТИМ-221.
Детальная расшифровка буквенно-цифровой маркировки различных типов подшипников приводится в соответствующих источниках. Например, в каталоге, выпущенном НИИАВТОПРОМ.
Вариант расшифровки изделия 3-5-180109-С17. Этот подшипник:
• имеет внутренний диаметр 45 мм (09*5);
• серия внешних диаметров, первая (третья справа цифра);
• однорядный шарикоподшипник аксиального типа (четвёртый справа «0»);
• 18 – информирует о конструктивной разновидности изделия;
• 5 – класс точности;
• 3 – номер ряда аксиального (диаметрального) зазора;
• С-17 – в подшипник запрессован Литол-24.
3. При наличии дополнительных требований к подшипнику по таким показателям, как допустимые отклонения расположения и формы поверхностей качения, уровень вибрации, момент трения, иные установлены 3-и базовые категории:
С – дополнительные требования отсутствуют;
В – требования регламентируются действующими нормами;
А – требования задаются повышенными нормами.
4. Дополнительно, справа от базового обозначения, могут проставляться следующие литеры:
«Ш» — указывают на то, что к изделию предъявляются особые требования по его шумности;
«Е» — информирует об установке сепаратора из пластика;
«Г» — указывает на наличие сепаратора, изготовленного из чёрных металлов;
«Р» — проставляется на моделях, детали которых изготовлены с использованием теплостойких марок стали;
«Ю» — применяется для обозначения подшипников. Полностью или частично произведённых из коррозионностойких марок стали.
Расшифровка примеров обозначений
Для примера рассмотрим варианты расшифровки обозначений подшипников нескольких типов.
305
Однорядный шарикоподшипник радиального типа, относящийся к средней серии, с диаметром имеющегося посадочного отверстия, равным 25 мм.
• изделие относится к средней серии;
• не имеет дополнительных конструктивных особенностей;
• класс точности «0»;
• имеет аксиальный зазор, выполненный по основному ряду;
• произведёт из подшипниковой стали обычных марок;
• к конструкции не предъявляются специальные требования.
311
Однорядный шарикоподшипник радиального типа, относящийся:
• по D, к средней серии «3»;
• по «В», к нулевой серии;
• d (внутренний диаметр посадочного отверстия) 55 мм;
• класс точности, нулевой;
• конструктивное исполнение, основное.
67210
Однорядный роликоподшипник радиально-упорного типа. Характеристики изделия:
• d=50 мм;
• серия – лёгкая;
• класс точности – «0»;
• аксиальный зазор – по основному ряду;
• внешняя обойма имеет один упорный бортик;
• производится из подшипниковой стали;
• специальные требования отсутствуют.
6-206
Однорядный аксиальный шарикоподшипник со следующими характеристиками:
• d=30 мм;
• серия – лёгкая;
• класс точности – шестой.
2311
Радиальный роликоподшипник с короткими телами качения цилиндрической формы. Параметры:
• d=55 мм;
• серия – узкая средняя;
• класс точности – нулевой.
6-36209
Однорядный шарикоподшипник радиально-упорного типа. Характеристики:
• d=45 мм;
• серия диаметров – лёгкая (2);
• серия ширин – нулевая;
• класс точности – шестой;
• угол контакта α=12°.
4-12210
Аксиальный роликоподшипник с короткими телами качения цилиндрической формы. Параметры:
• d=50 мм;
• серия диаметров – лёгкая (2);
• серия ширин – нулевая;
• внешняя обойма с одним направляющим бортиком;
• класс точности — четвёртый.
4-3003124Р
Двухрядный аксиальный роликоподшипник сферического типа, обладающий следующими характеристиками:
• d=120 мм;
• серия диаметров – особо лёгкая;
• серия ширин – третья;
• конструктивное исполнение – основное;
• класс точности – четвёртый;
• элементы подшипника произведены из сталей теплостойких марок.
3-0-180209С17
Однорядный шарикоподшипник аксиального типа, выполненный в закрытом исполнении. Параметры:
• d=45 мм;
• серия диаметров – лёгкая;
• класс точности – нулевой;
• диаметральный зазор выполнен по дополнительному третьему ряду;
• укомплектован встроенным уплотнением с двух сторон;
• с заложенной смазкой марки Литол-24;
• выполнен из подшипниковой стали обычных марок;
• специальные требования отсутствуют.
6-7310А
Конический (7) роликоподшипник радиально-упорного типа, характеризуемых следующими показателями:
• d=50 мм;
• обладает повышенной грузоподъёмностью (А);
• относится к серии диаметров- средняя узкая (3);
• класс точности – шестой.
А75-180208С17Ш2
Однорядный шарикоподшипник (0) аксиального типа, в закрытом исполнении:
• d=40 мм (08);
• укомплектованный двухсторонними уплотнениями (18);
• с запрессованной смазкой типа Литол-24 (С17);
• соответствующий специальным требованиям по шумности (Ш2);
• серия диаметров (2) – лёгкая узкая;
• класс точности – пятый;
• категория подшипника – А;
• имеет радиальный зазор, выполненный по седьмому ряду.
Основные характеристики подшипников качения
1. Самыми распространёнными типами подшипников являются однорядные шарикоподшипники аксиального типа (поз. «а» на рис.1).
Тип «0000» принят за базовый, с которым сравниваются изделия иных типов.
Отличительные особенности подобных изделий:
• наиболее недорогие и быстроходные изделия. Однако, они имеют меньшую (по сравнению с роликоподшипниками аналогичной геометрии) грузоподъёмность;
• допускают значительные скорости вращения (особенно модели с пластиковыми сепараторами, либо выполненными из сплавов цветных металлов);
• способны работать при наличии незначительных (от 15 до 30 угловых минут) перекосах валов;
• обеспечивают восприятие малых нагрузок с осевыми направлениями приложения вектора.
При этом разрешённая максимальная нагрузка для аксиальных подшипников, не имеющих способности к самоцентрированию, действующая в осевом направлении, может составлять не более 70% от величины неиспользованной аксиальной грузоподъёмности последних.
Сопоставление с подшипниками любого иного типа показывает, что рассматриваемые изделия отличаются минимальной величиной потерь на преодоление трения.
Они способны обеспечить двухстороннюю фиксацию вала относительно корпуса в осевом направлении.
Практически все подобные подшипники, выполненные в закрытом исполнении, являются необслуживаемыми, и не требуют вторичного смазывания.
2. Радиальные роликоподшипники с короткими телами качения цилиндрического типа (поз. «в» рис.1).
К подобным подшипникам относятся изделия типов 52000, 32000, 2000, обоймы которых не имеют упорных бортиков.
Они превосходят шарикоподшипники равных размеров по допустимой грузоподъёмности (почти в 1,5 раза), а по долговечности, примерно в 3,5. Способны воспринимать механические нагрузки ударного типа.
Недостатком является нулевая способность к восприятию нагрузок с осевыми векторами приложения и высокие требования к соосности. Даже незначительные перекосы приводят к возникновению кромочных напряжений на роликах, что существенно снижает сроки эксплуатации изделия.
Основными конструктивными отличиями изделий данной группы является наличие направляющих бортов и их положение на обоймах.
Модели, бортов не имеющие, обеспечивают возможность продольного двухстороннего перемещения вала по отношению к корпусу (в процессе работы), что объясняет их применение в качестве плавающих опор.
3. Аксиальные роликоподшипники с роликами витого типа.
Изделия в данном конструктивном исполнении (поз. «е» на первом рисунке) применяются в оборудовании, подвергающемся в ходе работы воздействиям аксиальных ударных нагрузок. Сила последних демпфируется за счёт податливости тел качения подобной конфигурации.
Они не так требовательны к защите внутренних полостей от попадания грязи и влаги, к точности выполнения сборочных работ. имеют малые размеры в радиальном направлении.
4. Подшипники игольчатого типа
Характерными представителями можно назвать изделия типа 4000 (поз. «д» на рис.1). Имеют незначительные аксиальные размеры.
Подобные подшипники широко используются в тяжелонагруженных конструктивных узлах вращение валов в которых осуществляется на скоростях, не превышающих 5 м/сек.
Способны воспринимать существенные аксиальные нагрузки. В последние годы игольчатые подшипники активно вытесняют подшипники скольжения.
Перекосы валов при использовании изделий подобного типа недопустимы.
В целях минимизации геометрических параметров, отдельные модели данных подшипников производятся без обойм (только сепаратор и тела качения), либо с одной внешней обоймой.
Их использование допустимо только в тех случаях, когда внутренняя поверхность посадочного отверстия корпуса и внешняя поверхность вала (которые будут выступать в качестве дорожек качения) прошли предварительную специальную обработку.
5. Двухрядные подшипники качения, имеющие способность к самоустановке.
В эту группу входят шарикоподшипники (поз. «б») и роликоподшипники (поз. «г») на рис. 1.
Самоцентрирующиеся модели востребованы в случае необходимости компенсировать прогибы и перекосы валов, возникающие в процессе работы, которые могут достигать 3°.
Конструктивно самоустанавливающиеся модели способны воспринимать несущественные осевые нагрузки, величина которых не может превышать 20% от незадействованной аксиальной, а также фиксировать вал в осевом направлении.
Достоинством являются более высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с однорядными. Главный недостаток, более высокие цены.
6. Роликоподшипники конического типа
На первом рисунке они представлены поз. «з». изделия предназначены для использования в узлах, подвергающихся в ходе работы одновременному воздействию аксиальных и осевых однонаправленных нагрузок.
Кроме этого они хорошо воспринимают механические нагрузки ударного характера.
Их аксиальная грузоподъёмность в среднем вдвое выше, чем у аналогичных по размерам однорядных аксиальных шарикоподшипников.
Даже если на изделие действует только «чистая» аксиальная нагрузка, в нём, в процессе работы, формируется осевая составляющая. Компенсировать последнюю требуется приложением противоположно направленной осевой нагрузки той же величины.
Именно этим объясняется парная установка подобных изделий в случаях, когда требуется двухсторонняя фиксация вала.
Конструктивное исполнение подшипников обеспечивает возможность регулировки (при необходимости) аксиального и осевого зазора.
Перекос вала при установке недопустим.
Конические роликоподшипники устанавливаются на валах, вращающихся со скоростями, не превышающими 15 м/сек.
7. Аналогично применяются шарикоподшипники радиально-упорных типов (поз. «ж» рис.1).
Но они используются в конструкциях со значительными частотами вращения вала. Их аксиальная грузоподъёмность почти на 40% превышает этот показатель для однорядных шарикоподшипников радиального типа.
Конструктивное исполнение, неразъёмные либо разъёмные (снимается наружная обойма).