42 Подшипники качения
Подшипники, работающие по принципу трения качения, называются подшипниками к а ч е н и я. В настоящее время такие подшипники имеют наибольшее распространение. Подшипники качения стандартизованы и в массовых количествах выпускаются специализированными заводами. Подшипники качения изготовляют в большом диапазоне типоразмеров с наружным диаметром от 2 мм до 2,8 м и массой от долей грамма до нескольких тонн.
В большинстве случаев подшипник качения состоит из наружного и внутреннего кольца с дорожками качения, тел качения (шарики или ролики) и сепаратора, удерживающего тела качения на определенном расстоянии друг от друга. В некоторых случаях для уменьшения радиальных размеров одно или оба кольца подшипника могут отсутствовать; в этих случаях тела качения перемещаются непосредственно по канавкам вала или корпуса.
Д о с т о и н с т в а подшипников качения: малые потери на трение и незначительный нагрев, малый расход смазки, небольшие габариты в осевом направлении, невысокая стоимость (массовое производство) и высокая степень взаимозаменяемости.
К н е д о с т а т к а м подшипников качения относятся: чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам, большие габариты в радиальном направлении, малая надежность в высокоскоростных приводах.
Тела к а ч е н и я:
1. шарик;
2. цилиндрические ролики (короткий, если отношение его длины к диаметру меньше или равно 2,5: длинный, у которого отношение длины к диаметру больше 2,5; игольчатый, если его диаметр не более 6 мм, а длина в 3—10 раз больше диаметра);
3. конический ролик;
4. бочкообразный ролик;
5. витой ролик, хорошо воспринимающий ударную нагрузку.
К л а с с и ф и к а ц и я подшипников качения может осуществляться по многим признакам, а именно:
1. по форме тел качения (шариковые, цилиндрические и конические роликовые, игольчатые);
2. по числу рядов тел качения (однорядные, двухрядные и многорядные);
3. по направлению воспринимаемой нагрузки (радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные, упорные, комбинированные);
4. по возможности самоустановки (самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся);
5. по габаритным размерам (серии диаметров и ширин);
6. по конструктивным особенностям (с контактным уплотнением, с защитной шайбой, с фланцем на наружном кольце и т. д.).
Основные типы подшипников качения. Наиболее дешевыми н распространенными в машиностроении являются шариковые радиальные однорядные подшипники способные воспринимать также осевую нагрузку в обоих направлениях, если она не превышает одной трети радиальной нагрузки. Эти подшипники допускают угловое смещение внутреннего кольца относительно наружного до 10'.
Ц и л и н д р и ч е с к и й роликовый подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рис. 13.12, а) допускает только радиальную нагрузку. Нагрузочная способность таких подшипников по сравнению с однорядными шариковыми больше примерно в 1,5 раза, а долговечности в 3,5 раза. Подшипник допускает осевое смещение колец, но не допускает их угловое смещение.
К о н и ч е с к и й роликовый подшипник (рис. 13.12, б) с коническими роликами воспринимает радиальную и осевую нагрузку (радиально-упорный подшипник), обладает большой нагрузочной способностью, не допускает угловое смещение колец. Если угол контакта, а > 45°, то подшипник называется упорно-радиальным.
Р а д и а л ь н о - у п о р н ы й шариковый подшипник (рис. 13.12, в) обладает по сравнению с коническими роликоподшипниками несколько меньшей нагрузочной способностью. Стандартные радиально-упорные шарикоподшипники выпускаются с углами контакта, а = 12, 26 и 36°.
Следует заметить, что применение более дешевых шариковых подшипников не гарантирует экономичность конструкции, так как более дорогие роликовые подшипники дают возможность уменьшить размеры и массу подшипниковых узлов и значительно увеличить их долговечность.
С ф е р и ч е с к и й шариковый подшипник (рис. 13.12, г) имеет сферическую дорожку качения на наружном кольце, благодаря чему допускает значительное (до 2—3°) угловое смещение колец. Эти подшипники предназначены в основном для радиальной, но воспринимают и небольшую осевую нагрузку.
Кроме шариковых существуют с ф е р и ч е с к и е роликовые подшипники с бочкообразными роликами.
Для обеспечения возможности самоустанавливаться при монтаже, компенсируя при этом несоосность посадочных мест, радиальные шариковые и роликовые подшипники могут быть изготовлены со с ф е р и ч е с к о й посадочной п о в е р х н о с т ь ю наружного кольца.
У п о р н ы й шариковый подшипник, предназначен для восприятия односторонней осевой нагрузки. Кольцо с внутренним диаметром d, монтируемое на вал и имеющее зазор с корпусом, называется тугим, кольцо с внутренним диаметром d1, предназначенное для посадки в корпус и имеющее зазор с валом, называется свободным. Упорный подшипник может быть с а м о у с т а н а в л и в а ю щ и м с я за счет сферической поверхности базового торца. Упорные подшипники могут быть роликовыми. Для восприятия осевой нагрузки в обоих направлениях существуют двойные упорные подшипники качения.
Кроме перечисленных, с у щ е с т в у ю т подшипники: игольчатые с витыми роликами, радиально-упорные шариковые с разъемным (внутренним или наружным) кольцом, с контактным уплотнением, с защитными шайбами и другие конструктивные разновидности.