Підшипник кочення: розміри по ГОСТу, класифікація, таблиця розмірів

Використання в механізмах підшипників кочення дає можливість виробляти машини більш високого класу точності. Машини на цих конструктивних елементах більш надійні і мають більший термін служби. Крім того, їх застосування робить нижче за експлуатаційні витрати. Можливості вузла, в якому застосовано підшипник кочення, визначається тим, наскільки точно встановлена ця деталь. Відстань від бази до осі обертання і від бази до торця вала, а також радіальне і торцеве биття повинні бути в певних межах точності.




У процесі складання необхідно прагнути, щоб обойми підшипників не деформувалися. Форма посадочних місць в корпусі підшипника на валу повинна за формою і шорсткості задовольняти технічним вимогам, без подряпин і задирок.

Відмінності від підшипників ковзання

У механізмах зустрічаються два види рухливих деталей: опори, засновані на терті ковзання, і опори, базуються на терті кочення. При використанні перших робочі поверхні корпусу і вала взаємно переміщаються і взаємодіють, розділяючись найчастіше мастильними матеріалами і вкладишем ковзання. Опора працює, коли в деталях, які прийшли в зіткнення, має місце чисте ковзання. При другому варіанті опор у проміжок між поверхнями, які взаємно переміщуються, розміщуються тіла кочення (це можуть бути ролики або кульки). При цьому опори працюють з використанням тертя кочення. В таких випадках замість бронзових, баббитових або пластикових вкладишів в опорах, де застосовується тертя кочення, задіяні кулькові або роликові підшипники із сталі.




У відповідності з характером навантаження опор обертання вони бувають радіальні, коли на опору діють радіальні навантаження, упорні, коли опора піддається лише осьовим навантаженням, і радіально-упорні, коли на опору діють обидва види навантажень разом. Для кожного типу опори характерний свій розмір, конструкція, технічні умови на виробництво, монтаж і обслуговування. У підшипників кочення підшипників ковзання різний механізм опору руху і визначення зношування деталей рухомих опор. Вид необхідного вузла визначається на підставі оцінки порядку експлуатації механізму або його окремих вузлів.

Переваги та недоліки

Підшипники кочення і ковзання мають як плюси, так і мінуси. Підшипників кочення можна віддати перевагу перед підшипниками ковзання завдяки меншому рівню тертя на малих швидкостях і при старті з місця. Також підшипники кочення розміри по осях мають менше, що дозволяє простіше компонувати конструкції самовстановлюються опор, не вимагаючи тривалого часу на важку індивідуальну підгонку вкладишів і їх роботу. Це особливо важливо для цапф, які мають великі діаметри, що працюють під великими навантаженнями, з високими швидкостями обертання і температурами.




Коли використаний підшипник кочення, поліпшується якість змащування деталей та вузлів машин, якість їх обслуговування, продовжується термін життя посадочних поверхонь циліндрів і шийок валів. Таким чином, для переважної більшості опор обладнання вони підходять якнайкраще. Правда, крім переваг, підшипники кочення мають і ряд мінусів. Наприклад, великі габарити. Такі конструктивні елементи широко представлені в машинобудівному обладнанні, виробляються малими серіями і дуже дорого коштують. Підшипник кочення поступається конкурентам за такими параметрами як радіальні розміри, вагу і твердість. Дуже складно правильно їх підібрати, коли високі швидкості обертання поєднуються дією високих навантажень. Загальновідомо, що при збільшенні навантаження і швидкості обертання вузла знижується його міцність. Припустимо, якщо навантаження збільшити на чверть порівняно з колишньою, то термін служби зменшується у два рази, а при збільшенні навантаження в два рази, довговічність стає менше у 10 разів.

Маркування і розміри по ГОСТу

Вимоги до вузлів і деталей формулює ГОСТ. Підшипники кочення описує ГОСТ 520-2002. В основу умовних позначень лягли наступні їх параметри:

діаметр, який має отвір підшипників;

серії ширін (або висот) і серії діаметрів;

типи підшипників;

технічна реалізація.

Як правильно по маркуванню визначити розміри підшипників кочення? Таблиця позначень допоможе впоратися з цим завданням. Всі наведені вище параметри позначаються знаками (або цифрами). Те, з яких цифр складається маркування підшипника, залежить від займаних ними місць у його умовному позначенні, якщо читати зліва направо:

Перша і друга цифри означають діаметр отвору (якщо мова йде про діаметрі отвору більше або дорівнює 10 мм).



Третя цифра вказує серію діаметрів.



Четверта цифра визначає тип підшипника.



П'ята і шоста цифри дають уявлення про конструктивному виконанні.



Сьома цифра вказує серію ширін (або висот).

Розміри

Дізнатися, як залежать розміри підшипників від їх серій, дозволяє таблиця розмірів підшипників. Вона дозволяє пов'язати серію з зовнішнім і внутрішнім діаметром і шириною. Розміри підшипників кочення. Таблиця 1.

Ширина



Зовнішній діаметр



Внутрішній діаметр



Серія



13 мм



55 мм



30 мм



106



10 мм



32 мм



12 мм



201



11 мм



35 мм



15 мм



202



12 мм



42 мм



17 мм



203



14 мм



47 мм



20 мм



204



15 мм



52 мм



25 мм



205



16 мм



62 мм



30 мм



206



12 мм



37 мм



12 мм



301



13 мм



42 мм



15 мм



302



14 мм



47 мм



17 мм



303



15 мм



52 мм



20 мм



304



14 мм



35 мм



15 мм



502



16 мм



40 мм



17 мм



503



18 мм



52 мм



25 мм



505



19 мм



47 мм



17 мм



603



14 мм



40 мм



17 мм



703



155 мм



47 мм



17 мм



803

Це таблиця підшипників кочення, одна з багатьох таблиць, що описують даний вид конструктивних елементів.

Класифікація

Одним із ознак, по якому відбувається класифікація підшипників кочення, є форма тіл кочення. Згідно з нею підшипники можуть бути кулькові і роликові. Кулькові тіла кочення, як випливає з назви, мають виключно кулясту форму. Роликові тіла кочення можуть бути циліндричними, а також мати форму бочок або форму конусів. Наступна ознака класифікації – напрям навантаження, сприймана підшипником кочення. За цією ознакою розрізняють підшипники:

радіальні, що сприймають лише радіальні або в основному радіальні навантаження;

радіально-упорні, що можуть сприймати і радіальні і осьові навантаження.

Слід зазначити, що, регульовані підшипники не в змозі функціонувати без навантаження на вісь. Наполегливі здатні сприймати лише осьові сили. Наполегливо-радіального типу працюють як при осьових, так і при невеликих радіальних навантажень. Існує також класифікація підшипників кочення в залежності від того, з якої кількості рядів тіл кочення вони складаються. Вони бувають однорядні і дворядні. У відповідності з такою характеристикою, як чутливість до перекосів, виділяють самоустановлювальні підшипники. Вони здатні нормально функціонувати навіть при виникненні перекосу до 3°.

Система допусків і посадок

Підшипники кочення отримали широке поширення. Вони виробляються на спеціальних заводах і мають повну взаємозамінність по поверхнях, які визначаються діаметрами кілець: D - зовнішній діаметр зовнішнього кільця d - внутрішнім діаметром внутрішнього кільця. Взаємозамінність підшипників кочення залежить від вимог до точності:

точність ширини кільця В;

точність діаметрів кілець d, D;

точність поверхонь кілець;

радіальне і осьове биття доріжок кочення, що визначає точність обертання;

точність зазору, який утворюється при робочих параметрах між доріжками кочення і тілами кочення.

Точність складальних одиниць задає ГОСТ. Підшипники кочення повинні відповідати вимогам до точності ГОСТ 520-89 згідно яким є 5 класів точності: 0; 6; 5; 4; 2. Велика частина механізмів використовує вузли класу точності 0. Вузли класів точності вище нуля використовують на високих швидкостях обертання і в ситуаціях, що вимагають високої точності обертання вала (наприклад у прецизійних верстатах). Клас точності вказується перед маркуванням через тире. Щоб зберегти взаємозамінність підшипників кочення, середня конусність і овальність отвору і поверхні кілець не повинні бути більше половини допуску на середні діаметри Dc, dc. Ці параметри обчислюють як середнє арифметичне від максимального та мінімального діаметрів, які заміряні в 2 крайніх перетинах кільця. Тому допуски підшипників кочення призначаються на розміри:

D і d;

Dc і dc;

Ст.

Допуски кілець визначаються лише класом точності підшипника і його розмірами, незалежно від властивостей з'єднання з валом і корпусом. Так досягається зменшення номенклатури підшипників. Параметри з'єднання кілець з валом і корпусом визначаються шляхом зміни полів допуску вала та отвору. Посадки підшипників кочення потрібно визначати таким чином, щоб кільце, що обертається, сиділо з натягом, який виключав би обкатку і прослизання кільця вздовж посадкової поверхні в ході роботи в навантаженому режимі. Посадки залежать від таких факторів:

клас точності;

тип і розмір навантажень;

вид навантаження.

Навантаження може бути місцевим, циркуляційним і коливальним. У разі місцевого навантаження працює тільки радіальна навантаження постійної величини і напрямки в єдиній точці посадкової поверхні підшипника, що передається єдиній точці поверхні корпусу або валу. Кільце, навантажене таким чином, треба встановлювати, щоб був зазор, а потім поступово провертати кільце, уникаючи місцевої вироблення кільця, валу і корпусу. Якщо має місце циркуляційне навантаження, вплив надає тільки радіальна навантаження, що передається всій окружності доріжки підшипника, і вона сприймається послідовно поверхнею корпусу або валу. Кільце, яке відчуває циркуляційне навантаження, встановлюють на корпус або вал з натягом. Коли відбувається коливальний навантаження, в дію вступають дві різні радіальні навантаження. Одна з них має постійну величину і напрямок, а інша – що обертається. На обмежену ділянку бігових доріжок кілець впливає рівнодійна цих навантажень, передаючись деякої частини на посадковій поверхні корпусу або валу.

Розрахунок

Розрахунок підшипників кочення на довговічність проводиться за методом втомного викришування і на попередження пластичних деформацій. Для постійного режиму ці конструктивні елементи розраховуються по еквівалентній динамічної навантаженні з урахуванням характеру та напрямки сил, що діють на вузол. Еквівалентна навантаження приймається такою, яка забезпечує той же термін служби, що і в умовах реальних навантажень. Вантажопідйомність підшипників характеризують такі параметри, як базова динамічна вантажопідйомність С і базова статична вантажопідйомність С0.
Перша - радіальна або осьове навантаження, цей параметр при терміні служби в 1 мільйон обертів. Базова довговічність – довговічність в умовах надійності 90%. Розрахункову довговічність можна визначити як кількість оборотів в мільйонах або години роботи, якщо в результаті на поверхнях 90% деталей партії немає свідчень втоми металу у вигляді відшаровування або викришування.

Шарикопідшипники радіальні однорядні

Найпопулярніша різновид підшипників кочення. Часто використовуються в конструкціях самої різноманітної апаратури. В її числі валики картонних машин, редуктори, електромотори. Використовуються для протидії радіальним навантаженням, але можуть бути готові до сприйняття двосторонніх осьових навантажень. Часто їх використовують виключно для осьових навантажень, особливо якщо число обертів вала велике і упорні підшипники використовувати не можна. Якщо радіальний зазор збільшується, то можливості осьової вантажопідйомності підшипника також стають більше, оскільки в цій ситуації підшипники знаходять характеристики радіально-упорних. Можлива робота підшипників, у разі якщо відносний перекіс внутрішнього і зовнішнього кілець не більше 20°. Що стосується корпусу підшипників кочення, то він виконується найчастіше з сірого чавуну. Матеріалом для сепараторів підшипників однорядних є сталева штампування або антифрикційні матеріали типу текстоліту, латуні, бронзи, дюралюмінію. В останні час для виробництва сепараторів використовують поліамідні смоли. Якщо підшипники мають високий клас точності і масивні точені сепаратори, центрування яких відбувається по зовнішньому кільцю при використанні ефективних режимів змащування, тоді можлива їх робота навіть на швидкостях обертання, які перевищують граничні, описані в довідниках. Конструктивні види радіальних однорядних підшипників:

мають одну захисну шайбу;

мають дві захисні шайби;

мають канавку на зовнішньому кільці і установче кільце;

мають установче кільце і захисну шайбу;

мають одностороннє і двостороннє ущільнення;

мають канавку для введення кульок без сепаратора.

Шарикопідшипники з однієї захисної шайбою

Виробляються виключно з сепараторами, виконаними методом штампування. Їх використання на високих швидкостях небажано. При роботі з такими підшипниками використаються консистентні мастила. Захисна шайба з металу, яка запресована в канавку на зовнішньому кільці, може утримувати мастило тільки з одного боку. Із зворотного боку змазка, яка закладена в підшипник, обмежена кришкою або ущільненням в сайт. З'являється простір частково заповнюють мастилами, обраними для особливих умов роботи. Такий варіант конструкції деталі завжди дає можливість оглянути її (в місці кришки або ущільнення) і по ходу роботи провести додаткову змазку.

Шарикопідшипники з двома захисними шайбами

Володіють такими ж сепараторами і швидкісними параметрами, що і попередня деталь, але робоча мастило підшипників кочення, закладається між шайбами у процесі збирання на заводі. Застосовується цей вид складального вузла в ситуаціях, коли неможливо зробити ущільнення у вузлі. Так конструкція стає простіше і зменшується загальна вага вузла. Внутрішні деталі такого підшипника огляду в ході роботи не піддаються.

Шарикопідшипники з канавкою на зовнішньому кільці

За допомогою розрізного інсталяційного кільця, що входить в канавку на кільці з зовнішньої сторони, є можливість фіксації підшипника всередині корпусу, що не вимагає упору зовнішнього кільця, в заплічка корпусу для опори. Проте їх здатність до сприйняття радіальних навантажень значно більше, ніж для осьових. Використання настановних кілець робить конструкцію простіше, зменшує розміри вузлів і дає можливість наскрізної розточування отворів корпусів.

Шарикопідшипники з ущільненням

Широко використовуються підшипники, які мають двосторонню ущільнення. Воно являє собою гумову мембрану. Вузли, де застосоване це ущільнення, характеризуються непоганий герметичністю. Як наслідок, заводська мастило не випливає і виключається попадання в неї сторонніх частинок. Сепаратори таких шарикопідшипників зазвичай точені текстолитовие або бронзові. Хоча ущільнення їх і контактного типу, вони мають можливість роботи на підвищених швидкостях обертання. Шарикопідшипники з ущільненням часто використовуються в опорах електродвигунів. В цих вузлах щіткова пил виділяється настільки інтенсивно, що здатна швидко приводити до поломки шарикопідшипників інших типів.

Шарикопідшипники з канавкою для введення кульок без сепаратора

Їх відмінність від інших підшипників класичної конструкції в наявності профрезерованних канавок в бортах кілець. Через ці канавки відбувається вставка кульок. Оскільки кульок такий підшипник кочення має більше, ніж сепараторний, це дає виграш в вантажопідйомності. Їх призначення - робота на невеликих швидкостях обертання з-за надмірного тертя дотичних тіл кочення. Там, де є осьові навантаження, краще відмовитися від їх застосування, оскільки під їх дією кульки часто зміщуються по відношенню до осях доріжок кочення. Як конструктивний варіант таких шарикопідшипників зустрічаються сайти, де є канавка для вставки кульок, і захисні шайби. Дані вузли використовуються без застосування мастила в сушильних камерах і вузлах, що застосовують коливальний рух.