Конструкция подшипника качения известна благодаря его способности обеспечивать свободное качение без повреждения, трения и износа при вращении. В современной механике ему нет аналогов, которые могли бы с большей эффективностью снижать трение и скольжение вращающихся частей.
История возникновения и развития
Отсчёт истории начинается с 3500 года до нашей эры, во времена Древнего Египта, когда его жители использовали примитивные и очень эффективные на то время опорные подшипники без применения шариков. Ближе к нашему времени, в 700-м году до нашей эры, кельты достаточно активно стали применять изделия, аналогичные современным цилиндрическим подшипникам качения.
Следующая точка в истории это 330 год до нашей эры, когда инженер Древней Греции Диад создал осадную машину, основным отличием которой отмечается применение простых скользящих элементов.
В 1490 году Леонардо Да Винчи опубликовал первый чертёж подшипника качения в мире. Отмечается тот факт, что это изобретение произвело большое впечатление в кругу специалистов этого профиля. В 1794 году он был впервые запатентован. А в 1839 году американец Исаак Баббит изобрёл специальный металлический сплав, из которого в дальнейшем изготавливались шарики. В состав этого сплава входили медь, свинец, сурьма и олово.
Большим прорывом этой области считается 1853 год, когда Филлипп Мориц Фишер создал конструкцию педального велосипеда с применением специализированных роликовых подшипников в его механизмах. Последним значимым событием стало то, что в 1883 Фридрих Фишер создал машину, которая шлифовала шарики из закалённой стали. За счёт её создания появился всемирно известный швейтфуртский подшипниковый завод, а в скором времени эта технология стала использоваться повсюду.
Классификация, виды и типы
Подшипник представляет собой кинематический механизм, задача которого состоит в определении положения подвижных элементов частей конструкции и обеспечение их более эффективного вращения относительно друг друга. Он также обеспечивает опору вращающемуся валу механизма. Параллельно с этим выполняет функцию распределения радиальной и осевой нагрузки, передавая её на корпус всей машины. Благодаря этим свойствам вал фиксируется в нужном положении и одновременно вращается вокруг своей оси.
Классификация подшипников качения имеет следующий перечень:
- Шариковый. Главной особенностью выделяется основной подвижный элемент — шарики. Считается самым распространненым видом, наиболее активно используется в автомобилях, электродвигателях, бытовом инструменте. Благодаря их сферической форме он может вращаться в разные стороны, предназначен на выдерживание радиальной и осевой нагрузки. Но из числа недостатков можно отметить малую площадь соприкосновения, поэтому в автомобиле их применяют в местах с низкой нагрузкой без воздействия ударов и вибраций. Использование шарикоподшипников для большой нагрузки влечёт за собой увеличение диаметра шариков, поэтому размер всего элемента увеличивается.
- Роликовый. Состоит из деталей, представленных в цилиндрической форме. Различные радиальные нагрузки, оказываемые на ролики, равномерно распределяются по широкому пятну соприкосновения. Из-за этого они считаются оптимальным вариантом для использования в тяжёлых условиях. Но из-за цилиндрической формы такой вид не в состоянии обеспечивать большие осевые нагрузки. В узлах с малым диаметром вала применяется роликовый тип и для установки в труднодоступные места.
- Конический. Устройство подшипника состоит из конусных роликов. Применяются они для удерживания высокой радиальной, осевой и ударной нагрузок. Основным местом установки считается ступица колеса машины. Некоторые производители в одном подшипнике устанавливают два ряда конических роликов по зеркальной схеме.
Устройство и составляющие подшипника
Какие бывают подшипники описано выше, но в большинстве своём их объединяет состав элементов, из которых они состоят.:
Обойма. По геометрической форме представляет собой кольцо, внутренняя и наружная поверхность которого обработаны. Между этими обоймами движутся шарики. В современном автомобильном производстве внешняя обойма может встраиваться в ступицу и ремонт подшипника производится путём замены всего узла в сборе.- Сепаратор. Обойма специальной формы, по окружности которой находятся отверстия диаметром с используемый шарик. Выполняет роль ограничителя движения шарика внутри обойм.
- Сальник. Применяется для замыкания открытой боковой поверхности подшипника, изготавливается из специальной резины. Препятствует попаданию грязи в смазку подшипника. Наиболее подвержена износу та часть, которая продаётся по отдельности для проведения ремонта.
Определение параметров по маркировке
Государственный стандарт определяет конструктивные параметры и характеристики устройства.
Корпус подшипника может быть с выемкой и без неё. В первом случае применяется на обработанных поверхностях при удерживании радиальной нагрузки. А без выемки устанавливаются в противоположном случае. Корпус бывает разной ширины, для определения типа используют следующие аббревиатуры:
- ШМ — Широкий неразъемный.
- УБ — Узкий неразъемный.
- РШ — Широкий разъёмный.
- РУ — Узкий разъёмный.
При изготовлении этих изделий производителем строго соблюдаются установленные законодательством стандарты. Поэтому производитель вместе со своим изделием предоставляет сопроводительную документацию о нём. Принятая маркировка на территории нашей страны состоит из следующих пунктов:
- Основного обозначения.
- Дополнительных префиксов.
Например, маркировку: 6−18030ПР20П. Основные параметры заложены в шесть цифр. Первоначальная цифра 6 — это класс точности изготовления изделия. А ПР20П можно расшифровать так:
- П — префикс степени шероховатости поверхности.
- Р2О — Тип используемой смазки подвижных частей.
- П — Показатель уровня шума.
Остальной цифровой индекс обозначает:
- Тип подшипника.
- Указатель серии наружного диаметра и ширины.
- Внутренний установочный диаметр.
- Конструктивная особенность конкретной модели.
Класс точности изделия
Этот параметр указывает в основном на сферу применения изделия. Например, в современных автоматизированных станках применяются только изделия с высшим классом точности. В остальных массово применяемых механизмах используются подшипники с более низким уровнем качества при изготовлении. Класс точности может быть следующим:
- Нормальный.
- Сверхвысокий, применяемый индекс — 2.
- Особо высокий — 4.
- Высокий — 5.
- Повышенный — 6.
- Пониженный — от 7 до 8.
Анализируя вышеприведённый пример, можно сделать вывод, что изделие относится к повышенной степени точности.
Применение подшипников
Основное назначение этих устройств — это снижение фактора трения между подвижными элементами механизма. Могут применяться в автомобильной и сельскохозяйственной промышленности и при изготовлении различного производственного и бытового оборудования.
Преимущества и недостатки конструкции
Преимуществами изделий с такой конструкцией прежде всего считается низкий коэффициент трения и малая чувствительность к смазывающим материалам, дешевизна изготовления
Из числа минусов отмечается слабая стойкость к ударным нагрузкам и невозможность эксплуатации в агрессивных средах и при очень высоких оборотах.
