Подшипники являются неотъемлемыми деталями любого механизма. Именно они обеспечивают фиксацию и вращение валов в пространстве, приводя в движение необходимый элемент. Производятся они в огромном ассортименте видов и типов, но особое значение среди них имеют радиально-упорные подшипники по ГОСТ 831-75. Которые также представлены несколькими разновидностями, отличающимися конструкцией и назначением.
Особенности и области применения радиально-упорных подшипников
Радиально-упорные шариковые подшипники используются в механизмах, к которым предъявляются высокие требования в плане точности и ответственности работы. Особенностью элементов выступает способность принимать два вида нагрузки - внутреннюю осевую и направленную снаружи радиальную. Их применение обеспечивает достижение высоких скоростей и оборотов при отменной сопротивляемости трению и давлению.
Сфера применения радиально-упорных подшипников весьма широка. Их используют во всех технических отраслях - машиностроении, авиационной промышленности, на химических предприятиях. Элементы устанавливают в шпинделях станочного оборудования, в ступицах и трансмиссиях коробок передач автомобилей. Без данных деталей не обходятся осевые буксы железнодорожного транспорта и даже двигатели танков.
Устройство и принцип действия
Устанавливаются подшипники радиально-упорные шариковые по ГОСТ 831-75 исключительно попарно. Это обуславливается тем, что в отдельности каждый элемент способен переносить только одностороннюю нагрузку. Детали могут располагаться по нескольким схемам - наружными поверхностями друг к другу, обратными или в виде тандема.
Конструкция радиально-упорного шарикового подшипника включает в себя следующие элементы:
- наружное кольцо - на его внутреннюю поверхность наносится дорожка для размещения шариков;
- внутреннее кольцо - дорожка для шариков на нем располагается на внешней стороне;
- сепаратор - ограничители в виде ячеек, изготовленные из металла, латуни или полимерного материала;
- комплект шариков;
- защитные детали - в их роли выступают уплотнители, защищающие изделие от загрязнений.
Важно знать! При креплении следует обеспечить высокую степень соосности. Если в процессе монтажа остается зазор, для лучшего сопряжения его заполняют смазочным материалом.
Перенос осевых нагрузок обеспечивается углом контакта. Им называют направление усилия, которое в данных видах подшипников передается под определенным углом относительно оси вращения. Чем больше угол контакта, тем меньше радиальная грузоподъемность - и выше осевая.
Классификация и типы радиально-упорных шариковых подшипников
Радиально-упорные шарикоподшипники классифицируют по нескольким критериям. К параметрам определения разновидностей относятся габариты, характер тел вращения, конструкция и количество рядов. При выборе конкретной модели следует ориентироваться на назначение детали и владеть информацией о требуемом размере.
Наиболее популярная классификация предполагает следующие типы:
- однорядные - обладают наружным и внутренним кольцами, сепаратором и одним рядом элементов качения;
- двухрядные - имеют два желоба качения и увеличенным вдвое количеством тел вращения, которые могут располагаться симметрично или чередоваться в шахматном порядке;
- сдвоенные - объединенные в одном корпусе две стоящие вплотную однорядные модели;
- разновидности с фланцем на наружном кольце - специальный выступ существенно облегчает процесс установки.
Также конструкции опорных элементов делятся на разъемные и неразъемные. В зависимости от диаметра и переносимых нагрузок радиально-упорные шариковые двухрядные и однорядные подшипники могут образовывать различную величину угла контакта. По точности изготовления комплектующие делятся на 6 классов - от нулевого нормального до 2 сверхпрецизионного. Критериями классификации могут выступать и материал подшипника, и вариант исполнения уплотнения, и тип сепаратора.
Важно знать! Модели более высоких классов точности отличаются уменьшенным углом контакта. Как правило, его величина составляет от 15 до 25 градусов.
Маркировка радиально-упорных шарикоподшипников
Согласно ГОСТ 831-75, каждый подшипник подлежит маркировке - проставлению условного обозначения на торец или наружную поверхность кольца. В маркировку входят буквы, цифры и графические знаки, подразумевающие свойства и характеристики изделия.
Отечественная система кодировки состоит из трех частей и представлена на схеме.
В префиксе отображаются следующие данные:
- категория - обозначается буквами А или В, указывает на особые технические условия и полностью расшифровывается в прилагаемой документации;
- момент трения - показывает норму трения для элемента конкретного вида, радиально-упорные шарикоподшипники обычно маркируются буквой М;
- радиальный зазор - обозначается цифрами в соответствии с ГОСТ 24810;
- класс точности - от 0 до 6.
Основная или базовая маркировка наносится по схеме Х5ХХ4Х3Х2Х1, что означает следующее:
- Х5 - размерная серия изделия;
- ХХ4 - конструкция элемента;
- Х3 - разновидность подшипника;
- Х2 - серия;
- Х1 - внутренний диаметр отверстия.
Примеры маркировки подшипников радиально-упорных шариковых с основными размерами представлены в таблице.
| Размерная серия | Разновидность | Серия ширин | Исполнение конструкции | Тип | Серия диаметров | Код диаметра отверстия |
| 602/32 | Радиальный шариковый однорядный с защитной шайбой | 0 | 6 | 0 | 2 | 32 |
| 1000094 | Радиальный шариковый однорядный | 1 | 0 | 0 | 9 | 4 |
| 1068 | Радиальный шариковый сферический | 0 | 0 | 1 | 6 | 8 |
Внутреннему диаметру в 1-9 мм соответствуют такие же цифры. Если внутренний диаметр составляет 10, 12, 15, 17 мм - в кодировке указываются цифры соответственно 00, 01, 02, 03. Размеры диаметров в 20 - 495 мм обозначаются двухзначным числом, полученным при делении истинного диаметра на 5. Если диаметр исчисляется дробью до 10 мм - его маркируют в виде ближайшего целого числа.
Важно знать! Миниатюрные по размерам и прецизионные шарикоподшипники не подлежат маркировке ввиду недостаточной площади поверхности. Кодировка в данных случаях проставляется на упаковке и прилагается в сопроводительных документах.
Преимущества и недостатки радиально-упорных шарикоподшипников
К достоинствам радиально-упорных шарикоподшипников следует отнести их переносимость высоких комбинированных нагрузок, идущих в осевых и радиальных направлениях. Также элементы отличаются высокой точностью работы, сравнительно простой и при этом жесткой конструкцией и присутствием сепаратора. Устройства способны работать на высоких скоростях вращения валов, а большое разнообразие видов и типоразмеров позволяет подобрать максимально подходящую модель конструкции.
Однако элементам присущи и недостатки. К ним относятся чувствительность комплектующих к перекосам и вибрациям, ограничения в восприятии ударных нагрузок. Также они характеризуются сложным монтажом, а при эксплуатации на высоких скоростях создают шумы.
Критерии выбора и особенности применения
При выборе шарикового радиально-упорного подшипника качения рекомендуется учитывать предполагаемую величину и направление нагрузок, частоту вращения вала, соответствие модели требованиям касательно точности и жесткости узла. Немаловажное значение имеют и условия эксплуатации - температурный режим, средний показатель влажности, наличие или отсутствие агрессивных сред.
Также рекомендуется обращать внимание на следующие факторы:
- величину угла контакта;
- возможность монтажа с максимальным соблюдением соосности;
- соответствие допустимой скорости вращения элемента рабочей скорости движения вала;
- возможность осуществления смазки шариков;
- особенности монтажа и ремонта узла.
Радиально-упорные конструкции широко применяются в самых разных отраслях хозяйства. Их используют в станкостроении, автомобилестроении, авиационной промышленности и энергетике. Различные виды устройств обеспечивают работу компрессоров и нагнетателей, поддерживают рабочие процессы редукторов, моторов, насосов, вентиляторов. Они приводят в движение основные механизмы печатного и текстильного оборудования, незаменимы в подъемно-транспортной технике.
Особенности монтажа и эксплуатации
Конструкции небольших размеров обычно устанавливают по схеме «лицом к лицу». Подобное расположение обеспечивает восприятие осевой нагрузки в обоих направлениях. Сам процесс монтажа может проходить посредством механического или термического метода.
При механическом способе монтаж осуществляется в следующем порядке:
- производится замер расстояния между торцами колец изделия;
- определяется ширина заплечика и толщина требуемых для регулировки зазоров прокладок;
- конструктивные элементы фиксируются с затяжкой согласно техническим правилам;
- собранный подшипниковый узел ставится горизонтально с последующим закреплением на валу.
Термический метод предполагает предварительных нагрев подшипников. Изделия разогревают до температуры, не превышающей 110 градусов Цельсия, при этом элементы не допускается помещать под открытым пламенем. Для подобных целей рекомендуется использовать специальные индукционные нагреватели.
Важно знать! Подшипники малого и среднего размера монтируют в холодном состоянии с использованием монтажного комплекта. Это позволяет равномерно распределить нагрузку на внешнее и внутреннее кольцо.
Во время эксплуатации механизма образованный в узле зазор обычно уменьшается, а предварительное натяжение увеличивается. Это связано с нагреванием металла из-за перепадов температур, создающих неравномерный эффект расширения.
Смазка и обслуживание подшипниковых узлов
В процессе работы подшипника тела качения движутся внутри колец, создавая трение. Предупредить возможный отказ комплектующих призвана смазка - она снижает выделяемое во время трения тепло и препятствует воздействию температур на составные элементы подшипника. Что, в свою очередь, исключает деформацию конструкции и продлевает срок ее службы. Также в функции смазки входит защита зоны контакта от проникновения загрязнений и снижение риска коррозии.
Все смазочные материалы делятся на типы:
- Вязкие пластичные или консистентные - в их состав входят силиконовые или иные масла, загустители, ингибиторы коррозии и красители;
- масляные - отличаются нефтяной или синтетической основой, применяются в условиях высоких температур или скоростей;
- сухие или твердые составы - используются в условиях экстремального давления и высоких температур, в качестве сухой смазки могут выступать дисульфид молибдена, графит или порошкообразный нитрид бора;
- газовая смазка - предназначена для создания газообразной среды между подверженными трению элементами, применяется редко.
При выборе конкретного типа смазки учитывают размеры подшипников, рабочую нагрузку и условия эксплуатации - скоростные и температурные ограничения, климат, вибрации.
Смазывание подшипников может быть однократным, с расчетом на весь срок службы элемента, и периодическим - с регулярным добавлением и сменой смазки. Однократное смазывание актуально для закрытых видов устройств, заполненных смазочными материалами в процессе производства.
Подача жидкой смазки может осуществляться следующими способами:
- посредством масляной ванны;
- при помощи разбрызгивателей и фитилей;
- с использованием конических насадок и специальных масленок;
- впрыскиванием масляного тумана.
Контроль за состоянием подшипников должен осуществляться регулярно. На промышленных предприятиях частота и характер обслуживания узлов регламентируется соответствующим графиком. Во избежание выхода оборудования из строя персоналу рекомендуется проверять работоспособность узлов в конце каждой смены. Еженедельная проверка должна проводиться мастером, ответственным за ремонт оборудования, ежемесячная проверка возлагается на механика. Раз в квартал осмотр должен производить начальник цеха или его заместитель и раз в год - главный механик предприятия.
Типичные неисправности и их причины
Подшипники качения характеризуются долгим сроком службы и высокой точностью работы. Однако любое из устройств может выйти из строя, не выработав заложенный в нем рабочий ресурс. Причинами неисправностей способны выступать различные факторы - от ошибок в монтаже до нарушений в обслуживании.
К наиболее типичным неисправностям в функционировании подшипников относятся:
- износ дорожек качения - может происходить из-за некачественных уплотнителей или смазки, содержащей посторонние включения;
- повреждение сепаратора - происходит из-за изгиба элемента, вызванного неправильной сборкой, недостатком смазки или загрязнением узла;
- выкрашивание шариков - наблюдается в случае неправильной посадки вала или неверной установки подшипника, вследствие чего возникает перенапряжение металла.
Во избежание появления эффекта усталости поверхности и преждевременного образования дефектов в узлах рекомендуется устанавливать радиально-упорные шариковые подшипники по чертежу с предварительным расчетом всех величин. А также осуществлять их регулярное техническое обслуживание и своевременно производить замену элементов, выработавших свой ресурс.
Заключение
Рост промышленного производства, появление новых автомобильных проектов и повышение автоматизации в различных отраслях обуславливают и перспективы развития радиально-упорных шарикоподшипников. С каждым годом спрос на них возрастает - и вместе с ним растут требования к важнейшим элементам механизмов и оборудования. В связи с этим производство подшипников активно развивается, внедряются новые материалы и технологии. Уже сегодня на рынке данных устройств предлагается широкий ряд высококачественных изделий, отличающихся хорошей сборкой, долгим сроком службы и абсолютным соответствием сертификатам ГОСТ и ISO.
