Подшипник скольжения и качения в чем разница?

В чем разница между подшипниками скольжения и качения?

На сегодняшний день подшипники широко применяются в самых разных механизмах, так или иначе связанных с задействованием вращающихся элементов. Подшипники вращают детали в часовых механизмах, двигают валы в ДВС, шахтные турбины и даже знаменитый аттракцион «Колесо обозрения».

Говоря простыми словами, подшипник – это кольцо, которое надевается на цилиндрический предмет. Они могут быть самыми разнообразными как по конструкции, так и по функциональному назначению. Например, для удерживания автомобильного колеса используются радиальные подшипники. А для вращения офисных кресел применяются подшипники упорные. В зависимости от классификации подшипников насчитывается от 7 до 10 разновидностей. Так или иначе, каждый подшипник служит для выполнения трех основных задач.

  • Удержание оси или вала в заданном положении.
  • Снижение уровня сопротивления при контакте фиксирующей конструкции и вращающегося вала.
  • Передача физической нагрузки от вращающегося элемента к другим конструкционным деталям, узлам и механизмам.

Самыми популярными видами подшипников на сегодняшний день являются подшипники скольжения и подшипники качения. Именно их мы и опишем далее, определив основные различия, конструкционные особенности и сферы применения.

Подшипники скольжения

Речь идет о кольцах, внутри которых размещаются валы или втулки. Кольцо фиксирует вал в необходимом положении и начинает вращаться в заданной плоскости. Выделяют разъемные и неразъемные подшипники скольжения. Неразъемный подшипник – это полное кольцо, в которое можно вставить втулку. Разъемный подшипник можно разделить на два компонента, один из которых фиксирует вал, а второй вставляется сразу после фиксации. С эксплуатационной точки зрения конструкция разъемного подшипника является более удобной, что и обуславливает большую распространенность данного варианта.

В процессе вращения, вал осуществляет непосредственное соприкосновение с подшипником скольжения, что создает трение в системе пары «вал-подшипник». Данный процесс в конечном итоге приводит к быстрому износу элементов данной системы, то влияет на резкое уменьшение скорости движения вала. Чтобы этого не допустить, применяются разные смазки, значительно снижающие уровень трения, что является одним из главных условий повышения уровня долговечности подшипника. Помимо увеличения срока службы подшипника и вала, смазка дополнительно влияет на уменьшение силы трения, гарантирует эффективный теплоотвод, а также снижает воздействие на механизмы внешней среды.

Существуют твердые, газообразные и жидкие смазки. Именно жидкий вариант используется в большинстве современных подшипников скольжения. Что касается твердых смазок, основу которых составляет графит, то их могут использовать в подшипниках скольжения, на которых приходится большая нагрузка. Например, если речь идет о подшипнике для поездов, удерживающих колесный вал, то здесь жидкая смазка будет просто выдавлена большим давлением. Газообразные смазки могут применяться на высокоточных производствах, где к использованию деталей предъявляются особые условия. Газообразная смазка должна воспрепятствовать физическому соприкосновению подшипника и вала.

Плюсы подшипников скольжения

  • Редко выходят из строя.
  • Могут выдерживать большие вибрационные и ударные нагрузки.
  • Имеют меньший радиальный размер, в сравнении с подшипниками качения.
  • Подшипники скольжения разъемного типа могут быть демонтированы без необходимости разбирать всю конструкцию.
  • Малый уровень шумности.
  • Возможность работы в водной среде.
  • Между валом и поверхностью подшипника может быть зазор, что гарантирует их беспроблемное и высокоэффективное использование даже в паре с сильно изношенными элементами.
  • Характеризуются высоким коэффициентом полезного действия даже в паре с крупными валами.

Минусы подшипников скольжения

  • Обязательно требуют смазку.
  • Если смазка низкого качества, то быстро изнашиваются вследствие трения.
  • Большие расходы на смазку.
  • Нужно постоянно контролировать рабочие условия.
  • У подшипников качения более высокий КПД.
  • Вал и подшипник изнашиваются с разной скоростью.
  • Невысокая долговечность.
  • При производстве подшипников скольжения задействуются более дорогие материалы, в сравнении с подшипниками качения.

Подшипники качения

Подшипники качения характеризуются более сложным устройством, в сравнении с предыдущим вариантом. Во-первых, их конструкция включает в себя сразу два кольца разного диаметра. Расхождения в диаметрах колец ровно такое, чтобы между ними точно разместились другие элементы подшипниковой системы. Чтобы обеспечить хорошее сцепление между кольцами, внутри большого кольца и снаружи маленького прорезаются желоба. Между кольцами можно поместить бочонки, иглы, шарики и другие тела качения, которые будут определять название подшипника и принцип его работы. Результатом соединения трех элементов в единое целое является достаточно надежная и эффективная конструкция, во внутреннее кольцо которой вставляется вал. Вращаясь, вал оказывает воздействие на маленькое кольцо, которое раскручивается и «тянет» за собой те тела качения, которые находятся между кольцами. Большое кольцо остается неподвижным, то есть статично. Тела вращения между кольцами гарантируют значительное снижение уровня трения между элементами системы.

Подшипники качения могут производиться с сепаратором или без сепаратора. Сепаратор – это широкое кольцо, в котором на равном расстоянии создаются отверстия. Указанные отверстия служат для размещения в них тел качения, что гарантирует повышение эффективности подшипника с одновременным уменьшением объема задействованных материалов. Подшипники качения, в большинстве своем, создаются именно с сепараторами. Впрочем, есть модели и без сепараторов, в которых размещается максимально возможное число тел качения, без необходимости учета расстояния между ними. Чем больше тел качения будет размещено в подшипнике, тем большей грузоподъемностью будет характеризоваться данный элемент. В то же время, подшипники без сепараторов отличаются более низким лимитом скорости валового вращения.

В соответствии с официальной классификацией, выделяют открытые и закрытые подшипники качения. Закрытые подшипники характеризуются наличием специальных проекторов, призванных предотвратить воздействие внешней среды на элементы подшипникового механизма. Это позволяет эксплуатировать закрытые подшипники без смены смазки и дополнительного обслуживания. Открытые подшипники качения более подвержены влиянию окружающей среды, что зачастую приводит к попаданию внутрь конструкции инородных тел с последующим разрушением подшипника.

Главным преимуществом использования подшипников качения считается минимизация трения при соприкосновении подшипника с поверхностью вала. Тела качения гарантируют снижение энергозатрат на преодоление сопротивления вала и кольца, что, в свою очередь, существенно снижает уровень износа и увеличивает КПД в сравнении с подшипниками скольжения.

Плюсы подшипников качения

  • Возможность применения при высоких скоростях валового вращения.
  • Возможность эффективного удерживания вала при серьезных вибрационных и ударных нагрузках.
  • Бесшумность эксплуатации.
  • Минимальные осевые размеры.
  • Не нуждаются в смене смазки.
  • Могут эксплуатироваться в высокотемпературном режиме.

Минусы подшипников качения

  • Более высокая цена.
  • Более сложный процесс создания.
  • Увеличенный радиус.
  • Чувствительность к повышенной влажности.
  • Не могут применяться в паре с валами высокой загруженности.
  • Менее надежны в сравнении с предыдущим вариантом.

Сравнение плюсов и минусов рассматриваемых подшипников качения от подшипников скольжения

Подшипник скольжения, это поддерживающая вал (вариант, вращающуюся ось) опора. Цапфа вращающейся детали (ось, вал) скользит по опоре.

Подшипниками качения именуются опоры для качающихся либо вращающихся деталей, в конструкциях которых применяются тела качения различной геометрии. Принцип работы основан на реализации трения качения.

Эти изделия конструктивно более сложные, чем подшипники скольжения. На рынок производители поставляют их полностью готовыми к установке. Выполнение дополнительной доработки для монтажа не требуется.

Основное отличие подшипников рассматриваемых типов

Главным является различие в реализованном типе трения.

Подшипники скольжения

В подшипниках скольжения, это трение скольжения. Две поверхности, разделённые, как правило, третьей средой, перемещаются друг относительно друга.

Читайте также  Флюс и канифоль в чем разница?

Max величина сил, которые передаются подобным подшипником, определяется, чаще всего, по значению удельного давления, которое может (без вывода изделия из строя) создаваться на поверхности контакта. Величина последнего вычисляется с учётом прочностных характеристик применяемых материалов. Подобный подход справедлив для всех моделей и типов подшипников скольжения.

Главным их достоинством можно назвать простую и сравнительно дешёвую конструкцию. Чаще всего подобные изделия ставятся в устройствах необслуживаемых, и требуют для монтажа меньше места.

В качестве основного недостатка следует отметить существующие ограничения в передаче действующих усилий, меньшую точность шпинделей и направляющих валов и достаточно значительные пусковые моменты.

Подшипники качения

В подшипниках качения реализовано трение качения.

Внешняя прилагаемая нагрузка передаётся шариками (роликами), движущимися между обоймами по специальным дорожкам качения, сформированным на торцевых поверхностях внутреннего и наружного кольца.

Тела качения фиксируются на заданных расстояниях одно от другого специальным элементом, сепаратором.

Для надёжной работы изделия требуется организация его смазывания, также, как и для подшипников скольжения. Однако выполняется она не постоянно, а периодически, в рамках выполняемого ТО. Использование смазочных материалов приводит к снижению трения, что существенно сокращает потери мощности на его преодоление.

Конструкция подшипника скольжения не позволяет добиться внутри него чистого движения. Последнее обязательно включает, в определённой степени, трение скольжения.

Размер данной составляющей определяется кинематическими свойствами изделия. Если составляющая трения скольжения значительная, это может стать причиной повреждений элементов конструкции подшипника. В результате он выйдет из строя гораздо раньше установленного срока.

Подшипники, в которых реализовано трение качения, составляют значительную часть рынка подшипниковой продукции. Однако их использование, в отдельных случаях (работы при незначительных внешних нагрузках, существенных ускорениях, больших скоростях) может быть затруднено, в силу специфики конструктивных особенностей изделий.

Пример, для надёжной и бесперебойной работы подшипника качения, на него обязательно должна действовать определённая внешняя нагрузка.

Сравнение плюсов и минусов рассмотренных типов изделий

К бесспорным преимуществам подшипников качения относятся:

  • необходим пусковой момент меньшего значения, что экономит расход энергии;
  • более широкий сортамент (по размерам и типам);
  • значительная часть изделий данного типа способна единовременно воспринимать разнонаправленные внешние нагрузки;
  • по сравнению с подшипниками скольжения практически не нуждаются в ТО;
  • существенно меньшие расходы смазочных материалов;
  • повышенная точность работы шпинделей и валов;
  • способность работы в более широком температурном диапазоне;
  • возможность выбора специального типа изделия с учётом специфики предстоящей эксплуатации (агрессивные среды, пищевая продукция, высокие или низкие температуры℃).

Подшипник качения и скольжения: разница, виды, сферы применения

Подшипники, предназначенные для конструкций с поворотными движениями, бывают двух типов – скольжения и качения. Отличаются они тем, каким образом передается сила между деталями – с помощью скользящих элементов или катящихся. Разберем подробнее оба случая.

Подшипники качения

Конструкция подшипников качения простая – это два кольца, в которые встроены дорожки для качения. Тела качения, которые будут передвигаться по этим дорожкам, помещены между кольцами. Как правило, этими телами являются шарики или ролики игольчатой, цилиндрической, бочкоподобной или конической формы.

Важная часть конструкции подшипников качения – сепаратор, благодаря которому шарики или ролики не соприкасаются, а распределены на равное расстояние. В игольчатых подшипниках благодаря сепараторам и сферическим роликами дополнительно контролируется правильность положения осей тел качения. А в разборных подшипниках сепараторы объединяют вместе тела качения, благодаря чему собирать подшипники проще.

Штампованные сепараторы, как правило, изготавливаются из стали. В особых случаях используются латунные сплавы, полимерные материалы и т. д. Так, полимерные сепараторы из термопластика применяются очень широко, особенно если изготовлены из армированного полиамида.

Для тел качения или колец используют особую закаленную сталь с добавлением хрома. Также применяют так называемую цементованную сталь. Если условия работы подшипников качения предполагают экстремальную эксплуатацию (например, высокая частота вращения, серьезная нагрузка, эксплуатация при высокой температуре, повышенной коррозии), то делают их из жаростойкой и нержавеющей стали, особых полимеров, керамических материалов и прочих покрытий.

Различают подшипники качения открытого типа, а также с уплотнителями контактного и щелевого типа, которые могут быть расположены с одной и с обеих сторон.

Применение подшипников качения и их отличия

Подшипники качения – общий тип деталей, но внутри него различают много подвидов, отличающихся по свойствам, внешнему виду, условиям эксплуатации. Но обычно подбор подшипников осуществляется для конкретной детали и конструкции экспериментально, так как подобрать конкретный вид можно лишь условно, учитывая несколько факторов. Так, учитывают следующие моменты:

  • частота вращения конструкции;
  • нагрузка на деталь;
  • температура;
  • смазывание;
  • наличие вибраций и т. д.

Если учесть все характеристики, дефекты подшипников качения при работе будут минимальными. Исключеним составляют случаи, когда размер подшипника и его типе обусловлен диаметром конструкции. Тогда невозможно выбирать между вариантами.

Рассмотрим основные подшипники качения и скольжения и отличия между ними.

Если подшипники качения создаются для переноса радиальной нагрузки, то это радиальные подшипники. Преимущество их в том, что они могут выдерживать комбинированные нагрузки. Поэтому различают много их типов:

  • радиальные шарикоподшипники;
  • конические роликоподшипники;
  • двухрядные сферические роликоподшипники;
  • радиально-упорные шарикоподшипники и другие подтипы.

Игольчатые же подшипники и многие цилиндрические подобных преимуществ не имеют – они принимают только радиальную нагрузку.

Следующий тип подшипников – упорные. Это подшипники качения, которые воспринимают осевую нагрузку. Существуют также комбинированные варианты этих изделий, которые могут возпринимать и радиальную нагрузку.

Выбирая подшипник, анализируют, стеснено ли пространство в радиальном направлении. Если да, то устанавливают подшипники, в которых меньшая высота поперечного сечения (игольчатые без колец или с внутренним кольцом, радиальные шарикоподшипники и т. д.). Если же оно ограничено в осевом направлении, выбирают однорядные цилиндрические подшипники либо упорные игольчатые без колец.

Немаловажно и то, какой тип направления движения вала в подшипнике. Так, есть модели, имеющие возможность осевого сдвига, направляющие вал в нескольких аксиальных направлениях, а также те, которые имеют возможность углового смещения, за счет чего компенсируются возможные перекосы конструкций.

Определяя нужный размер подшипника качения, учитывают несколько факторов. В первую очередь, рассчитывают будущую нагрузку на деталь, а также ее тип – динамическая или статическая. Также учитывают возможную грузоподъемность подшипника, сроки его эксплуатации, надежность и т. д. Так, вращающиеся подшипники имеют динамическую нагрузку. А те, что перемещаются крайне мало между кольцами, неподвижны или осуществляют колебательные движения, по сути имеют статическую нагрузку. Поэтому роликоподшипники имеют более высокое напряжение, чем шарикоподшипники. Первые применяют для большой нагрузки (валы, огромные конструкции), а вторые – для малой и средней.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения в корне отличаются от подшипников качения. Но задача их та же – обеспечить направление двух движущихся деталей или их опирание, передавая при этом все силы в деталях. Отличие состоит в том, что если в подшипниках качения работают тела качения – шарики и цилиндры, – то в подшипниках скольжения эту роль выполняют подвижные детали (планки, валы или цапфы). Они скользят по поверхности неподвижного элемента (полукольца или втулки). Благодаря подобному принципу скольжение элемента происходит между антифрикционным слоем подшипника и деталью, для которой он служит. Благодаря заложенной смазке, а также покрытию площадь контакта активно смазывается. Если же движение происходит радиально, подвижность обеспечивается за счет зазора между антифрикционным слоем и валом.

Читайте также  Какую кристаллическую решетку имеет медь?

Различают много видов подшипников качения. Это и радиальные подшипники, и упорные, и полосы, полукольца, и многие другие варианты и конструкции. Они имеют ряд бесспорных преимуществ – бесшумная работа, способность выдерживать высоку нагрузку, при этом относительно медленно вращаться или колебаться. Кроме того, именно этот тип рекомендуется для работы в тяжелых условиях эксплуатации, когда наблюдается перепад температуры. За счет этих уникальных свойств подшипники скольжения применяются во всех сферах промышленности, особенно для деталей со стесненным пространством.

Подшипник скольжения и качения чем отличаются

Подшипник является незаменимой деталью любого рабочего механизма, выполняя функцию сборочного узла. Применение подшипников считается крайне важным для опоры или упора вала. Это позволяет сохранять заданную степень жесткости при минимальном сопротивлении и трении.

Отмечают несколько типов таких конструкций, которые важно научиться отличать.

Подшипники качения: особенности и характеристики

Подшипник качения принято считать одним из самых востребованных и наиболее популярных узлов. Он используется во многих отраслях и отличается разными конструктивными особенностями. Выделяют несколько известных видов: роликовые, сферические, бочкообразные, игольчатые.

Такое изделие состоит из следующих компонентов:

— внутреннее кольцо;
— сепаратор, который называют обоймой.
— тела качения;
— внешнее кольцо;
— крышка защитного типа (имеется не во всех моделях).

Для изготовления представленной конструкции чаще всего используют сталь, поверхность которой имеет защитное антикоррозийное покрытие. Если приходится работать в агрессивной среде, тогда выбирают модели, выполненные из стекла.

Подшипник скольжения и качения: чем отличаются? По степени нагрузки модели качения делятся на радиальные (усилие перпендикулярно оси вала), упорные и радиально-упорные.

В зависимости от количества тел все подшипниковые узлы делятся на три группы: однорядные, двухрядные или многорядные. Два последних изделия выполняют функцию радиальных упорных конструкций или упорных, которым под силу справиться с огромным нагрузками.

Подшипники скольжения: особенности и характеристики

Подшипник скольжения имеет существенные отличия от предыдущего изделия. В этой конструкции трение осуществляется в процессе скольжения состыкованных плоскостей вала и втулки.

Представленная модель включает в себя следующие компоненты:

— корпус, который может быть нескольких типов – разъемный или неразъемный;
— втулка или вкладыш, выполненные из специального антифрикционного материала;
— смазывающее устройство.

Корпусная часть достаточно массивная и может быть изготовлена из различных материалов. Дополнительно она укомплектована одним или несколькими клапанами (масляные). Клапан играет важную роль и помогает подводить смазывающий материал на рабочую сторону вкладыша или втулки.

Во время смазывания конструкции под высоким давлением, за счет масляных станций, имеется отвод для уже отработанного масла. Такое масло снова попадает на станцию и на подшипник. В результате смазывающий материал считается циркулирующим.

Отличительные особенности

Купить подшипник качения в Москве или же выбрать подшипник скольжения? Чтобы сделать необходимую покупку, потребуется разобраться в вопросе: в чем заключается разница между этими двумя конструкциями?

Каждый из перечисленных типов имеет определенный набор преимуществ, с которыми нужно ознакомиться.

Модели скольжения имеют следующий список достоинств:

— Изделие отличается наличием разъемной конструкции. Это особенно важно в процессе эксплуатации узла для двигателей внутреннего сгорания. На коленчатый вал невозможно зафиксировать деталь качения.
— Наиболее практичное и экономное решение для использования на валах с большим диаметром.
— Возможность эксплуатироваться в условиях с повышенным уровнем влажности.
— Работа во время огромных вибрационных и ударных усилий.
— Возможность регулировки отверстия между вкладышем и валом.

Учитывая основные отличия такой модели, стоит ознакомиться с преимуществами модели качения:

— В процессе использования нет необходимости постоянно контролировать количество смазывающего материала.
— Меньшее вращение, а значит – и сила трения.
— При пуске сохраняются оптимальные показатели трения.
— Минимальный расход смазывающих материалов.
— Размеры моделей упорного типа намного меньше.

Каждый вид отличается определенными техническими характеристиками, за счет которых их принято использовать в той или иной сфере. Общая особенность этих конструкций заключается в предназначении – опора вала и создание минимального трения при эксплуатации.

Подшипники скольжения и качения

Каждый из нас на не раз сталкивается со словом «подшипник» в повседневной жизни. Но не каждый знает что такое подшипник, для чего нужен подшипник, и какие виды подшипников бывают. В этой статье мы постараемся рассказать вам о подшипниках скольжения и качения, их назначение, принцип работы, преимущества, виды воспринимаемых нагрузок и многое другое.

Подшипники поддерживают вращающиеся оси и валы, воспринимают от них радиальные и осевые нагрузки и сохраняют заданное положение оси вращения вала.
Подшипники классифицируют по виду трения и воспринимаемой нагрузке.

По виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника; подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредством установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.

По воспринимаемой нагрузке различают подшипники: радиальные – воспринимают радиальные нагрузки; упорные – воспринимают осевые нагрузки; радиально-упорные – воспринимают радиальные и осевые нагрузки.
Все типы подшипников широко распространены.

Подшипники скольжения

– это опоры вращающихся деталей, работающие при относительном скольжении цапфы по поверхности подшипника.

Достоинства подшипников скольжения:
— малые габариты в радиальном направлении;
— возможность работы при высоких скоростях вращения и нагрузках, в воде и в агрессивных средах;
— обеспечение высокой точности установки валов;
— малая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам;
— незаменимость в случаях, когда по условиям сборки подшипник должен быть разъемным (на шейках коленчатых валов).

Недостатки:
— выше, чем у подшипников качения, потери мощности на трение;
— более сложная смазочная система;
— необходимость использования дефицитных материалов.

Подшипник (рис. 4.1, а) представляет собой втулку из износоустойчивого материала (оловянистые бронзы, алюминиевые бронзы, металлографитовые сплавы и др.). Втулка неразъемного подшипника может быть запрессована непосредственно в стенку корпуса. При возможных перекосах вала подшипник делают самоустанавливающимся (рис. 4.1, б). Подобные подшипники расположены в сочленениях деталей шасси.
В сочленениях деталей системы управления самолетом широко применяют специальные стальные шарнирные подшипники (рис. 4.2).

Смазка и режимы трения подшипников

Для смазывания трущихся поверхностей подшипников применяют жидкие, пластичные (густые), твердые и газообразные смазочные материалы. Для уменьшения износа поверхности цапфы и подшипника разделены слоем смазки достаточной толщины, которая больше суммы высот шероховатостей поверхностей (h > RZ1 + RZ2).
При соблюдении этого условия не происходит непосредственного касания и изнашивания трущихся поверхностей. Несущая поверхность масляного слоя очень высока, и он воспринимает передаваемую нагрузку. Сопротивление вращению подшипника в этом случае определяется только внутренним трением в смазочном материале, а коэффициент трения f = 0,001…0,005.
При непрерывном вращении вала с достаточно большой скоростью масло увлекается вращающимся валом, в нем создается гидродинамическое давление, образуется «масляный клин», разделяющий трущиеся поверхности (рис. 4.3).
Скорость вращения вала, зазор между цапфой и подшипником, вязкость и количество подаваемого масла связаны между собой. При правильном соотношении между ними подшипник скольжения может длительное время эксплуатироваться без заметного износа.

Читайте также  Хон в цилиндре что это?

Рис. 4.3. Положение шипа в подшипнике

Масло не только смазывает трущиеся детали, но и отводит от них тепло, поэтому в масляную систему (например, авиационного двигателя) входят масляные радиаторы, в которых масло охлаждается.
В условиях полужидкостного трения нарушается непрерывность масляного слоя и в отдельных местах происходит соприкосновение неровностей трущихся поверхностей. Поэтому здесь не исключается изнашивание поверхностей, а только уменьшается его интенсивность (коэффициент полужидкостного трения f = 0,008…0,1).

Подшипники качения

состоят из наружного и внутреннего колец, между которыми в сепараторе расположены шарики или ролики. Сепаратор разделяет тела качения, чтобы они не соприкасались.
Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения (f = 0,0015…0,006). При этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника.

Преимуществами подшипников качения являются:
— небольшие потери на трение;
— взаимозаменяемость, облегчающая монтаж и ремонт подшипниковых узлов;
— малые пусковые моменты;
— нетребовательность к смазке и уходу (за исключением случаев, когда от подшипников, например, роторов авиационных двигателей, необходимо отводить тепло).

Недостатками подшипников качения являются:
— чувствительность к ударам и вибрациям вследствие большой жесткости подшипника;
— сравнительно большие радиальные габаритные размеры;
— шум при работе с высокой частотой вращения.
Большая часть вращающихся деталей авиационных конструкций установлена на подшипниках качения.

Классификация подшипников качения

По форме тел качения подшипники разделяют на шариковые и роликовые, по направлению воспринимаемой нагрузки – на радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.

Рис. 4.4. Подшипники качения

Радиальные шариковые подшипники (рис. 4.4, 1) – наиболее простые и дешевые. Они допускают небольшие перекосы вала (до 1/4°) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.
Радиальные роликовые подшипники (рис. 4.4, 4) благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с комбинированными (бочкообразными) роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми (рис. 4.4, 3) и роликовыми (рис. 4.4, 5) подшипниками.
Самоустанавливающиеся шариковые (рис. 4.4, 2) и роликовые(рис. 4.4, 6) подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2…3°). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.
Применение игольчатых подшипников (рис. 4.4, 7) позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках. Упорный подшипник (рис. 4.4, 8) воспринимает только осевые нагрузки и плохо работает при перекосе оси.
По нагрузочной способности (ширине и наружному диаметру) подшипники разделяют на семь серий – от сверхлегкой до тяжелой; по классам точности – нормального класса (0), повышенного (6), высокого (5), особо высокого (4) и сверхвысокого (2). Класс точности подшипника назначают в зависимости от требований к сборочной единице. Чаще применяют дешевые подшипники класса 0. Для авиационных конструкций с тяжелыми условиями работы (например, для роторов авиационных двигателей) используют подшипники повышенных классов точности.

Обозначения подшипников качения

В условных обозначениях приводят внутренний диаметр подшипника, его серию, тип, конструктивные особенности и класс точности.
Две первые цифры справа указывают внутренний диаметр d. Для подшипников с d = 20…495 мм диаметр определяют умножением двух крайних цифр в обозначении на 5. Третья цифра справа указывает серию: подшипник особо легкой серии – 1, легкой – 2, средней – 3, средней широкой – 6, тяжелой – 4 и т.д. Четвертая цифра справа характеризует тип подшипника: радиальный шариковый – 0 (в обозначении нуль опускают), радиальный шариковый сферический – 1, роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами – 2, роликовый радиальный со сферическими роликами – 3, шариковый радиально-упорный – 6, роликовый конический – 7 и т.д. Например, подшипник 308 – шариковый радиальный средней серии с d = 40 мм; подшипник 7216 – роликовый конический легкой серии с d = 80 мм.
Пятая и шестая цифры в обозначении подшипника отражают его конструктивные особенности (наличие защитных шайб, упорных буртов или канавок на наружном кольце и др.). Цифры 6, 5, 4, 2, указывающие класс точности подшипников, ставят через тире перед обозначением, нуль не пишут.

Повреждения подшипников качения

Подшипники выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания, абразивного изнашивания при попадании пыли или пластических деформаций при перегрузках. Усталостное выкрашивание является наиболее распространенным видом разрушения подшипников при длительной работе. Интенсивность абразивного изнашивания можно уменьшить за счет применения совершенных уплотнителей и надлежащей очистки масла.
Наблюдается также разрушение сепараторов от центробежных сил и действия тел качения. Раскалывание колец и тел качения происходит при их работе с сильными ударами, при перекосах.

Расчет подшипников качения

Выполняют расчет подшипников на долговечность по усталостному выкрашиванию и на предотвращение возникновения пластических деформаций.
При постоянном режиме расчет подшипников ведут по эквивалентной динамической нагрузке с учетом характера и направления действующих сил. Принимают такую эквивалентную нагрузку, при которой обеспечивается та же долговечность подшипника, что и в действительных условиях нагружения.
Для радиальных и радиально-упорных
Р = (XVFr + YFa) Kб KТ, (4.1)
где Fr, Fa – соответственно радиальная и осевая нагрузки на подшипник, Н;
Х, Y – коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок;
V – коэффициент вращения: при вращении внутреннего кольца V = 1, наружного – V = 1,2;
Кб – коэффициент безопасности: Кб = 1 при спокойной нагрузке, Кб = 2,5…3 при сильных ударах;
КТ – температурный коэффициент, при нагреве подшипникового узла до 125° С КТ = 1.

Грузоподъемность подшипников

характеризуется базовой динамической грузоподъемностью С и базовой статической грузоподъемностью С0.
Под базовой динамической грузоподъемностью подшипника понимают радиальную или осевую нагрузку, которую он может выдержать при долговечности в 1 млн. оборотов. Базовой считают долговечность при 90-процентной надежности.
Расчетная долговечность выражается числом его оборотов L (в миллионах) или часов работы LH, при которых на рабочих поверхностях у 90 % подшипников из партии не должно появляться признаков усталости металла (выкрашивания, отслаивания).
Долговечность подшипника определяют по эмпирическим зависимостям:
и , (4.2)
где С – динамическая грузоподъемность подшипника, кН;
Р – динамическая эквивалентная нагрузка, кН;
р – показатель степени, равный 3 для шарикоподшипников и 10/3 для роликоподшипников;
n – частота вращения подшипника, мин-1.

Подбор подшипников

В конструкциях самолета, в отличие от конструкций в машиностроении, шарикоподшипники работают, как правило, с небольшими скоростями вращения. Поэтому их подбирают не по допускаемым нагрузкам и по сроку службы, а по разрушающим нагрузкам. Заделка подшипников осуществляется сплошной завальцовкой обкатыванием шариком без проточки и с проточкой в детали, обжатие пуансоном – без проточки в детали в шести или восьми точках, обжатие пуансоном – в шести и восьми точках по специальной проточке в детали, установкой пружинных упорных колец – в специальную канавку в детали.
Вид заделки зависит от предела прочности материала и от диаметра подшипника и берется по ГОСТ. Посадки под подшипники также задаются ГОСТ.