Підшипники

У наш час важко уявити собі механізм, який би не мав підшипників. Їх основна функція - забезпечити обертання одних деталей щодо інших, без зносу дотичних поверхонь і значних втрат на тертя.

Підшипник - це технічний пристрій, який є частиною опори або упору, що підтримує вал, вісь або іншу рухому конструкцію із заданою жорсткістю, фіксує положення в просторі, забезпечує обертання, кочення або лінійне переміщення з найменшим опором, сприймає і передає навантаження від рухливого вузла на інші частини конструкції.

   Назвою і походженням підшипники зобов'язані "обертовим тілам" - дерев'яним круглякам, які єгиптяни використовували ще за часів фараонів для переміщення важких і великогабаритних предметів. Деякі єгипетські барельєфи зображають переміщення величезних кам'яних блоків, призначених для спорудження монументів, шляхом ковзання по дерев'яних стовбурах - аналоги сучасних роликів у підшипниках. Збережені залишки платформи, що обертається, від корабля імператора Каллігули, знайдені в глибинах затоки Немі в 1930р. свідчать, що рудименти підшипників використовувалися ще в античні часи. Ця платформа може розглядатися як один з перших прикладів упорного підшипника, призначеного витримувати прямі навантаження і обертається навколо своєї осі.

   

   Практично у всіх європейських мовах слово «підшипник» має своє унікальне звучання і написання. У тлумачному словнику підшипником називається та частина, «подушка», на якій лежить шип осі або вала, тобто опора для осі, звідси «під шип». І в європейських мовах це слово завжди має друге значення - опора, подушка, наприклад:

• італійське - cuscinetto;    
• німецьке - lager;    
• англійське - bearing;  
• французьке - palier;   
• латинське - pulvinus.

Це говорить про те, що у кожного народу сформувалося своє уявлення про підшипники. І предмет цей настільки необхідний, що часте вживання слова зробило його «своїм», а час аніскільки не вплинув на його значення і актуальність.

Основні типи підшипників: 

• підшипники кочення
• підшипники ковзання
• газодинамічні підшипники
• гідростатичні підшипники
• магнітні підшипники. 

Основні типи, які застосовуються в машинобудуванні - це підшипники кочення та підшипники ковзання.

Підшипник кочення

Складається з деталей:

• Внутрішнє кільце
• Сепаратор (обойма)
• Тіло кочення (кулька)
• Зовнішнє кільце
• Захисна кришка (застосовується не завжди)

Такі підшипники застосовуються в обладнанні всіх галузей і призначень. Притому даний тип дуже різноманітний. Тіла кочення бувають: сферичні, роликові, бочкоподібні, голчасті. Як матеріал для тіл переважно використовується сталь. В особливо агресивних середовищах застосовують скляні тіла кочення.

Підшипники кочення складаються з двох кілець, тіл кочення (різної форми) і сепаратора (деякі типи підшипників можуть бути без сепаратора), що відділяє тіла кочення один від одного, що утримує на рівній відстані і направляє їх рух. По зовнішній поверхні внутрішнього кільця і внутрішньої поверхні зовнішнього кільця (на торцевих поверхнях кілець наполегливих підшипників кочення) виконують жолоби - доріжки кочення, по яких при роботі підшипника котяться тіла кочення.

 У деяких вузлах машин в цілях зменшення габаритів, а також підвищення точності і жорсткості застосовують так звані поєднані опори: доріжки кочення при цьому виконують безпосередньо на валу або на поверхні корпусної деталі.

 Являються підшипники кочення, виготовлені без сепаратора. Такі підшипники мають велике число тіл кочення і велику вантажопідйомність. Проте граничні частоти обертання без сепараторних підшипників значно нижче внаслідок підвищених моментів опору обертанню.

 Підшипники кочення працюють переважно на терті кочення (є тільки невеликі втрати на тертя ковзання між сепаратором і тілами кочення) тому в порівнянні з підшипниками ковзання знижуються втрати енергії на тертя і зменшується знос. Закриті підшипники кочення(що мають захисні кришки) практично не вимагають обслуговування(заміни олії), відкриті чутливі до попадання чужорідних тіл, що може привести до швидкого руйнування підшипника.

(клацніть по зображенню для збільшення)

Класифікація підшипників кочення

За формою тіла кочення:

• кулькові;
• з короткими роликами;
• з довгими роликами;
• з витими роликами;
• з конічними роликами;
• з бочкоподібними роликами;
• з голчастими роликами.

За числом рядів кочення:

• однорядні;
• дворядні;
• чотирирядні.

За способом компенсації перекосів вала:

• несамоустановні;
• самоустановні сферичні. Вони допускають перекоси кілець до 2°-3°, завдяки чому можуть працювати при збільшених деформаціях валів і при неспіввісносному розміщенні отворів під підшипники в окремих опорах вала.

За напрямом сприймання навантаження:

• радіальні-сприймають тільки навантаження напрямлене перпендикулярно до осі обертання;
• упорні-сприймають тільки осьове навантаження;
• радіально-упорні;
• упорно-радіальні.

За розмірами з однаковим внутрішнім діаметром:

• За радіальним розміром (5 серій діаметрів):
• надлегка;
• особливо легка;
• легка;
• середня;
• важка.

• За шириною(4 серії ширин)
• особливо вузька;
• вузька;
• нормальна широка;
• особливо широка.

Підшипник ковзання

Підшипники ковзання – це елементи опор валів і осей, поверхня цапфи яких взаємодіє через шар мастила з охоплюючою нерухомою поверхнею підшипника.

     В даному типі підшипника тертя виникає при ковзанні зістикованих площин вала і втулки.

 Конструктивно такі деталі являють собою корпус, в який вставлений вкладиш (втулка) з антифрикційного матеріалу. Саме в неї вставляється опорна поверхня вала (цапфа). Між вкладишем і цапфою знаходиться шар мастила. Цей шар може бути створений трьома способами: 

• Подачею через спеціальний отвір рідкого мастила під тиском;
• Заздалегідь нанесення на вкладиш пластинчастої або твердого змащення (дисульфіду молібдену, графіту);
• Виділенням рідкого мастила з пористого вкладиша при обертанні в ньому вала (самозмазуючі підшипники).

     Корпус найчастіше масивний, виготовляється з різних металів і може бути цілісним або роз’ємним. Корпус оснащений одним або декількома клапанами для мастила. Клапан служить для підведення мастила на робочу площину вкладиша або втулки. Також при мастилі під тиском, за допомогою спеціальних масляних станцій, є відведення для відпрацбованого мастила, яке потім потрапляє на станцію і знову на підшипник. Таким чином мастило циркулює.

   Залежно від напрямку діючого навантаження розрізняють підшипники: 

• радіальні – сприймають радіальне навантаження; 
• упорні або підп’ятники – сприймають осьове навантаження; 
• радіально-упорні – сприймають одночасно радіальне й осьове навантаження.

При одночасній дії на вал радіальних і осьових навантажень, як правило, застосовують сполучення радіальних і упорних підшипників і значно рідше радіально-упорні підшипники ковзання.

    

(клацніть по зображенню для збільшення)