Подшипники: виды, устройство, маркировка и применение

Подшипник — это элемент машины или механизма, который поддерживает вращающийся вал, ось или другую деталь и позволяет ей двигаться с минимальным трением.

Подшипники используются практически во всех видах техники: от электродвигателей, автомобилей и бытовых приборов до станков, редукторов, компрессоров, насосов, металлургического оборудования и железнодорожного транспорта.

Правильно подобранный подшипник обеспечивает низкое трение, точность вращения, стабильность работы узла и длительный срок службы оборудования.

Для чего нужен подшипник

Основная задача подшипника — поддерживать вращающуюся или движущуюся деталь и воспринимать действующие на неё нагрузки.

Подшипник позволяет:

• уменьшить трение;
• снизить износ вала и корпуса;
• обеспечить точное вращение;
• воспринимать радиальные и осевые нагрузки;
• снизить потери энергии;
• уменьшить нагрев;
• повысить ресурс механизма.

Из чего состоит подшипник

Большинство подшипников качения состоит из нескольких основных элементов:

• внутреннее кольцо;
• наружное кольцо;
• тела качения;
• сепаратор.

В шариковых подшипниках телами качения являются шарики, в роликовых — ролики различной формы.

Сепаратор удерживает тела качения на необходимом расстоянии друг от друга и предотвращает их непосредственный контакт.

Основные виды подшипников

Подшипники можно разделить на две большие группы:

• подшипники качения;
• подшипники скольжения.

Подшипники качения

В подшипниках качения между внутренним и наружным кольцами располагаются шарики или ролики.

За счёт качения трение значительно ниже, чем при непосредственном скольжении поверхностей.

К основным типам относятся:

• шариковые радиальные;
• радиально-упорные;
• упорные;
• цилиндрические роликовые;
• конические роликовые;
• сферические роликовые;
• игольчатые;
• самоустанавливающиеся.

Шариковые радиальные подшипники

Радиальный шариковый однорядный подшипник — один из самых распространённых типов.

Типичные обозначения: 6204, 6205, 6206, 6305, 6306.

Такие подшипники хорошо работают на высоких оборотах и способны воспринимать преимущественно радиальную, а также ограниченную осевую нагрузку.

Они применяются в:

• электродвигателях;
• насосах;
• вентиляторах;
• редукторах;
• бытовой технике;
• автомобильных узлах;
• промышленном оборудовании.

Радиально-упорные подшипники

Радиально-упорные подшипники рассчитаны на одновременное действие радиальной и осевой нагрузки.

Чем больше контактный угол, тем большую осевую нагрузку способен воспринимать подшипник.

Они широко применяются в:

• шпинделях станков;
• компрессорах;
• насосах;
• редукторах;
• автомобильных узлах.

Упорные подшипники

Упорный подшипник предназначен в первую очередь для восприятия осевой нагрузки.

Он используется там, где нагрузка действует вдоль оси вращения.

В зависимости от конструкции существуют шариковые и роликовые упорные подшипники.

Цилиндрические роликовые подшипники

Вместо шариков в таких подшипниках используются цилиндрические ролики.

За счёт большей площади контакта они способны воспринимать значительно более высокие радиальные нагрузки, чем шариковые подшипники сопоставимого размера.

Они применяются в:

• промышленных редукторах;
• электродвигателях большой мощности;
• компрессорах;
• металлургическом оборудовании;
• железнодорожной технике.

Конические роликовые подшипники

Конические роликовые подшипники способны одновременно воспринимать значительные радиальные и осевые нагрузки.

Они широко применяются в:

• ступицах;
• редукторах;
• тяжёлой технике;
• автомобилях;
• промышленном оборудовании.

Один из известных производителей конических роликовых подшипников — TIMKEN.

Сферические роликовые подшипники

Сферические роликовые подшипники способны работать при небольшом перекосе вала относительно корпуса.

Они рассчитаны на тяжёлые радиальные нагрузки и могут воспринимать осевые силы.

Типичные области применения:

• дробилки;
• конвейеры;
• горнодобывающее оборудование;
• металлургия;
• вибрационное оборудование;
• тяжёлые редукторы.

Игольчатые подшипники

В игольчатых подшипниках используются длинные ролики малого диаметра.

Это позволяет получить высокую грузоподъёмность при относительно небольшом наружном диаметре.

Игольчатые подшипники особенно полезны там, где пространство внутри механизма ограничено.

Подшипники скольжения

В подшипнике скольжения отсутствуют шарики и ролики. Вал непосредственно скользит по рабочей поверхности втулки или вкладыша.

Такие подшипники могут иметь очень простую конструкцию и хорошо работать при высоких нагрузках, низких скоростях или специальных условиях эксплуатации.

Что такое радиальная и осевая нагрузка

При выборе подшипника важно понимать направление нагрузки.

Радиальная нагрузка действует перпендикулярно оси вала.

Осевая нагрузка действует вдоль оси вала.

Некоторые подшипники рассчитаны преимущественно на радиальную нагрузку, другие — на осевую, а третьи способны воспринимать оба вида одновременно.

Как обозначаются размеры подшипника

Три основных размера подшипника:

• d — внутренний диаметр;
• D — наружный диаметр;
• B — ширина.

Например, подшипник 6205 имеет размеры:

25 × 52 × 15 мм

где:

• 25 мм — внутренний диаметр;
• 52 мм — наружный диаметр;
• 15 мм — ширина.

Как определить внутренний диаметр по номеру подшипника

Для многих стандартных метрических подшипников последние две цифры обозначения позволяют определить диаметр отверстия.

Начиная с кода 04 применяется правило:

код отверстия × 5 = внутренний диаметр в миллиметрах.

Например:

• 6204 → 04 × 5 = 20 мм;
• 6205 → 05 × 5 = 25 мм;
• 6206 → 06 × 5 = 30 мм;
• 6207 → 07 × 5 = 35 мм;
• 6210 → 10 × 5 = 50 мм.

Для кодов 00–03 действуют исключения:

• 00 = 10 мм;
• 01 = 12 мм;
• 02 = 15 мм;
• 03 = 17 мм.

Что означают 2RS и ZZ

Помимо основного номера подшипника в маркировке часто встречаются дополнительные обозначения.

Например:

6205-2RS

Обозначение 2RS обычно означает контактные уплотнения с двух сторон.

Они помогают удерживать смазку и защищают подшипник от попадания загрязнений.

Обозначения ZZ или 2Z обычно указывают на металлические защитные шайбы с двух сторон.

Что означает C3

Обозначение C3 указывает на увеличенный внутренний зазор.

Например:

6205-2RS/C3

Это подшипник 6205 с двумя контактными уплотнениями и внутренним зазором больше нормального.

Важно понимать, что C3 — не класс точности.

Что означает P6 и P5

Обозначения P6, P5, P4 связаны с классом точности изготовления.

Чем выше требования к точности вращения, тем жёстче допуски на размеры, форму и биение.

Подшипники высокой точности используются в:

• станочных шпинделях;
• компрессорах;
• высокоскоростных механизмах;
• измерительном оборудовании;
• точных приводах.

Российские и импортные обозначения

На рынке можно встретить российские обозначения ГОСТ и международные обозначения.

Например:

Какие материалы используются для изготовления подшипников

Большинство стандартных промышленных подшипников изготавливается из специальной высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали.

В России широко применяется сталь ШХ15.

Для специальных условий также используются:

• нержавеющие стали;
• керамические тела качения;
• гибридные конструкции;
• специальные жаростойкие стали;
• полимерные материалы.

Зачем подшипнику нужна смазка

Смазка создаёт защитную плёнку между телами качения и дорожками подшипника.

Она помогает:

• уменьшить трение;
• снизить износ;
• отводить тепло;
• защищать от коррозии;
• увеличивать ресурс подшипника.

При этом опасен как недостаток, так и избыток смазочного материала.

Слишком большое количество пластичной смазки может привести к повышенному сопротивлению вращению и нагреву.

Почему подшипник нагревается

Повышенная температура может быть вызвана:

• избыточным количеством смазки;
• недостатком смазки;
• неправильной вязкостью масла;
• слишком сильным натягом посадки;
• неправильным внутренним зазором;
• перекосом;
• перегрузкой;
• загрязнением;
• повреждением дорожек качения.

Почему подшипник шумит

Гул, хруст или необычный шум могут быть признаками:

• износа дорожек;
• коррозии;
• загрязнения;
• недостатка смазки;
• повреждения шариков или роликов;
• неправильного монтажа;
• слишком большого люфта.

Сам по себе шум не всегда позволяет точно установить причину, поэтому для ответственных узлов проводится дополнительная диагностика.

Почему подшипники выходят из строя

Наиболее распространённые причины преждевременного отказа:

• неправильная смазка;
• загрязнение;
• неправильная установка;
• перегрузка;
• несоосность;
• попадание воды;
• неправильный зазор;
• чрезмерная температура;
• усталостный износ;
• повреждения при монтаже.

Как правильно установить подшипник

При монтаже нельзя передавать усилие через тела качения.

Если подшипник устанавливается с натягом на вал, монтажное усилие должно передаваться на внутреннее кольцо.

Если натяг имеется по наружному кольцу — усилие прикладывают к наружному кольцу.

Для крупных подшипников часто используется нагрев или специальные гидравлические методы монтажа.

Можно ли забивать подшипник молотком

Удары непосредственно по кольцам подшипника, особенно через тела качения, крайне нежелательны.

Это может вызвать:

• вмятины на дорожках качения;
• трещины;
• повреждение сепаратора;
• деформацию колец;
• сокращение ресурса.

Для монтажа следует использовать оправки, прессы, нагреватели или специальные монтажные инструменты.

Как подобрать подшипник по размерам

Если маркировка старого подшипника стёрлась, необходимо измерить:

1. внутренний диаметр d;
2. наружный диаметр D;
3. ширину B.

Например:

25 × 52 × 15 мм

соответствует распространённому типоразмеру:

205 / 6205.

Но затем необходимо определить конструктивное исполнение: открытый, 2RS, 2Z, C3 и другие параметры.

Как выбрать хороший подшипник

При выборе необходимо учитывать не только размеры.

Желательно проверить:

• тип подшипника;
• нагрузку;
• обороты;
• температуру;
• внутренний зазор;
• класс точности;
• тип уплотнения;
• условия смазки;
• окружающую среду;
• требуемый ресурс.

Лучшие производители подшипников

К ведущим мировым производителям относятся:

• SKF;
• FAG / INA;
• NSK;
• NTN;
• KOYO / JTEKT;
• TIMKEN;
• NACHI.

При этом нельзя выбрать один бренд, который будет лучшим абсолютно для всех задач.

Важно подобрать конкретный подшипник по конструкции и режиму эксплуатации.

Стоит ли покупать дешёвые подшипники

Стоимость подшипника нужно оценивать вместе со стоимостью возможного отказа оборудования.

Для простого и неответственного механизма дорогой премиальный подшипник может быть избыточным.

Но если подшипник установлен в:

• дорогом редукторе;
• компрессоре;
• станке;
• промышленной линии;
• электродвигателе;

экономия на качестве может привести к значительно большим затратам на ремонт и простой.

Как увеличить срок службы подшипника

Для увеличения ресурса необходимо:

• правильно подобрать тип и размер;
• использовать подходящую смазку;
• соблюдать чистоту при монтаже;
• использовать правильные посадки;
• не повреждать кольца при установке;
• контролировать температуру;
• защищать подшипник от воды и загрязнений;
• не превышать допустимую нагрузку и обороты;
• соблюдать интервалы обслуживания.

Главное о подшипниках

Подшипник — сравнительно небольшой элемент механизма, но от его качества и правильного выбора может зависеть работа всей машины.

Подбирать подшипник только по наружным размерам недостаточно. Необходимо учитывать:

• тип конструкции;
• нагрузку;
• частоту вращения;
• внутренний зазор;
• точность;
• уплотнения;
• смазку;
• температуру;
• условия эксплуатации.

Чем ответственнее оборудование, тем важнее использовать качественный подшипник правильного исполнения и известного происхождения.