Когда был изобретен первый подшипник качения, ученые могут только догадываться. Среди древних находок есть остатки древнеримского или древнегреческого судна, поднятые с морского дна. Среди них сохранились отдельные детали подъемника. Основной вал этого кабестана (лебедки) вращали каменные ядра. Этот механизм ученые и называют первым известным шариковым подшипником.
При этом подшипники с механизмом вращения на опорах качения стали применяться только тогда, когда технологический прогресс обеспечил мастеров большим числом одинаковых шариков, а позже роликов, которые способны равномерно распределить рабочую нагрузку между собой. По этой причине подшипники качения считаются высокотехнологичными «первопроходцами» в сфере массового машиностроения.
Стандартизация подшипников качения
Из-за сложностей и специфики производства подшипников производители разработали универсальные модели. Большинство компаний придерживаются стандартов США и ISO/DIN, объединившись вопреки конкуренции, чтобы и дальше развиваться технологически и сохранять единые производственные нормы.
Долгое время автоконцерны применяли в своих механизмах универсальные типы подшипников. С течением времени большие объемы производства и дополнительные требования вынудили их начать выпуск специализированных устройств, предназначенных только для автомобилей:
- опорные подшипники для подвесок;
- выжимные подшипники качения для муфт сцепления;
- подшипники для ступиц колес последнего поколения.
Конструкция и свойства подшипника
Любой подшипник имеет внутреннее и внешнее кольца, ролики или шарики, а также сепаратор, разделяющий элементы качения между собой. Помимо сепаратора из мягкого цветного металла или пластика, остальные части подшипника выполнены из высокопрочной стали.
Важная характеристика подшипника — диаметр вала (цапфы), на который он монтируется. Но при одинаковом диаметре вала внешние габариты подшипника могут очень отличаться — в зависимости от максимально допустимой нагрузки на модель этой серии. Стандартные подшипники производят в легкой, средней и тяжелой сериях, при этом у разных производителей классификации могут несколько различаться.
Также важен класс точности подшипника: от него зависит уровень вибраций, бесшумность работы и долговечность подшипникового узла.
Классификация подшипников
В зависимости от восприятия нагрузки подшипники делятся на:
- Радиальные
- Радиально-упорные
- Упорные
Хотя радиально-упорные модели воспринимают только одностороннее осевое усилие, некоторые из них рассчитаны на двухстороннюю радиальную нагрузку. Например, конструкция подшипников ступиц автомобильных колес включает два стандартных радиально-упорных подшипника, работающих навстречу друг другу. Шариковые радиально-упорные подшипники являются более быстроходными. Они воспринимают осевые усилия непосредственно шариками и особыми «высокими» бортиками внутреннего и внешнего колец. Роликовые подшипники более грузоподъемные и воспринимают осевое усилие всей поверхностью внутреннего и внешнего колец через конические ролики.
В редких ситуациях и в случаях только осевых нагрузок на вал «подключают» упорные подшипники, которые сильно ограничены по угловой скорости, а значит, под воздействием центробежной силы работают неправильно. Кольца упорных моделей не вращаются, а лишь перемещаются от своего центра на определенный угол — в зависимости от поворота, например, стойки руля управления.
Радиальные подшипники
Радиальные модели подшипников бывают шариковыми (самые распространенные) и роликовыми. Они имеют простую конструкцию и незначительно сопротивляются вращению. Нагрузки могут быть радиальные и осевые величиной до 70% неизрасходованной радиальной.
Роликовые подшипники
Роликовые подшипники лучше приспособлены к высоким нагрузкам, чем шариковые. Но под осевой нагрузкой такой подшипник подвергается серьезному износу, если сопротивление качению резко увеличится. Также этот тип очень чувствителен к перекосам.
Иногда роликовые подшипники комплектуют нестандартными роликами, напоминающими витые пружины. Такой ролик рассчитан на меньшую нагрузку, чем обычный, но благодаря своим пружинящим качествам он менее чувствителен к ударам и перекосам.
Игольчатые и насыпные подшипники
Чтобы уменьшить размеры подшипников, промышленники придумали игольчатые модели, где ролики сильно удлинены — настолько, что иногда действительно напоминают толстые иглы. Часто такие устройства совсем не имеют какого-то кольца или даже обоих.
Если в таких подшипниках нет сепаратора и элементы качения занимают все пространство от вала до корпуса, их называют «насыпными». Такие модели востребованы при изготовлении относительно маломощных ДВС (для газонокосилок, пил, скутеров и некоторых мотоциклов). Чаще всего они входят в конструкции коленчатых валов, шатунов и опор поршневого пальцев вместо подшипников скольжения.
Самоустанавливающиеся подшипники
Если валы в агрегатах могут перекоситься, их оснащают самоустанавливающимися подшипниками. Внешнее кольцо таких моделей расточено по сфере, в центре которой и будет находиться центр самого подшипника. Благодаря этому внешнее кольцо перекашивается относительно внутреннего не более чем на 3 градуса — без заклинивания элементов качения в подшипнике. Это преимущественно шариковые модели. Мелкие шарики в них находятся в два ряда. При высоких радиальных нагрузках шарики заменяют «бочкообразными» роликами.
В нашем интернет-магазине bearingstore.ru вы найдете все основные виды подшипников. Технические специалисты помогут подобрать нужные товары под ваш запрос.
Подпишитесь на наш Telegram-канал, если хотите первыми узнавать про наши акции и новинки, быть в курсе новостей отрасли и полезных лайфхаков!
