Тела качения — это основные рабочие элементы подшипников качения. Они располагаются между внутренним и наружным кольцами и обеспечивают передачу нагрузки через качение, а не скольжение. Благодаря этому значительно снижаются силы трения, износ и нагрев, а КПД механизма повышается.
Тела качения — это шарики, ролики или игольчатые ролики, которые катятся между кольцами подшипника и воспринимают нагрузку.
Основные виды тел качения
Шарики
Самые распространённые тела качения. Контакт между кольцом и шариком — точечный, что снижает трение. Используются в подшипниках для высоких скоростей и умеренных нагрузок.
Плюсы: высокая скорость, точность вращения, малое трение.
Минусы: не переносят высокие радиальные нагрузки.
Цилиндрические ролики
Имеют большую площадь контакта с дорожками качения. Воспринимают высокие радиальные нагрузки.
Плюсы: высокая грузоподъёмность, могут компенсировать осевое смещение вала в некоторых конструкциях подшипников.
Минусы: подшипники с цилиндрическими роликами чувствительны к перекосам валов.
Сферические ролики
Форма ролика — бочкообразная, и подшипник может самоустанавливаться при перекосах вала относительно корпуса благодаря сферической внутренней поверхности наружного кольца. Воспринимают высокие радиальные и осевые нагрузки. Применяются в подшипниках для горнодобывающей, металлургической и строительной техники.
Плюсы: подшипники со сферическими роликами имеют устойчивость к перекосам, высокую нагрузочную способность.
Минусы: большее трение и меньшая скорость вращения, чем у шариковых подшипников.
Конические ролики
Ролики имеют форму конуса. Конические роликоподшипники одновременно воспринимают радиальные и осевые нагрузки. Очень популярны в подшипниках автомобильных ступиц, для редукторов, валков и т.д.
Плюсы: высокая точность, устойчивость к комбинированным нагрузкам.
Минусы: требуют точной регулировки зазора при установке.
Игольчатые ролики
Это ролики малого диаметра, которые имеют значительную длину по отношению к диаметру. Используются, когда нужно уменьшить габариты при сохранении грузоподъёмности. Применяются в подшипниках для коробок передач, компрессорах, строительной технике.
Плюсы: компактность, имеют высокую радиальную грузоподъемность
Минусы: не переносят осевых нагрузок и требуют точных посадок.
Из каких материалов изготавливают тела качения?
Подшипниковые стали объемной закалки
Наиболее распространена хромоуглеродистая сталь. После закалки ее твердость достигает 58–65 HRC, что обеспечивает оптимальный баланс технологических и эксплуатационных характеристик.
Подшипниковые стали для цементации
Для этих целей используются хромоникелевые и хромомарганцевые стали с низким содержанием углерода (~0,15%). Тела качения из цементируемых сталей рекомендуются для применения в условиях значительных ударных нагрузок.
Нержавеющие стали для подшипников
Наиболее распространены высокохромистые стали. Они обеспечивают необходимую коррозионную стойкость.
Высокотемпературные подшипниковые стали
Стандартные подшипники работают при температурах до 120–200 °C. Для температур до 250 °C применяется специальная стабилизирующая термообработка, а для постоянной работы в условиях еще более высоких температур используются высоколегированные жаропрочные стали.
Керамика
Для тел качения обычно применяют нитрид кремния. Эта керамика обладает уникальным сочетанием свойств: высокой твердостью, малой плотностью, стойкостью к коррозии и износу, а также полной немагнитностью.
Полимеры
Изготавливаются из пластиков (POM, PTFE, PEEK). Отличаются легкостью и устойчивостью к образованию коррозии. Подходят для лёгких нагрузок, бесшумной работы, агрессивных сред.
Тела качения являются ключевым элементом подшипников, определяющим их долговечность, надёжность и эффективность работы. От формы и материала тел качения зависит способность подшипника воспринимать нагрузки, устойчивость к износу, нагреву и внешним воздействиям.