Подшипники

Подшипник - это изделие, являющееся частью опоры, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию в пространстве с заданной жёсткостью. Воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции, фиксирует положение в пространстве и обеспечивает движение с наименьшим сопротивлением. Движение может быть как вращательным, так и линейным (линейные подшипники рассматриваются в разделе систем линейного перемещения). Основные типы подшипников, применяемых при вращательном движении – подшипники качения и подшипники скольжения.  

ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

Подшипники качения – наиболее распространенный вид подшипников. Под термином «подшипник качения» подразумевают множество разных типов подшипников, объединенных общим принципом работы. Принцип работы любого подшипника качения заключается во вращении колец относительно друг друга посредством передачи движения (качения) через промежуточные элементы (тела качения). Именно наличие тел качения является отличительной чертой подшипников качения. Подшипники качения состоят из следующих основных элементов: колец с дорожками качения; тел качения; сепаратора; могут содержать смазку и уплотнения. Между телами качения и дорожками качения может быть зазор.​ Отдельно выделяют подшипниковые узлы, когда подшипник поставляется вмонтированным в корпус.

По количеству рядов тел качения, различают подшипники: однорядные, двухрядные, трёхрядные и т.д.

По классу точности различают: нормальный класс и прецизионный класс.

Варианты исполнения: открытые и закрытые. Основные размеры подшипников обозначаются в виде: dxDxB.

В зависимости от конструкции они могут быть пригодными для применения с разными типами нагрузки, скорости вращения, точности, жесткости, требованиям к уровню шума.

Телами качения могут быть: шарики (шариковые подшипники), ролики (роликовые подшипники).

   ШАРИКОВЫЕ ПОДШИПНИКИ

Шариковые подшипники (шарикоподшипники) - наиболее распространенный класс подшипников, обычно используются для малых и незначительных нагрузок. В шариковых подшипниках в качестве тел качения используются шарики. Благодаря точечному контакту между телами качения и дорожками, момент трения у такого типа подшипников не велик, поэтому они могут развивать большие скорости вращения и работать с минимальным разрушением от усталости и меньшим нагревом, чем роликовые подшипники. Могут быть в исполнении: с канавкой на наружном кольце или без.

По воспринимаемым нагрузкам выделяют следующие типы шариковых подшипников: 

• Радиальные - предназначены преимущественно для восприятия радиальных нагрузок, но также выдерживают умеренные осевые нагрузки обоих направлений. Различают радиальные шарикоподшипники: однорядные; двухрядные в т.ч. самоустанавливающиеся; с канавкой для ввода шариков и без; подшипники типа Y. Большинство изделий данного типа обозначается четырьмя цифрами, начиная с 6. Двухрядные радиальные шарикоподшипники маркируют так же, но начиная с 4. Самоустанавливающиеся начинаются с 1 или 2.

Основные суффиксы импортных радиальных шариковых подшипников

SKF	FAG (INA)	NSK (RHP)	NTN	SNR	NACHI	Расшифровка
2RS. (2RZ) / RS. (RZ)	2RSR (2RSD) / RSR (RSD)	DDU (VV) / DU (V)	LLU (LLB) / LU (LB)	EE / E	2NSE (2NKE) / NSE (NKE)	Контактное резинометаллическое уплотнение (малого трения) - с обеих сторон / с одной стороны
2Z / Z	2Z / Z	ZZ / Z	ZZ / Z	ZZ / Z	ZZ / Z	Защитное металлическое уплотнение - с обеих сторон / с одной стороны
T.. (TN, TN9, TC)	T.. (TV, TVH, TVP)	T.. (TN, TNG, TY)	T2.	G1.	T	Сепаратор из полиамида или текстолита
NR						Проточка под стопорное кольцо
C2, C3, C4						Радиальный зазор
P(0), P6, P5, P4						Класс точности

• Упорные - предназначены для восприятия осевых нагрузок. Применение таких подшипников обычно целесообразно при отсутствии или незначительности радиальных нагрузок. Упорные подшипники можно классифицировать: по наличию сепаратора - с сепаратором и без; по количеству рядов - однорядные (одинарные), двухрядные (двойные, двусторонние). Имеют разборную конструкцию, что позволяет устанавливать их элементы независимо друг от друга.Обычно обозначаются пятью цифрами, начиная с 5.
• Радиально-упорные - предназначены для восприятия комбинированных нагрузок. Отношение радиальной и осевой нагрузки зависит от угла контакта. Имеют дорожки качения на внутреннем и наружном кольцах, смещенные относительно друг друга вдоль оси подшипника. Различают радиально-упорные шарикоподшипники: однорядные, двухрядные, четырехрядные; спаренные.
• Упорно-радиальные - предназначены также для комбинированных нагрузок, но преимущественно осевых. Распространены значительно меньше чем радиально-упорные.

   РОЛИКОВЫЕ ПОДШИПНИКИ

Роликовые подшипники (роликоподшипники) - это широкий класс подшипников качения, в котором в качестве тел качения используются цилиндры (ролики). Основное преимущество в применении в качестве тел качения роликов - больший ресурс подшипника по сравнению шариковым подшипником, за счет большей поверхности соприкосновения и за счет меньшей деформации при нагреве. Роликовые подшипники выдерживают нагрузки от средних до тяжелых и способны выдерживать ударные нагрузки. Однако к недостаткам роликовых подшипников можно отнести высокий уровень шума и потерь крутящего момента на силу трения. 

Роликовые подшипники классифицируются по форме роликов:

• Цилиндрические (цилиндрические роликоподшипники). Различают по типу нагрузки: радиальные; упорные цилиндрические. По конструкции выделяют: однорядные; двухрядные; четырёхрядные; многорядные. По наличию сепаратора: с сепаратором и бессепараторные. 
• Игольчатые (игольчатые роликоподшипники). В игольчатых подшипниках в качестве тел качения используются длинные узкие ролики (иглы). Использование игл в качестве тел качения позволило существенно уменьшить внешние размеры подшипника, сохранив при этом грузоподъемность и надежность подшипника. Используются в оборудовании, где требуется сочетание малых габаритов и высокой грузоподъемности. Пожалуй единственный минус игольчатого подшипника - это проигрыш в скорости вращения шарикоподшипнику. Различают по типу нагрузки: радиальные; упорные игольчатые; комбинированные. По количеству рядов: однорядные. По конструкции выделяют: без колец; со штампованным наружным кольцом; с механически обработанными кольцами (с внутренним кольцом и без).
• Конические (конические роликоподшипники, иногда называют конусными подшипниками). Стандартно состоят из 4-х компонентов: внутреннее кольцо, наружное кольцо, конические ролики и сепаратор. Конус, чашка и ролики несут основную нагрузку такого подшипника, в то время как сепаратор удерживает ролики в конусе. Большинство стандартных промышленных размеров доступны в метрической и дюймовой сериях. Предназначены для комбинированных нагрузок, тяжелых условий эксплуатации и умеренных скоростей вращения.  По конструкции выделяют: однорядные; двухрядные; четырехрядные; спаренные. Различают по типу нагрузки: упорные конические.
• Сферические (сферические роликоподшипники). На внутреннем кольце под одинаковыми углами к оси подшипника расположены две дорожки качения, по которым катятся бочкообразные ролики, зафиксированные сепаратором. Дорожка качения наружного кольца имеет сферическую форму. Большинство сферических роликоподшипников имеют два ряда роликов, что позволяет им воспринимать большие радиальные, осевые и комбинированные нагрузки. Подшипники являются самоцентрирующимися и допускают угловой перекос. Существуют специальные исполнения для ударных и вибрационных нагрузок. Обладают очень высокой надежностью. По конструкции выделяют: однорядные; двухрядные. Различают по типу нагрузки: упорные сферические.
• Тороидальные. Имеют очень большую радиальную грузоподъемность, хорошую точность и жесткость. Допустима самоустановка на небольшие углы, а также небольшие осевые смещения. По конструкции выделяют: однорядные.

Выделяют также специальные типы подшипников,  которые имеют в своей конструкции особенности, наиболее подходящие для некоторых применений:

• Керамические подшипники - изготавливаются из современных керамических материалов и превосходят обычные подшипники из стали по многим показателям. Керамика является идеальным материалом для нестандартного применения, где нужно достичь более высоких оборотов, уменьшить общий вес или же для очень жестких условий, где присутствуют высокие температуры или агрессивные химические вещества. Благодаря тому, что керамика имеет очень гладкую поверхность, подшипники имеют очень низкий коэффициент трения. Керамические шарики требуют меньшего количества смазки и имеют большую твердость, что способствует высокой износоустойчивости. Термические свойства керамических шариков значительно лучше, чем у стальных, что приводит к уменьшению выработки тепла при высоких скоростях. Керамические подшипники обладают диэлектрическими свойствами – не проводят электрический ток. Но у керамических подшипников есть и недостатки - это хрупкость, дороговизна и небольшой ассортимент. Основные разновидности керамических подшипников: цельнокерамические подшипники; гибридные керамические подшипники. Материалы, которые обычно используются для керамических подшипников: оксид алюминия; диоксид циркония; нитрид кремния; карбид кремния.
• Шпиндельные подшипники - это обычно однорядные радиальные и радиально-упорные шарикоподшипники или цилиндрические роликовые подшипники, использующиеся в шпинделях станков. Их отличительные особенности – высокая толщина наружных и внутренних колец, наличие уплотнителя для защиты смазки от загрязнения, а также высокая точность обработки деталей подшипника для обеспечения большой скорости и точности хода. Тела качения шпиндельных подшипников обычно выполняют из подшипниковой стали или керамики. Нагрузка в большей степени подразумевается радиальная, при наличии небольших осевых нагрузок используют радиально-упорные шпиндельные подшипники, установленные по одному, либо в распор (конфигурации Х или О). Условно шпиндельные подшипники разделяют на легкие и тяжелые. Замена подшипников в шпинделе станка на гибридные керамические позволяет увеличить максимальную скорость вращения до 30%. 
• Разъемные подшипники - в основном применяются если подшипник расположен в труднодоступном месте, состоят из двух половин и могут собираться прямо на валу, что позволяет ускорить их установку и сэкономить на трудозатратах. Их большим преимуществом является возможность установки, демонтажа и обслуживания с помощью простейшего слесарного инструмента. Чаще всего выполняются в виде разъемного подшипникового узла. Обычно используются роликовые подшипники – цилиндрические, конические или сферические, так как они могут выдерживать большие нагрузки. 
• Термостойкие подшипники - предназначены для работ в условиях критических температур. Различают: высокотемпературные подшипники; низкотемпературные подшипники; универсальные.
• Подшипники со встроенными датчиками -  используются для мониторинга вращения или линейного перемещения компонентов.
• Магнитные подшипники - это подшипники в которых используется принцип левитации, не имеют трущихся и соприкасающихся частей - опора является механически бесконтактной. Такие подшипники не требуют смазки, обладают повышенной износоустойчивостью, выдерживают очень высокие скорости вращения и имеют очень низкий уровень вибраций. Различают: активные и пассивные магнитные подшипники.
• Изолированные подшипники (подшипники с изолирующими кольцами) - подшипники, в которых есть электрическая изоляция между кольцами, могут работать в электрических устройствах без дополнительной электроизоляции. Обычно имеют тонкое покрытие из оксида алюминия, которое наносится прямо на дорожку качения. Существует еще одно решение – керамические и гибридные керамические подшипники.
• Пластиковые подшипники (полимерные подшипники) - подшипники, полностью или по большей части изготовленные из искусственных полимерных материалов. По сравнению с большинством металлических подшипников - имеют грузоподъемность и скорость вращения в десятки раз ниже, но они намного легче, могут работать в химически агрессивных средах, устойчивы к коррозии и совместимы с чистыми продуктами. Классифицируются по используемым материалам и типу.
• Крупногабаритные подшипники - этим термином обозначают подшипники большого и очень большого размера, часто нестандартные. Их относят к специальным подшипникам, потому что им приходится работать в тяжелых условиях, и обычно их изготавливают под заказ для конкретного случая.
• Опорно-поворотные устройства (ОПУ, опорно-поворотные подшипники) - это подшипники специальной конструкции, которые могут переносить большую комбинированную нагрузку и опрокидывающий момент. ОПУ применяются, когда в установке одна из структурных частей должна вращаться по отношению к другой, согласно однозначной оси, обеспечивая связь между частями, а также в машинах, в которых важно снижение их осевого габаритного размера. Внешнее или внутреннее кольцо ОПУ может иметь зубцы зубчатой передачи для привода вращения и крепежные отверстия. В ОПУ бычно применяются стальные кольца, которые также могут поставляться со встроенным приводом. Наиболее распространенными являются следующие ОПУ: с одним или двумя рядами шариков; с перекрестными роликами; с тремя рядами роликов; комбинированные.
• Миниатюрные подшипники - разработаны, для уменьшения трения в узлах с ограниченным пространством применения. Миниатюрными принято считать подшипники с наружным диаметром не более 1 дюйма или 20 мм. Обычно такие подшипники - радиальные, реже встречаются радиально-упорные и упорные. Могут быть: открытые и закрытые; с фланцем и без; изготовленные из хромированной или нержавеющей стали. Большинство стандартных размеров доступны в метрической и дюймовой сериях. Внутренний диаметр самого маленького стандартного миниатюрного подшипника равен 1 мм, при наружном диаметре 3 мм и ширине подшипника в 1 мм. 
• Скоростные и высокоскоростные подшипники
• Подшипники из нержавеющей стали

По месту использования выделяют: подшипники для компрессоров; подшипники для кондиционеров; подшипники для насосов; подшипники для редукторов; подшипники для электродвигателей; подшипники для карданных валов; буксовые подшипники; подшипники для вентиляторов; подшипники для стиральных машин; подшипники для роликовых коньков и скейтбордов и другие.

Подшипники выбирают по следующим важным характеристикам:

• Размеры и тип подшипника (базовое обозначение).
• Группа радиального зазора; класс точности и т.д. (дополнительное обозначение).
• Грузоподъемность: статическая и динамическая.
• Скорость вращения подшипника: номинальная и предельная.
• Долговечность.
• При выборе также учитывают: окружающие условия; шум и вибрация; несоосность; температура; другие факторы.

   ОПОРНЫЕ РОЛИКИ

Опорные ролики - это подшипники качения, сконструированные на основе шарикоподшипников или роликоподшипников  и имеющие особенно толстостенное наружное кольцо. Эта особенность позволяет им выдерживать значительные радиальные и осевые нагрузки, включая ударные. Большинство выпускаются в виде смазанных и готовых к монтажу узлов. Различают опорные ролики: с цапфой и без; с фланцевыми кольцами и без; с внутренним кольцом и без; с уплотнениями и без; с эксцентриковой втулкой и без; с сепаратором или без; однорядные или двухрядные; в исполнении из пластика.

Примеры артикулов для поиска: LR207-2RS

ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ

Подшипники скольжения (подшипники трения скольжения, подшипниковыя втулки) представляют собой изделие между валом и корпусом с трением через смазочный или антифрикционный слой. Основное отличие от подшипников качения - полное отсутствие тел качения. Вращение подшипника осуществляется за счет скольжения втулки по внутренней поверхности корпуса. Они обычно рассчитаны на работу со смазкой - зазор между втулкой и корпусом заполняется специальной смазкой, которая уменьшает силу трения скользящих поверхностей и отводит тепло, выделяющееся в процессе работы подшипника скольжения. Материал втулки должен обладать антифрикционными свойствами. Подшипники скольжения изготавливаются из различных металлов, полимеров, графита, карбона, композитов. По сравнению с подшипниками качения, подшипники скольжения проще по конструкции и установке, меньше нуждаются в обслуживании, доступнее по цене, но могут быть использованы при меньших нагрузках и меньших скоростях. Подшипники скольжения из металлов и сплавов, отличаются прочностью, долговечностью и высокой грузоподъемностью.

Шарнирные подшипники (шарнирные подшипники скольжения, сферические подшипники скольжения) – это подшипники скольжения, внутренние и наружные кольца которых имеют поверхности скольжения сферической формы, что позволяет обеспечивать перемещения сразу в нескольких направлениях. Предназначены для восприятия радиальных, осевых и комбинированных нагрузок в подвижных или неподвижных соединениях машин и механизмов. Их конструкция позволяет избежать негативного влияния ошибок монтажа, несоосностей и избежать негативных последствий деформаций сопрягаемых компонентов а также ликвидировать возможные чрезмерные напряжения в конструкции. Различают по типу нагрузки: радиальные; радиально-упорные; упорные. 

Шарнирные головки (шарнирные наконечники, наконечники штоков) - представляют собой головку с проушиной, в которую установлен шарнирный подшипник, и резьбовым хвостовиком (цапфой) с резьбой. Обычно устанавливаются на концах поршневых штоков или вместе с пневмо-  и гидроцилиндрами для присоединения их к сопрягаемым деталям. Поставляются исполнения из нержавеющей стали; самосмазывающиеся или с отверстиями для подвода смазки; с грязезащитными уплотнениями и без; требующие и не требующие обслуживания. Имеют те же свойства и преимущества, что и шарнирные подшипники.

Втулки скольжения (втулки сухого скольжения, вкладыши, гильзы) изготавливаются из композитных материалов, применяются в основном в радиально нагруженных узлах, где невозможно или трудно реализуемо дополнительное смазывание. Имеют минимальные рабочие габариты, хорошо выдерживают нагрузки, износостойки. Варианты исполнения: с фланцем и без. По такой же технологии изготавливаются упорные шайбы скольжения и  полоски скольжения.