Представьте, что вы садитесь в автомобиль, поворачиваете ключ зажигания, нажимаете на педаль газа, а машина не трогается с места. В чем проблема? Скорее всего, вышел из строя подшипник в двигателе или трансмиссии. Эта незаметная на первый взгляд деталь, без которой не работает практически ни один механизм или машина.
Подшипники представляют собой узлы, обеспечивающие вращение валов и осей с минимальным трением. Благодаря этим нехитрым устройствам автомобильные колеса вертятся, а двигатель не разваливается от вибраций. Подшипники используются повсеместно: от гигантских ветряных турбин до крошечных часов. От их надежности и долговечности зависит работа всей конструкции.
Существует множество разновидностей этих важнейших деталей, отличающихся принципом действия, используемыми материалами, конструкцией. Рассмотрим подробно основные типы подшипников, их устройство и области применения.
Основные типы
Подшипники классифицируют на две большие группы в зависимости от принципа работы — скольжения и качения.
В подшипниках скольжения трение возникает из-за непосредственного контакта между неподвижными и движущимися поверхностями. К этому типу относятся втулочные, радиальные и упорные.
Втулочные представляют собой цилиндрическую гильзу (втулку), внутри которой с небольшим зазором располагается цапфа вращающегося вала. Втулка жестко закреплена в корпусе, а цапфа может вращаться.
Радиальные скольжения воспринимают нагрузку, перпендикулярную оси вращения вала. Они служат опорой для валов, работающих преимущественно на изгиб.
Упорные предназначены для восприятия осевых нагрузок, приложенных вдоль оси вращения вала. Их используют в узлах машин, где на вал действуют значительные осевые усилия.
В подшипниках качения вращение обеспечивается за счет качения тел качения (шарики, ролики) между кольцами или дорожками. Это позволяет значительно уменьшить трение. К ним относятся шариковые и роликовые подшипники.
Шариковые используют в качестве тел качения стальные или керамические шарики. Существуют радиальные, упорные и угловые шариковые. Они отличаются высокой точностью, надежностью и долговечностью.
Роликовые применяют цилиндрические, конические, игольчатые и другие ролики в качестве тел качения. Например, конические роликовые могут одновременно воспринимать радиальные и осевые нагрузки. Роликовые конструкции обладают повышенной грузоподъемностью.
Конкретный тип подшипника выбирают, исходя из особенностей узла и характера нагрузок. Правильный подбор определяет надежность и долговечность всей конструкции.
Материалы для изготовления
Для разных частей подшипников применяют самые разнообразные материалы в зависимости от условий работы и требуемых характеристик.
Для изготовления колец, сепараторов, дорожек качения чаще всего используют металлы и сплавы:
- качественные конструкционные и инструментальные стали;
- высокопрочный чугун;
- латунь, бронзу и другие цветные сплавы.
Для защитных элементов подшипников могут применять полимеры и пластмассы.
Телами качения в некоторых типах служит керамика, обладающая высокой износостойкостью.
Углеродистые материалы используются для напыления защитных антифрикционных покрытий на рабочие поверхности.
Каждый материал обладает своими достоинствами, поэтому разумный выбор материалов крайне важен для оптимальной работы подшипников в конкретных условиях.
Области применения
Благодаря широчайшему разнообразию конструкций и типов, подшипники нашли применение фактически во всех отраслях промышленности и техники.
К основным областям использования относят:
- Транспортное машиностроение — автомобили, самолеты, ж/д транспорт, корабли.
- Производственное оборудование — различные станки, прессы, насосы, вентиляторы, энергетические установки.
- Бытовая техника и электроника — холодильники, стиральные машины, компьютеры, принтеры.
- Строительная и коммунальная техника — бульдозеры, экскаваторы, башенные краны.
Везде, где есть вращающиеся валы, используются те или иные подшипниковые опоры, главная задача которых минимизировать трение и износ узлов машин и механизмов.
