Для чего конический подшипник
Конический подшипник
Любой механизм, в котором усилие, передаваемое или преобразуемое за счёт вращения деталей, имеет вал, или ось, воспринимающие нагрузки, связанные с деформацией кручения. Но, кроме того, указанные валы и оси, в силу конструкции или своего предназначения, воспринимают также нагрузки другого рода – сдвиг деталей, прогиб вала, перекос оси вращения.
Для того, чтобы указанный механизм мог выдерживать рабочие нагрузки (в т.ч. и «посторонние»), его тела вращения (шестерни, шкивы и т.п.) должны быть жёстко зафиксированы на валу. Исключение могут составлять шестерни вторичных валов автомобильных коробок передач, так как жёсткая продольная (вдоль оси вала) фиксация этих элементов сделает невозможной работу механизма (КПП) – вследствие невозможности зацепления с разными шестернями первичного вала. Тем самым, изменения характеристик передачи крутящего момента – угловой скорости выходного вала и усилия, передаваемого им на другие детали трансмиссии.
В большинстве случаев именно жёсткая фиксация детали на валу обеспечивает её износостойкость. Так, например, точное соблюдение взаимного расположения шестерен тяжело нагруженных редукторов, используемых в тяжёлой промышленности, обеспечивает «правильное» зацепление шестерен, которое характеризуется так называемым «пятном контакта» зубьев.
Увеличение пятна контакта, или, напротив, его уменьшение, приводит либо к повышенному трению между деталями, либо к поломке зубьев шестерен, вследствие ударных нагрузок, воздействующих на эти детали из-за чрезмерного зазора.
Всё это говорится здесь для того, чтобы подчеркнуть важность того, чтобы при проектировании механизма и при изготовлении подшипников, на которых, по сути, и опирается вал, соблюдалась высокая точность изготовления деталей. Изготовление подшипников, их типоразмеры, максимальные нагрузки на которые они рассчитаны, регламентируются соответствующими ГОСТами.
Проточки вала, предназначенные для его опор, называются шипами, именно благодаря этому сама вращающаяся опора приобрела название подшипника. Валы, имеющие осевую (торцевую) нагрузку с торцов устанавливаются в «подпятники», так как именно торец вала, рассчитанный на восприятие осевой нагрузки, называется «пятой». Но название «подпятник» гораздо реже встречается в технической терминологии, гораздо чаще опору принято назвать опорным (или упорным) подшипником, который в большей степени предназначен для восприятия осевых нагрузок, передаваемым на него торцом вала.
Окончание вала или оси, поддерживаемое подшипником, принято называть цапфой. При этом цапфы одной оси могут не соединяться между собой валом напрямую, то есть соосно. Примером тому служат независимые подвески колёс автомобилей. Оси цапф, на которых крепятся ступичные подшипники, а, следовательно, и сами колёса, не имеют общего «видимого» вала, но, тем не менее, их соосность обеспечивается другими деталями – подвеска, подрамник, сам кузов авто.
Особенности роликовых конических подшипников
На рисунке представлено наглядное изображение однорядного конического подшипника. Он состоит из наружной и внутренней обойм, телами качения являются цилиндрические ролики. Для обеспечения равномерной нагрузки как на ролики, так и на кольца (обоймы) подшипников ролики разделены сепаратором, исключающим взаимное перемещение тел качения.
В противном случае (если ролики сгруппируются в каком-то одном секторе подшипника) возможен перекос вала (с неизбежным его радиальным биением). Что, в свою очередь, приведёт к перегреву и разрушению не только подшипника, но и всего механизма в целом. Поэтому все детали однорядного конического подшипника изготавливаются с высоким классом точности.
Не меньшее значение имеет и точное изготовление посадочных мест, предназначенных для установки в них колец (обойм) подшипника. Также сооствестсвующим ГОСТом регламентируются марки сталей, используемой для изготовления деталей, чистота их поверхностной обработки и размеры. Впрочем, о ГОСТах, согласно которым должны изготавливаться роликовые конические подшипники и об их размерах, расскажем чуть позже.
Сейчас же рассмотрим некоторые виды роликовых конических подшипников и особенности их конструкции. Выше был приведён пример подшипника с однобортным упорным кольцом, выполненным на внутренней обойме. Изделия такого типа зачастую применяются в ступичных узлах автомобилей. Большая площадь контакта роликов с поверхностью обойм (как наружной, так и внутренней) является одновременно и положительной стороной таких изделий, но имеет свои отрицательные стороны.
Положительными сторонами применения роликовых конусных подшипников, например, в ступице переднего колеса ГАЗ 3110, являются:
Примеры применения конических подшипников
Ступичные узлы колёс автомобиля (посмотреть в нашем каталоге)
К недостаткам роликовых конических подшипников можно отнести:
Редукторы
На рисунке выше представлена схема редуктора заднего моста «Жигулей». Несмотря на то, что данное авто ныне не популярно, тем не менее, сходные коннструкции имеют и редукторы более современных автомобилей.
Главной проблемой, касающейся правильной настройки работы этого несложного механизма, является правильная установка подшипников ведущей шестерни (18). Сама по себе установка их в посадочные гнёзда редуктора и напрессовывание на вал шестерни внутренних обойм подшипников (роликовых конических) – несложная операция. Но вот их регулировка представляет процедуру, требующую терпения. Дело в том, чтобы обеспечить правильную установку шестерни с подшипниками, требуется соблюдать необходимый момент.
На практике же использование динамометрического ключа не позволяет должным образом обеспечить должное «встречное» прижимание внутренних обойм подшипников (4 и 5). В результате ведущая и ведомая шестерни либо черезчур «прижимаются» друг к другу, что вызывает «гудение» механизма. Либо, наоборот – зубья шестерен, чрезмерно удалённых от друга, имеют малое пятно контакта, то есть ударная нагрузка, возникающая при их зацеплении, может оказаться критической и привести к разрушению зубьев шестерен.
Подобные роликовые конические подшипники (правда, другого размера), устанавливаемые в том же редукторе в качестве опор полуосей, регулируются лишь с помощью регулировочных колец (шайб) и фиксируются винтами (13).
Размеры роликовых конических подшипников
Для того, чтобы подобрать необходимый (по размеру и техническим параметрам) нужный вам подшипник, можно воспользоваться изданием ГОСТ 27365 – 87.
Этот официальный документ содержит все сведения о роликовых конических однорядных подшипниках.
Более подробно познакомиться по всей номенклатурой конических подшипников можно в нашем каталоге подшипников в разделе “Конический подшипник“.
Для того, чтобы можно было свободно ориентироваться в документе, приводится схема, указывающая (в буквенно-условном обозначении) необходимые размеры роликового конического подшипника, что облегчит чтение таблиц документа.
В качестве примера приведём одну из таблиц ГОСТА, содержащую размеры роликовых конических подшипников.
Классификация подшипников: виды и их названия
Классификация подшипников: виды подшипников и их названия
Конструкции узлов могут различаться в зависимости от особенностей, показателей, технических характеристик и назначения. Знать об этих различиях нужно не только производителю, но и пользователю. В статье мы расскажем о классификации подшипников – какие виды деталей бывают (качение, скольжение, роликовые, открытого и закрытого типа) и их назначение.
Основные разновидности и сравнительная таблица
Первое, что нужно различать, это две большие категории – качение и скольжение. Именно они разделяют все запчасти на две группы. Первые используются чаще, потому что у них меньше сопротивление и, соответственно, сила трения. Они необходимы при небольших частотах вращения.
Затем эти подвиды делятся на еще более мелкие ответвления, характеризующиеся качествами и отличиями по назначению.
Также они все отличаются по размерам внутреннего и внешнего кольца, по диаметру отверстия и внутренних шариков, по материалу изготовления. Представим картинку, на которой изображено, как классифицируются изделия:
Качения: рабочие характеристики, достоинства и недостатки
Более инновационные разработки, которые на данный момент используются повсеместно для поддержания и направления вращающегося вала. Они имеют невысокую степень износа, поэтому в машиностроении считается, что это один из самых прочных узлов при условии правильной эксплуатации – регулярном очищении и смазывании.
Обычная структура состоит из двух колец и тел вращения. Они могут быть различные – иглы, шарики ролики. От этого зависит классификация подшипников качения и их степень точности. Различают:
Для начала рассмотрим достоинства и недостатки указанного типа узлов.
Классификация подшипников качения по размерам, таблица
При выборе изделия используются номера, они все прописаны в соответствующих нормативных документах, но для удобства пользователей мы свели их в одну картинку:
| Обозначение подшипника | Размеры | Обозначение подшипника | Размеры | ||||
| Внутренний диаметр | Внешний диаметр | Ширина | Внутренний диаметр | Внешний диаметр | Ширина | ||
| №4 | 4 | 16 | 5 | №207 | 35 | 72 | 17 |
| №5 | 5 | 19 | 6 | №208 | 40 | 80 | 18 |
| №6 | 6 | 19 | 6 | №209 | 45 | 85 | 19 |
| №7 | 7 | 22 | 7 | №220 | 50 | 90 | 20 |
| №8 | 8 | 22 | 7 | №211 | 55 | 100 | 21 |
| №9 | 9 | 9 | 8 | №212 | 60 | 110 | 22 |
| №13 | 3 | 19 | 3 | №214 | 70 | 125 | 24 |
| №17 | 7 | 22 | 6 | №215 | 75 | 130 | 25 |
| №18 | 8 | 10 | 7 | №220 | 100 | 180 | 34 |
| №23 | 3 | 13 | 4 | №303 | 17 | 47 | 14 |
| №24 | 4 | 16 | 5 | №305 | 20 | 52 | 15 |
| №25 | 5 | 16 | 5 | №306 | 25 | 62 | 17 |
| №34 | 4 | 16 | 5 | №307 | 30 | 72 | 19 |
| №35 | 5 | 8 | 6 | №308 | 35 | 80 | 21 |
| №45 | 4,5 | 7 | 2,5 | №309 | 40 | 90 | 23 |
| №62 | 2 | 22 | 2,5 | №310 | 45 | 100 | 25 |
| №66 | 6 | 22 | 6 | №312 | 50 | 110 | 27 |
| №89 | 9 | 26 | 7 | №316 | 60 | 130 | 31 |
| №100 | 10 | 28 | 8 | №403 | 80 | 170 | 39 |
| №101 | 12 | 42 | 8 | №405 | 17 | 62 | 17 |
| №104 | 20 | 47 | 12 | №406 | 25 | 80 | 21 |
| №105 | 25 | 55 | 12 | №407 | 30 | 90 | 23 |
| №106 | 30 | 30 | 13 | №700 | 35 | 100 | 25 |
| №200 | 10 | 32 | 9 | №703 | 10 | 28 | 8 |
| №201 | 12 | 35 | 10 | №705 | 17 | 47 | 12 |
| №202 | 15 | 40 | 11 | №709 | 25 | 52 | 10 |
| №203 | 17 | 47 | 12 | №710 | 45 | 75 | 11 |
| №204 | 20 | 52 | 14 | №802 | 50 | 80 | 11 |
| №205 | 25 | 62 | 15 | №906 | 15 | 42 | 11 |
Если вы не знаете порядкового обозначения, то вам понадобится измерить или узнать следующие показатели – диаметры внутреннего и внешнего колец, а также ширину детали.
Чаще случается обратная ситуация. В автосервисе или ином сервисном центре при ремонте вам говорят, что необходим узел с определенным названием. Чтобы узнать, что именно от вас хотят, можно свериться с приведенной таблицей.
Например, какой вид подшипника обозначается цифрой 6? Это тот, у которого внутренний диаметр равен 6 мм, а внешний – 19 мм. Стандартная ширина – 6 мм.
Рабочие характеристики и строение
Форма изделия полностью правильная, круглая. В центре – отверстие. Это место оси, туда может помещаться часть опоры. От правильного подбора зависит то, насколько плотно будет стоять узел.
Это и есть внутреннее кольцо. На ней есть дорожка качения, то есть бортики, благодаря которым остальные элементы не покинут определенного места и будут двигаться вдоль них.
Затем идут сепараторы. Это ячейки из металла, оправа для шариков или роликов. Они направляют их, а также удерживают на своих местах. Без них тела качения сместились бы в одну сторону, начали бы наезжать друг на друга, что увеличило бы трение и привело бы к неравномерному распределению нагрузки на опору. При изготовлении нужно особенное внимание уделить качеству сепараторов. Их разрушение приводит к полной поломке опорного подшипника любого вида. Обычно их изготавливают путем штамповки листового металла. Сталь предварительно обрабатывают от коррозии, а также проверяют на прочность.
Далее следует внешнее кольцо. На нем также внутри есть дорожки качения, то есть рифление, согласно которому происходит переход тел из одной ячейки в другую.
Посмотрим изображение этой разновидности узла:
Скольжение: рабочие характеристики, достоинства и недостатки
Их конструкция отличается от качения, потому что фактически две основные части (кольца) не катятся на роликах, а скользят друг по другу. Результат – увеличенная площадь трения, что, соответственно, делает эту силу намного больше. Это основной минус, который закреплен за изделием. Если будет недостаточное количество смазывающего вещества, то металл будет нагреваться, что может привести к поломке.
Рассмотрим достоинства и недостатки изделия.
Рабочие характеристики и строение
Внутренняя втулка, то есть кольцо меньшего диаметра, обычно создается из материала, обладающего антифрикционными свойствами. У них низкий коэффициент трения, что частично устраняет проблему всех механизмов скольжения. Корпус же создается из стали. Он плотно насаживается на втулку. Небольшой зазор между ними предназначен для того, чтобы туда поступала смазка. Система предполагает автоматическую подачу. Слой этой жидкости определяется в зависимости от показателей давления, температуры и фактического расхода.
По типу подшипников скольжения и их применению можно определить степень трения:
Первые наиболее подвержены скорому износу. Также следует учесть, что при ряде действий, например, при запуске или выключении, при медленном вращении, все изделия относятся ко второй разновидности, то есть находятся на предельных возможностях.
На долговечность узла влияют не только условия эксплуатации, но и характер используемого смазочного вещества. Его функции в следующем:
Еще одна классификация – на виды упорных подшипников скольжения по используемой смазки. Она может быть сухой, классической влажной, газовой или пластичной. Наиболее инновационная разработка – это использование пористого металла. Такой материал имеет поры. Он как-бы пропитан сухим веществом, которое меняет свое агрегатное состояние при нагреве. С первых движений при разогреве конструкции из небольших отверстий в металлическом корпусе ли во втулке начинает сочиться жидкость. После работы происходит остывание, вместе с этим смазка снова принимает порошкообразное состояние.
Посмотрим изображение изделия:
Но предложенная структура с порошком, меняющим свои свойства при нагреве, – скорее исключение из правил. Это трудное устройство, для которого необходимо применять дорогостоящие материалы. Классикой считаются два другие подвида. Виды подшипников скольжения и их назначение, применение, в зависимости от подачи смазывающего вещества:
И последняя классификация является определением конструктивных особенностей. Корпус может вращаться вокруг разных втулок. Подшипники могут быть:
Теперь рассмотрим менее общие классификации изделий.
Шариковые
Шарикоподшипники – самый древний, но до настоящего момента часто употребляемый подвид. Они состоят из двух колец – внешнего и внутреннего – и шариков из металла. Каждый из них находится в ячейке, сепараторе, который предопределяет их местонахождение и то, что они не будут соприкасаться.
Изготавливаются по ГОСТ 7872–89. Начинают работать при действии осевой нагрузки, то есть совсем не подходят для радиальных. Они имеют очень низкую скорость вращения. Используют однорядные и двухрядные, в зависимости от того, в какое направление будут вращаться элементы, если в двух, то лучше сделать второй вариант.
Минус один – ломается при больших оборотах.
Упорные роликовые
Еще один вид подшипников, их названия и параметры мы видим на картинке:
Предназначены для осевых нагрузок, как и все конструкции на роликах. Между двумя кольцами есть тела вращения, которые находятся в сепараторах. Есть две разновидности, в зависимости от формы этих элементов, рассмотрим подвиды.
Роликовые цилиндрические
Ролики имеют форму цилиндра. Они устойчивые и очень плотные, за счет того, что держатся устойчиво на своем месте и предлагают большую долю соприкасающейся поверхности, в отличие от шарикоподшипников, они работают с крупногабаритными деталями.
Аналог предыдущим, но имеет тела катания не цилиндры, а конусы. Это очень практичная конструкция, применяется пока редк. Ее преимущества:
Недостаток в основном в цене, потому что конструкция еще не очень обширно производится.
Двухрядные самоустанавливающиеся
Это неразъемная конструкция, которая состоит из прикрепленных ко внутренней втулке двух рядов шариков. Особенность в том, что при небольших перекосах и сдвигах, тела вращения восстанавливаются на свои места, так как по краям их ограничивают желобки.
Игольчатые
По сути это те же ролики, но очень узкие. Из-за своего малого диаметра они называются иглами. Основная структура такая же, только вместо сепараторов используется просто плотная пригонка тел катания и много смазки.
В статье мы рассказали, какие виды и размеры шариковых подшипников существуют, показали фото. Ориентируйтесь на цену и качество изделия при покупке.
Конические подшипники: таблица размеров, маркировка и регулировка конусных типов
Классификация сборочных узлов достаточно разнообразна, и каждый входящий в нее подвид отличается своими характерными особенностями. Поэтому сегодня в фокусе внимания конический роликовый подшипник: чтобы вы могли правильно подобрать его по размеру, рассмотрим, какими габаритами он может обладать. Также проанализируем, что он из себя представляет, чем отличается от других, где используется – чтобы вы знали, как его регулировать и где применять.
Столько интереса – из-за актуальности использования. Такие сборочные узлы востребованы в самых сложных случаях, то есть при совместном воздействии достаточно высоких осевых и радиальных сил. Они, даже в экстремальных условиях, в течение длительного срока успешно выдерживают комбинированные нагрузки, равномерно распределяя их по всей своей поверхности и обеспечивая таким образом долгую эксплуатацию механизмов без перегревов и разрушений.
Как устроен конический роликоподшипник
Он состоит из двух обойм – внешнего и внутреннего кольца – с размещенными между ними телами качения. Последние выполнены в виде цилиндрических, а не шариковых роликов и расположены под углом к контуру. Все вместе они образуют некий конус (отсюда и название), при этом каждый элемент огражден от контакта с соседями сепаратором, который и исключает неравномерное распределение.
При отсутствии такого разделителя тела качения в процессе вращения группировались бы на каком-то одном участке (секторе). Это приводило бы к перекосу вала, а значит, со временем, и к радиальному биению, а затем к перегреву и разрушению сборочного узла. Поэтому его наличие крайне важно, равно как высокий класс точности изготовления всех деталей и даже посадочных мест под установку наружных колец.
Особенности роликовых конических подшипников разных размеров
Помимо очевидных преимуществ, есть и недостатки. В числе минусов – быстрый выход отдельных элементов из строя при осевой деформации (изгибе) вала. Хотя плюсы все-таки значительно перевешивают и обуславливают популярность использования.
Основные типы конических роликоподшипников
Отдельно отметим, что и одинарными, и двойными могут быть и конические радиально-упорные подшипники. От обычных они отличаются компоновкой – их кольца уже боковые. То, которое принимает нагрузку от вала, называется тугим, то, которое контактирует с деталью – свободным. Причем сепаратор между ними ничем не зафиксирован. Благодаря этой ключевой конструкционной особенности такие сборочные узлы способны выдерживать максимальные осевые нагрузки, но не применимы в устройствах и механизмах, работающих на высоких скоростях.
Уже упомянутые подшипники упорные конические обладают своей классификацией – они подразделяются на:
Чтобы было еще проще понять, какими бывают конусные подшипники и к какому типу относятся те или иные из них, предлагаем вашему вниманию сводную таблицу. В ней актуальные и популярные модели представлены со схемами и условными обозначениями (которые мы подробнее рассмотрим ниже), а также с краткими описаниями. Столько подробностей – для наглядности, чтобы вы могли сравнить с уже купленными сборочными узлами или теми, которые только собираетесь заказать.
И вот здесь может возникнуть вопрос: какой именно вариант приобрести? Чему отдать предпочтение, одинарному или двойному устройству? Сейчас подскажем, как определиться, чем руководствоваться на какие параметры ориентироваться.
Выбор типа конических роликовых подшипников разных размеров
В первую очередь стоит смотреть на характер нагрузки: чем больше направлений, в которых она воспринимается, тем надежнее будет работать механизм. Также важно учитывать силу напряжения: наименее опасно то, что распределяется равномерно, а вот при тяжелых ударных воздействиях нужен максимально прочный сборочный узел.
Следующий ключевой параметр – это быстроходность: в общем случае чем выше количество оборотов в минуту (при сохранении точности), тем лучше. При этом необходимо обращать внимание на то, как проходит движение, колебательно или в одном направлении, и с какой скоростью оно осуществляется, с постоянной или же с переменной.
Естественно, нужно ориентироваться на то, сколько прослужат выбранные подшипники роликовые конические, однорядные или двухрядные. Глядя на заявленный производителем ресурс, стоит понимать, что это комплексный показатель, зависящий от ряда факторов. В их числе трение, жесткость, компенсация перекосов, стойкость к ударам и вибрациям.
При выборе обязательно учитывайте, что в при эксплуатации все вышеперечисленные виды сборочных узлов сравнительно сильно шумят. Подумайте, насколько это приемлемо для используемого механизма, не будет ли данный факт мешать рабочему процессу. Также проверьте, можно ли использовать понравившуюся модель в качестве плавающего или фиксирующего элемента – универсальность никогда не была лишней.
При прочих равных также ориентируйтесь на широту сфер применения и на стоимость – сэкономить без потери качества вполне реально.
Для наглядности важные параметры представляем в формате сравнения:
Однорядный радиально-упорный конический
Двурядный ил четырехрядный упорный конический роликовый
Одинарный упорный конический роликовый
Двойной упорный роликовый конический
до 400 000 (нормальнй точности)
до 1, 25 млн (высокоспециализированные)
перемещение по внутреннему или наружному кольцу
Фиксация в осевом направлении только в одну сторону
Фиксация в осевом направлении в обе стороны
Фиксация в осевом направлении только в одну сторону
Фиксация в осевом направлении в обе стороны
Автомобили, механические передачи, станки и т.д
Маркировка конических подшипников NTN
Ведущие производители продумали подробные и информативные, но оригинальные системы обозначения своей продукции. При этом каждый бренд использует похожую схему образования артикула – предлагаем ее рассмотреть на примере японской компании NTN.
Каждый сборочный узел маркируется следующим образом:
Те же роликоподшипники конические однорядные обязательно содержат в своей маркировке литеры LM. И это актуально не только для NTN, но и для продукции SNR, KOYO, TIMKEN, и даже для европейских брендов, вроде FAG или SKF.
Внимание, обозначение может быть как полным, так и сокращенным. В последнем случае общая часть артикула указывается только один раз. Простой пример для наглядности:
Отдельно отметим, что введенная NTN система обозначений принята и в России – ее регламентирует ГОСТ 520-89. Актуальный перечень всех префиксов и суффиксов достаточно обширный и разнообразный, но с полным его списком всегда можно ознакомиться на официальном сайте японского производителя.
Регулировка конических подшипников: пошаговая инструкция
Порядок действий таков:
Отдельно отметим, что просто необходимо обеспечить обилие смазки. И важно не перетягивать, оставляя технологический люфт. Если не выполнить 2 этих требования, возникнут чрезмерные напряжения, которые со временем приведут к перегреву сборочного узла и выходу его из строя.
Применение конических подшипников
Чаще всего они используются в следующих механизмах:
Одни модели могут быть специально предназначены для высоких скоростей и осевых нагрузок, другие – рассчитаны только на низкие, третьи вообще применяются там, где не нужны полные обороты подвижных частей механизмов. Существующее сегодня разнообразие от Fersa, NTN, FAG, KOYO, SNF и других производителей позволяет удовлетворить все потребности.