Подшипник качения (ПК) представляет собой механический узел, состоящий из двух колец и тел качения между ними (шариками, роликами, иголками), предназначенный для снижения трения осей и валов при их вращении или скольжении. Выполняет роль опор в механизмах с вращающимися либо качающимися деталями.
Типы, виды и классификация ПК
По конструкционному исполнению и назначению подшипники качения делятся на несколько видов.
Подшипники
Шариковые. Наиболее «узнаваемый» вид. Используются в подавляющем большинстве механизмов. Подразделяются на упорные, радиальные, радиально-упорные, миниатюрные и специальные. По исполнению бывают однорядными и многорядными, открытого или закрытого типа. Материалом для изготовления ПК являются высокопрочная сталь, керамика, пластиковые композиты.
Шариковый (слева) и роликовый (справа) подшипники
Роликовые. По конструкции похожи на шариковые. Отличаются телом качения – вместо шариков используются ролики. Форма роликов различна – цилиндрическая, сферическая, витая. Классификация сходна с шариковыми подшипниками – радиальные, радиально-упорные, самоустанавливающиеся. Применяются в местах, где необходимо обеспечить более высокую грузоподъемность и точность.
Игольчатые. Элементы качения изготовлены в виде иглообразных роликов. Предназначены для работы в условиях высоких радиальных нагрузок. Применяются в автомобилестроении, составе прецизионных механизмов, высоконагруженных узлах производственного оборудования. Автомобилистам хорошо известны в качестве подшипников крестовин карданного вала.
Сферические. Тело качения имеет сферическую форму. Такая особенность компенсирует минимальную несоосность и перекосы валов, поэтому они выдерживают радиальные и осевые нагрузки. Применяются в подъемном оборудовании горнодобывающих предприятий, сельскохозяйственной спецтехнике и др. сферах.
Отдельную категорию представляют пластиковые подшипники. Они устойчивы к агрессивным средам, не магнитны, диэлектрические, легкие. Тело качения – шарики или ролики. Исполнение – радиальные, радиально-упорные, упорные, однорядные либо многорядные. Применяются в пищевой промышленности, приборостроении, химической отрасли, гальванотехнике. Недостатком пластиковых подшипников является неспособность выдерживать большие нагрузки и скорости вращения по сравнению со стальными.
Пластиковый подшипник
Правильный подбор подшипников качения обеспечивает безотказную и долговечную работу машин и механизмов.
Общие технические условия для ПК
ГОСТ 520-2011 устанавливает технические требования к подшипникам качения.
В четвертой главе стандарта приводятся требования по обозначению номинальных размеров. Так, для радиальных и радиально-упорных подшипников они приведены на рисунке нормативного документа. Размеры подшипников должны соответствовать изложенным в ГОСТ 3478-2012.
Глава 6 определяет классы точности для внутренних и наружных колец радиальных и радиально-упорных ПК. Значения отображены в таблицах (всего 33 таблицы). В этой же главе описаны требования к номинальным размерам конического отверстия, значения которых приведены в 16 таблицах.
В главе 7 установлены технические требования к ПК, включая требования к твердости колец и роликов, приведенные в таблице (см. табл. 1).
| Марка стали | Твердость колец и роликов при рабочей температуре до 120 °С, HRC | ||
|---|---|---|---|
| Кольца с толщиной стенки до 35 мм и ролики диаметром до 55 мм | Кольца с толщиной стенки свыше 35 мм и ролики диаметром свыше 55 мм | ||
| ШХ4 | 60…63 | ||
| ШХ15, ШХ15-Ш, ШХ15-В, ШХ15-ВД | 61…65 | 58…62 | |
| ШХ15-СГ, ШХ15СГ-В, ШХ15СГ-Ш, ШХ15СГ-ВД | 60…64 | 58…62 | |
| ШХ20-СГ | 60…64 | ||
| 18ХГТ | 61…65 | 58…62 | |
| 20Х2Н4А | 58…63 | ||
| 15Г1 | 57…61 | ||
Таблица 1
Значения грузоподъемности ПК должны рассчитываться в соответствии с ГОСТ 18855-2013. По вопросам к ПК по фаскам, зазорам, размерам канавок под упорные пружинные кольца и телам качения стандарт ссылается на требования к соответствующим ГОСТам (ГОСТ 3478-2012, ГОСТ 7242-2021 и др.).
Глава 8 устанавливает правила приемки и контроля изделий. Например, ПК, подлежащие подтверждению соответствия, подвергаются:
- контролю норм точности;
- стендовым испытаниям динамической грузоподъемности;
- контролю вытекания смазки (в закрытых подшипниках);
- контролю вибрации (для подшипников с индексом Ш).
Здесь же описаны правила проведения приемочного контроля.
В главе 9 стандарт устанавливает методы контроля продукции. В первую очередь детализированы нюансы при определении твердости, шероховатости, остаточной намагниченности и легкости вращения ПК, определены особенности контроля изделий при замерах зазоров, вибрации, герметичности и отсутствии коррозии.
В методиках испытаний указаны общие направления их проведения. Например, ширину единичных колец или колец собранных ПК измеряют универсальными измерительными средствами по схеме, отображенной в данной главе.
Для проведения замеров индикатор выставляют в нулевое положение и вводят наконечник в соприкосновение с измеряемой поверхностью. Подшипник, закрепленный в установочном кольце, поворачивают на один оборот вокруг его оси, наблюдая за показаниями индикатора. По полученным результатам со шкалы индикатора рассчитывают:
- отклонение ширины кольца;
- непостоянство ширины кольца;
- среднюю ширину кольца.
Аналогичным способом определяют размеры других элементов подшипника (ширина упорного борта наружного кольца, перпендикулярность наружной поверхности, высота ПК и др.).
В главе 10 изложены требования к маркировке подшипников, которая должна производиться в соответствии с ГОСТ 3189-2024.
Глава 11 устанавливает требования к упаковке, транспортированию и хранению продукции.
ГОСТ 520-2011 дополнительно включает два Приложения:
- А. Иллюстрация допусков на размер диаметров.
- Б. Соответствие классов точности.
Приложения А и Б являются справочными.