Подшипники — собирательный термин для всех опор вращающихся валов. Вращающимися элементами могут быть шарики, цилиндрические, игольчатые, конические или сферические ролики.
Имеется очень большое число одно-, двух — и многорядных подшипников различных размеров. Каждый тип подшипника имеет свои характеристики, которые делают его особенно пригодным для определенных условий применения. На практике невозможно разработать общие правила выбора и применения данного типа подшипника, так как необходимо оценивать и сопоставлять несколько факторов, а именно имеющуюся площадь, величину и направление нагрузки, скорость вращения, степень точности, эксплуатационную температуру, жесткость, осевое смещение, несоосность, сборку и демонтаж, требования к смазке и ремонтному обслуживанию.
В задачу этой книги не входит полный анализ обширной группы подшипников. Хороший технический совет можно получить в каталогах всемирно известных фирм, производящих подшипники. Тем не менее можно установить, что многим небольшим конструкторским фирмам не хватает опыта и знаний для правильного выбора и применения подшипников и что часто ремонтный персонал пренебрегает необходимым обслуживанием подшипников в установленные сроки. Неправильные выбор, применение и обслуживание подшипников могут привести к их серьезным повреждениям, остановке предприятия и даже к пожарам и взрывам, особенно в запыленных предприятиях по хранению и переработке зерна.
Ниже приводятся некоторые из наиболее важных вопросов, которые необходимо учитывать при конструировании, монтаже и эксплуатации подшипников.
Необходимое место для размещения подшипника во многих случаях определяется конструкцией машины. В зависимости от имеющегося пространства и ожидаемых нагрузок могут быть выбраны различные типы подшипников.
Величина нагрузки является фактором, который обычно определяет размер подшипника. Роликовые подшипники (линейный контакт) обычно выдерживают большие нагрузки, чем шариковые подшипники (точечный контакт), имеющие одинаковые внешние размеры.
Направление нагрузки может быть радиальным, осевым или комбинированным при одновременном действии радиальной и осевой нагрузок. Наиболее важной характеристикой, влияющей на способность выдерживать осевые нагрузки, является угол контакта.
Смещение может быть вызвано прогибом вала под нагрузкой, особенно когда подшипники установлены в корпусах, расположенных на большом расстоянии друг от друга. В тех случаях, когда вал может иметь смещение относительно корпуса, требуются самоустанавливающиеся подшипники.
Скорость вращения подшипника ограничена допустимой эксплуатационной температурой. Для высоких скоростей вращения в наибольшей степени подходят подшипники с низким сопротивлением трению и соответственно с незначительным внутренним выделением теплоты.
Для валов, где предъявляются строгие требования к эксплуатационной точности, и обычно для валов, вращающихся с очень высокими скоростями, требуются высокоточные подшипники. Чрезвычайно важным фактором является бесшумная работа подшипников.
Обычное расположение подшипников в качестве опоры вала включает упорный (неподвижный) и плавающий (свободный) подшипники. Плавающие подшипники могут перемещаться в осевом направлении, предотвращая зажим оси, например, в результате теплового расширения вала.
Подшипники бывают с цилиндрическим внутренним отверстием, с коническим отверстием и с разрезными и неразрезными кольцами. Разрезные кольца подгоняются индивидуально, их легче устанавливать, чем неразрезные кольца. Подшипники с коническим отверстием легко монтировать и демонтировать с посадкой на конус.
Подшипники необходимо защищать соответствующими уплотнениями от проникновения пыли и влаги и для предотвращения утечки смазки в рабочем положении. Используют три основных типа уплотнения, а именно резиновое, нерезиновое и комбинированное.
Подшипники необходимо смазывать через определенные интервалы времени для предотвращения трения металла о металл, контакта между телами качения, беговыми дорожками колец и корпусом, а также для защиты подшипника от коррозии и износа.
Выбор смазки — жидкой или консистентной — зависит от условий эксплуатации, температуры, скорости вращения и окружающих условий.
Подобно всем важным узлам машины, подшипники следует часто проверять. Частота таких проверок полностью зависит от условий эксплуатации и нагрузки.
Имеются возможности для определения состояния подшипника в процессе эксплуатации, например, прослушивание шума подшипника при работе, измерение вибраций и температуры и проверка состояния смазки.