Подшипники качения используются в качестве опор механического оборудования наиболее чаще, чем подшипники других типов.
Основа длительной эксплуатации подшипников качения заключается в правильном выборе типа подшипника для конкретных режимов и условий работы подшипниковых узлов оборудования. При этом необходимо учитывать множество факторов. Обоснованность выбора определяется знаниями типов существующих подшипников, их назначением, достоинствами и недостатками, кинематическими и силовыми характеристиками. Насколько точно эти факторы удается учесть, а тем более предвидеть на этапе проектирования подшипниковых узлов механического оборудования, настолько долговечными будут как подшипники, так и оборудование в целом. Однако, правомерна и обратная задача, связанная с неправильным выбором или неопределенностью режимов и условий эксплуатации подшипников качения.
Далее обобщены сведения о назначении и устройстве подшипников, достоинствах и недостатках подшипников качения и скольжения, классификации подшипников. Приведена сравнительная оценка эксплуатационных свойств подшипников качения. Рассмотрены основы расчета кинематических и силовых характеристик подшипников качения, а также их долговечности.
1.1 Назначение и устройство подшипников
Подши́пник – узел механизма или машины, являющийся частью опоры, которая поддерживает вал, обеспечивая вращение или линейное перемещение с минимальным сопротивлением, воспринимающий и передающий нагрузку от вала на корпусные детали механизма или машины [1,2]. Опора с упорным подшипником называется подпятником.
Подшипники характеризуются следующими основными параметрами:
– максимальные динамическая и статическая нагрузки;
– максимальная скорость вращения для радиальных подшипников;
– посадочные размеры;
– класс точности;
– группа зазоров.
Нагружающие подшипник силы подразделяют на следующие виды:
– радиальная сила, действующая в направлении перпендикулярном к оси вращения подшипника;
– осевая сила, действующая в направлении параллельном к оси вращения подшипника.
По конструкции, обуславливающей различный принцип работы, все подшипники можно разделить на несколько типов:
– подшипники качения;
– подшипники скольжения;
– газостатические подшипники;
– газодинамические подшипники;
– гидростатические подшипники;
– гидродинамические подшипники;
– магнитные подшипники.
Основные типы подшипников, которые применяются в машиностроении, – это подшипники качения и скольжения.
Достоинства подшипников скольжения: малые радиальные размеры; возможность работы при ударных нагрузках и применения при больших нагрузках и высоких скоростях вращения. Недостатки: не могут работать без смазки, не допускают перекосов валов, сложны в установке (требуют пришабривания).
Подшипники качения по сравнению с подшипниками скольжения имеют следующие преимущества [3]:
– значительно меньшие потери на трение, а, следовательно, более высокий коэффициент полезного действия (до 0,995) и меньший нагрев;
