Любой механизм – это совокупность элементов, соединенных между собой. Детали, которые расположены близко друг к другу будут соприкасаться, а значит, возникнет ненужное трение. Чтобы побороть или хотя бы уменьшить этот процесс, используют специальные элементы – подшипники. Изобретены они были еще в далеком 1829 году и с тех пор без них не обходится ни один сложный прибор или аппарат.

 

Общие характеристики

Подшипник – довольно простое изделие, которое уже более 10 лет используется в узлах механизмов для замены сухого трения жидкостным. Это небольшой элемент помогает зафиксировать вал, ось и подобные механизмы в положении, которое обеспечит оптимальный коэффициент трения и свободную работу всего устройства.

Самая простая конструкция представляет собой две поверхности, которые практически соприкасаются между собой. Внешний вид такого элемента напоминает пару колец, вставленных одно в другое. Небольшое пространство между кольцами заполнено специальной смазкой.

Первый такой прокладочный компонент изобрел чешский лесник Йозеф Рассел. С тех пор появилось огромное количество видов и модификаций подшипников для самых разных агрегатов и машин. Они имеют ряд отличий и особенностей, однако практически всегда обладают схожим строением, а именно:

• Два кольца – внутреннее и наружное;
• Ролики или шарики (то есть тела качения, расположенные между кольцами);
• Разделитель – элемент, который позволяет удержать и в тоже время, разделить шарики.

В современной промышленности подшипник – это незаменимая деталь, которая используется во многих сферах. Он широко применяется при изготовлении станков, промышленного оборудования, а также в автомобилестроении, судостроении и тяжелой металлургии. Это изделие, которое имеет хорошую механическую стойкость и совершенно не боится больших нагрузок.

Основные разновидности

Ассортимент современных подшипников настолько большой, что может удивить даже опытных специалистов. Однако, такое большое количество изделий для уменьшения трения подразделяется всего на две большие группы:

 

• Контактные, которые представляют собой трущиеся поверхности;
• Бесконтактные, в которых соприкасающихся поверхностей просто нет. Это магнитные модели, которые пользуются все большей популярностью.

 

Каждая из групп имеет несколько подвидов и разновидностей, например, контактные механизмы состоят из изделий скольжения и качения, которым стоит посвятить отдельный раздел.

Кроме этого, они подразделяют на:

 

• Гидростатические и гидродинамические;
• Газодинамические и газостатические.

 

Каждый из видов имеет свои конструктивные особенности, которые определяют среду использования. Например, газодинамические используются в газотурбинной технике, а гидростатические требуют внешний насос для поддержания давления жидкости.

Подшипники скольжения

Элементы скольжения – это группа, которая насчитывает более 60 единиц. 

 

Конструкция довольно проста: корпус, вкладыш и смазка, но чаще всего составные части именуют внешней и внутренней обоймой. Материал изготовления вкладыша должен обладать низким коэффициентом трения. Обычно это тефлон или фторопласт с добавками.

 

Внешний вид элемента скольжения разнообразный и зависит от устройства машины. Однако со стороны он представляет собой втулку, которую без труда можно встроить в любой агрегат.

 

Чаще всего все компоненты изготавливаются из металла. Особенности и нюансы строения зависят от размеров агрегата, в который встраивают втулку, скорости вращения вала или цилиндра, а также от предполагаемых нагрузок.

 

 

Важное значение имеет и смазочный материал: вязкая жидкость, которая повышает эффективность узла. В качестве смазки применяют керосин, масло или смеси веществ. Иногда используют твердые и консистентные смазки.

Разновидностей подшипников скольжения очень много. Они могут быть:

 

• Радиальные – компоненты сферического вида, которые используются с низкими скоростями вращения цилиндров;
• Осевые или упорные – подходят для работ, где необходимы поперечные усилия;
• Радиально-упорные, которые имеют особенности строения – смазочные канавки во внешнем кольце;
• Многоповерхностные и одноповерхностные, что определяется формой отверстия элемента; 
• Со смещением поверхностей, то есть смещенным центром вала или цилиндра.

 

Кроме этого, конструкция изделий скольжения может быть неразъемной (или втулочной), разъемной или встроенной. Разъемные виды состоят из корпуса и крышки, а встроенные представляют единый механизм с самой установкой или машиной.

В целом, механизмы скольжения довольно качественны и обладают массой преимуществ:

 

• Могут эффективно выполнять свои функции даже при очень высоких скоростях вращения;
• Имеют маленькие размеры и габариты;
• Способны обеспечить отличную вибрацию;
• Отлично справляются с работой даже во влажной среде, то есть их возможно установить в воде.

 

Большинство моделей можно настроить дополнительно, устранить или увеличить зазор и откорректировать положение оси вала. Но недостатки в таких элементах тоже присутствуют. Необходимо регулярно следить за уровнем смазочных материалов, ведь без них трение будет больше. Коэффициент полезного действия у таких подвидов довольно низкий, к тому же присутствует шум при работе механизма.

 

Изделия качения

Подшипник качения – элемент стандартного вида, который характеризуется наличием тела вращения. Это разнообразные шарики, иголки или ролики, которые помогают значительно снизить трение и износ между деталями промышленной установки или машины.

Самая главная классификация этого вида– по форме тел качения. Они подразделяются на:

 

• Роликовые – содержат в себе ролики разнообразной формы (могут быть конические, цилиндрические, игольчатые и так далее). Подходят для разнонаправленных нагрузок и высоких оборотов. Изготавливаются согласно нормам и правилам, установленным государственным стандартом или имеют большой размерный ряд;
• Шариковые – наиболее популярные и распространенные. Устройство такого подшипника стандартное: два кольца, разделитель-сепаратор и хорошо отшлифованные шарики, которые двигаются по канавкам. Шарики могут располагаться в один или несколько рядов. Такие модели подходят для механизмов с небольшой нагрузкой и высокими оборотами вала;
• Самоустанавливающиеся – особые типы, которые могут исправить несовершенства и перекос втулки и вала, но только если отклонение не более 3 градусов. Такие модели имеют особую сферическую дорожку на внешнем кольце.

 

Монтируются элементы качения разными способами. Это может быть установка при помощи стяжной втулки с конической прорезью или стандартная установка, используя элементы с отверстиями в форме цилиндра.

Также многие продукты комплектуются дополнительными защитными шайбами и уплотнениями. Шайбы или резиновые уплотнители могут располагаться с одной или двух сторон, а также подразделяются на открытые и закрытые.

Основными преимуществами механизмов качения являются способность отлично справляться со своими обязанностями, то есть обеспечивать низкое трение и минимальный нагрев в узлах цилиндра.Также имеет значение экономия на дорогих смазочных и антифрикционных материалах, ведь элементы качения практические не чувствительны к недостатку смазки. Многих покупателей привлекает также тщательный контроль качества со стороны государства: все без исключения модели сертифицированы и имеют подтверждающие это документы.

Что касается недостатков, то к ним относят большие размеры и габариты, слабая виброзащита и плохая функциональность в сложных условиях труда.

Подшипники качения плохо справляются со своими задачами при ударных нагрузках и очень высоких скоростях, что сказывается на их распространенности. Однако они более доступны по стоимости, в отличие от элементов скольжения, которые выполнены из недешевых материалов.

 

Магнитные подшипники

Бесконтактные магнитные варианты – изделия, которые считаются наиболее современными и экономными. Это неудивительно, ведь для них не нужна смазка, а соприкасающихся деталей просто нет, что избавляет от многих проблем

Магнитные подшипники работают по принципу левитации, поэтому вращение вала или цилиндра происходит без контакта поверхностей. Существуют активные и пассивные магнитные модели. Пассивные выполнены на базе постоянных магнитов, а активные создают магнитное поле с помощью переменного тока.

Это лучшее решение для современных электрогенераторов, газовых турбин, высокоточного и высокоскоростного оборудования, ведь механические помехи и потери полностью отсутствуют.

Однако проблемы возникают в случае пропадания магнитного поля. Для таких непредвиденных ситуаций, вместе с магнитными устанавливаются и страховочные варианты. Они поддерживают механизм в случае отказа магнитных элементов, помогают исключить поломки и обеспечивают бесперебойную работу.

Также магнитные модификации выделяют излишнее тепло, что вынуждает устанавливать дополнительные системы для охлаждения установок.