Появление подшипников было обусловлено необходимостью передачи крутящего момента с наименьшими потерями, и, следовательно, с наименьшим трением.
Первые подшипники использовались в прядильных веретенах, позднее их начали помещать между колесом и осью, а для снижения потерь от трения использовали свиной жир.
Учитывая научно-технический прогресс, с течением времени конструкция подшипников видоизменялась и преображалась.
Леонардо да Винчи использовал в своих разработках опоры качения, поэтому его, наряду с другими, можно считать основателем идеи разработки подшипника качения. Среди его работ существует изображение шарикоподшипника, состоящего из внешнего кольца и внутреннего кольца, между которыми находятся шарики, способствующие вращению.
Подшипники в современном представлении были разработаны в конце XIX века [1].
Функции подшипника:
- Передача крутящего момента с наименьшим сопротивлением;
- Опорная функция [2].
Классификация подшипников.
- По виду трения:
А. Подшипники скольжения;
Б. Подшипники качения;
- По способу восприятия нагрузки:
А. Радиальные;
Б. Упорные;
В. Радиально-упорные [3].
В зависимости от необходимого способа передачи крутящего момента, подшипники могут иметь свои особенности в конструкции.
Подшипники скольжения.
Участок вала (цапфа) скользит по внутренней поверхности подшипника, выполняющего функции опоры.
В цилиндрическом отверстии подшипника находится втулка (вкладыш), состоящая из антифрикционного материала. Во вкладыше находится вал, имеющий по отношению к вкладышу зазор, который заполнен смазывающим материалом, призванным снизить потери от трения.
Существует большое количество конструктивных типов подшипников скольжения: самоустанавливающийся, сегментный, самосмазывающийся.
Так же распространение получили шарнирные подшипники скольжения.
Преимущества.
- Имеют возможность допущения высокой скорости вращения;
- Могут работать в различных условиях (в воде и при ударных нагрузках);
- Имеют высокую экономичность при больших размерах валов;
- Могут быть разъемными;
- Имеют возможность регулировки зазора и настройку геометрической оси вала.
Недостатки.
- Высокие потери на трение и сниженный КПД (0,95…0,98);
- Необходимость постоянной подачи смазки;
- Неравномерный износ подшипника и цапфы;
- Необходимость использования дорогостоящих материалов;
- Относительно высокая трудоемкость изготовления [5].
Подшипники качения.
Состоят из двух колец (внутреннего и наружного), имеющих дорожку качения, шариков/роликов, выполняющих вращение по дорожке качения, а также из сепаратора, разделяющего шарики/ролики между собой [4]. Подшипники качения были призваны заменить подшипники скольжения ввиду меньшей зависимости от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и при этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника [6].
Преимущества.
- Небольшие потери;
- Нетрудоемкий ремонт;
- Малый пусковой момент;
- Отсутствие острой потребности к постоянной подаче смазки
Недостатки.
- Чувствительность к механическим воздействиям;
- Сравнительно большие радиальные размеры
- Шум при высокой частоте вращения [5].
Радиальные шариковые подшипники имеют простую конструкцию и недороги в изготовлении. Наиболее простые и дешевые. Допускают небольшие перекосы вала (до 1/4°) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньше радиальных. Наибольшее распространение получили в машиностроении. Радиальные роликовые подшипники позволяют значительно большие нагрузки, чем шариковые, ввиду увеличенной контактной поверхности.
Но при этом не допускают осевых нагрузок и перекосов вала.
Самоустанавливающиеся подшипники (могут быть и шариковыми, и роликовыми) применяются тогда, когда необходимо учитывать перекос вала (до 3°). У них сферическая поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Небольшие осевые нагрузки некритичны.
Игольчатых подшипники были призваны уменьшить габариты. Перекос оси, соответственно, не допускается. Осевые нагрузки приемлемы.
Список литературы:
- История появления подшипника [электронный ресурс] URL: http://www.podshipnik.ru/analyst/80/elementhtml (дата обращения 20.12.2019)
- Какие функцию выполняют подшипники? [электронный ресурс] URL: https://newpodshipnik.ru/kakie-funktsii-vypolnyayut-podshipniki (дата обращения 20.12.2019)
- Классификация подшипников [электронный ресурс] URL: http://themechanic.ru/bearings/b-articles/klassifikachia-podshipnikov (дата обращения 20.12.2019)
- Что такое подшипник? [электронный ресурс] URL: https://www.nskeurope.ru/ru/products/what-s-a-bearing.html (дата обращения 20.12.2019)
- Что такое подшипники и основные их разновидности [электронный ресурс] URL: http://www.snr.com.ru/e/about_bearings/about_bearing.html (дата обращения 20.12.2019)
- Бесконтактные магнитные подшипники [электронный ресурс] URL: http://electricalschool.info/spravochnik/poleznoe/1891-beskontaktnye-magnitnye-podshipniki.html (дата обращения 20.12.2019)
