Опорные подшипники: конструкция и эксплуатация

Опорный или, как принято называть, упорный подшипник представляет собой особый тип подшипников качения и скольжения, воспринимающих исключительно осевую нагрузку. Также существуют и виды в большей или меньшей степени воспринимающие радиальные усилия — радиально-упорные и упорно-радиальные подшипники.

Конструкция опорных подшипников

В обычном варианте опорный подшипник состоит из двух колец с выточенными в них канавками, в которых расположены тела качения сферической или цилиндрической формы. Тела, как правило, крепятся в сепараторе. Посадочная поверхность свободного и наружного кольца может иметь сферическую или плоскую форму. Подшипник опорный может быть открытым или закрытым, иметь одно или два кольца (например, рассчитан на установку в корпус машины). Также он может не иметь сепаратора, быть одинарным или двойным.

Дорожки опорного подшипника воспринимают только ограниченное центробежное усилие при движении тел качения, что значительно ограничивает его частоту вращения. Поэтому при высоком количестве оборотов рекомендуется использовать упорно-радиальные подшипники.

Назначение опорных подшипников

Опорные подшипники широко используются в различных машинах и механизмах где действуют серьёзные осевые усилия:

• Тихоходные редуктора.
• Шпиндели и вращающиеся центры станочного оборудования.
• Поворотные устройства.
• Задвижки.
• Вертикальные валы различных механизмов.
• Металлорежущие станки.
• Прокатное и другое металлургическое оборудование.
• Ходовая часть автомобилей — опорный подшипник передней стойки и т. д.
• Домкраты и другие устройства и оборудование на транспорте, в энергетической горной, металлургической и других сферах промышленной деятельности.

Виды и особенности опорных подшипников

Во многих механизмах используется опорный подшипник скольжения, но всё же наиболее массовое применение получили подшипники качения. На них и остановим наше внимание. В первую очередь опорный подшипник можно классифицировать по распределению нагрузки:

• Упорные подшипники — предназначены для восприятия преимущественно осевой нагрузки. Допустима лишь предельно малые радиальные усилия.
• Упорно-радиальные — воспринимают преимущественно осевую и небольшую радиальную нагрузку.
• Радиально-упорные подшипники — воспринимают комбинированную осевую и радиальную нагрузку.

По количеству рядов тел качения опорные подшипники подразделяются на:

• Однорядные.
• Двухрядные.
• Многорядные.

В зависимости от способности компенсации перекосов валов подшипники подразделяются на:

• Несамоустанавливающиеся. Взаимный перекос колец может достигать 8°.
• Самоустанавливающиеся. Возможен перекос колец до 4°.

Возможность восприятия того или иного типа нагрузки во многом определяется формой тел качения подшипника. Существует два основных типа — шариковые и роликовые опорные подшипники. Шариковый опорный подшипник воспринимает исключительно осевые нагрузки и является несамоустанавливающимся. При однорядном исполнении может воспринимать односторонние усилия. Двухрядный шариковый опорный подшипник воспринимает двустороннюю нагрузку.

Опорный роликовый подшипник применяется при высоких осевых нагрузках. В зависимости от формы тела качения они подразделяются на:

• Конические опорные роликовые подшипники — рассчитаны на работу при очень высоких нагрузках, при механических ударах и высоких скоростях вращения.
• Опорные подшипники с цилиндрическими роликами. Данный тип оптимально подходит для работы на сравнительно небольших скоростях, но при высоких нагрузках.
• Подшипники опорные со сфероконическими роликами. Характеризуются стойкостью к высоким осевым и радиальным нагрузкам. Важной особенностью является способность к самоустанавливаемости.

Важной особенностью опорных подшипников является конструкция его сепаратора. Существует два основных типа:

• Цельный полностью закрытый, где в каждом гнезде находится тело качения.
• Штампованный без отдельных гнезд для каждого ролика или шарика.

Устройство с цельным сепаратором дороже в производстве и выпускаются ведущими мировыми производителями. Открытые сепараторы удешевляют подшипник, то их применение при высоких скоростях вращения крайне не рекомендуется. Причина в том, что перемычки могут просто не выдержать создаваемых при быстром вращении усилий, и тела качения сгруппируются и будут свободно перемещаться по дорожке. Результатом будет не только выход из строя и, соответственно, преждевременная замена опорного подшипника, но и вероятная поломка дорогостоящего оборудования. Поэтому рекомендуется приобретать и устанавливать высококачественные опорные подшипники от известных мировых брендов с литым сепаратором, стойкие к высокой нагрузке.

Особенности обслуживания опорных подшипников

В процессе эксплуатации оборудования, при проведении периодического обслуживания, рабочих осмотров или замены смежных деталей, необходима обязательная диагностика опорных подшипников для принятия решения об их дальнейшей работе.

Порядок осмотра:

• Взятие пробы пластичной смазки для анализа на примеси и соответствие требованиям эксплуатации.
• Оценка количества пластичной смазки в подшипниковом узле.
• Удаление смазки для тщательного осмотра.
• Проверка наличия повреждений и дефектов сепаратора.
• Контроль состояния видимых частей тел качения и дорожки качения.

При принятии решения по дальнейшей эксплуатации или замене опорного подшипника необходимо принять во внимание следующие факторы:

• Наличие дефектов, их характер и степень повреждений.
• Режим эксплуатации оборудования.
• Производительность оборудования.
• Периодичность осмотров.

При выявлении повреждений необходимо установить причину и провести профилактические мероприятия, которые включают:

• Анализ и улучшение технологии монтажа подшипника или узлов оборудования.
• Применение более качественных уплотнений.
• Защита от коррозии при простоях.
• Усовершенствование способа подачи смазки, использование смазочных материалов с требуемыми свойствами.
• Проверка точности обработки посадочных мест.
• Проверка внутренних зазоров подшипника, а также другие работы в зависимости от особенностей конструкции оборудования.