Подшипники — теория. Урок 1: различать подшипники по устройству, нагрузке и материалу

Первая часть курса: зачем нужен подшипник, где он стоит, как устроен и какие бывают. Как прочитать номер и что спросить у клиента — во втором уроке. Почему подшипник ломается и как продавать — в третьем.

Зачем это нужно

Подшипник качения: между двумя кольцами катятся шарики, вал крутится вместе с внутренним кольцом

Подшипник скольжения — втулка — Подшипник скольжения: вал вращается прямо во втулке

Слева — Silberwolf, Wikimedia Commons, CC BY 2.5. Фон изменён. Справа — фото из брошюры.

Любой вал в машине должен вращаться и при этом не болтаться. Вал электродвигателя, ось колеса, барабан конвейера. Между валом и корпусом ставят деталь, которая держит вал и даёт ему крутиться легко.

Это и есть подшипник — опора вала. Он даёт валу вращаться почти без трения и передаёт нагрузку от вала на корпус машины. Заодно держит вал на месте, чтобы тот не гулял вдоль и поперёк.

Без подшипника вал тёрся бы прямо о корпус: грелся бы, изнашивался, а потом его бы заклинило. Поэтому подшипник стоит в каждой машине, где что-то крутится или качается.

ЗагуделПодшипник износился, узел шумит и греется

РассыпалсяВал заклинило, разбито в корпусе

СтоимЧинят вал и корпус, линия ждёт ремонта

Дорог не подшипник. Дорого то, что ломается вместе с ним. Мы продаём не железку, а то, что узел доработает до планового ремонта.

Фома Кузьмич, клиент

На транспортёре рассыпался подшипник. Вал разбило, гнездо в корпусе тоже. Линия второй день стоит.

Елисей, стажёр

Фома Кузьмич, подшипник же копеечный! Диктуйте номер — сразу оформим.

Серафима, опытный менеджер

Фома Кузьмич, подшипник подберём. Только новый на разбитом валу долго не проживёт: вал и гнездо будете восстанавливать? И скажите, как он сломался, — от этого зависит, какой ставить.

Елисей считает цену подшипника, Серафима — цену узла. Почему подшипники ломаются и как искать причину, разберём в третьем уроке. Сначала поймём, как подшипник устроен.

Где он стоит на реальной машине

Вот шесть мест, откуда звонят чаще всего.

Станки Вал, на котором крутится инструмент или деталь Звонят, когда узел загудел или деталь после обработки вышла неровной

Насосы и вентиляторы Вал крыльчатки, которая гонит воду или воздух, и электродвигатель Звонят, когда агрегат шумит, греется или трясётся

Сельхозтехника Колёса (подшипники в их ступицах — серединах колёс), шарниры, вращающиеся рабочие части Звонят перед сезоном и в сезон, когда пыль и грязь съели узел

Спецтехника Шарниры стрелы и ковша, колёса Звонят, когда шарнир разбило и стрела болтается

Пищевые линии Конвейеры, мешалки, фасовка Звонят, когда узел ржавеет от мойки или смазка грозит попасть в продукт

Турбины Валы турбин и мощных насосов на электростанциях и в водоканалах Звонят за подшипниками для больших валов, часто по тендеру

Качение и скольжение

Все подшипники устроены по одному из двух принципов. Разница в том, что происходит между валом и корпусом. В вал катится на шариках. В он скользит во .

Нажми на точки — что происходит между валом и корпусом

Слева вал опирается на шарики, справа — на слой смазки во втулке.

Качение

шарики или ролики между кольцами

Где: электродвигатели, , насосы, станки, колёса — большинство узлов.

Чем хорош: легко трогается с места, размеры стандартные, замену найти просто. Чего не любит: удары, грязь, работу без смазки.

Скольжение

вал скользит во втулке

Где: тяжёлые валы с ударами, шарниры и качающиеся узлы, крупные турбины и мощные насосы.

Чем хорош: компактный, держит удар, работает тихо. Чего не любит: работы без смазки (у металлической втулки), а в быстрых масляных узлах — частых пусков.

В быстрых узлах, где втулка работает в масле, — например, в турбинах — вал на ходу приподнимается на тонком слое масла и почти не касается втулки. Пока вал стоит или только трогается, масляного слоя ещё нет, и вал трётся о втулку. Поэтому такому узлу вреднее всего частые пуски и остановки.

В медленных и качающихся узлах, например в шарнирах, масляного слоя нет: там вал держит смазка или скользящий материал втулки.

Бывает скольжение без смазки. Материал втулки сам работает как смазка, и смазывать её почти или совсем не нужно. Подробно — в разделе «Материалы подшипника скольжения».

Елисей, стажёр

Подшипник скольжения — это же прошлый век? Предложу клиенту шариковый вместо втулки, он современнее.

Кулибин, инженер

Прошлый век — это выбирать подшипник по моде. Шарик давит на кольцо в одной точке, как шпилька на паркет. Втулка держит вал всей поверхностью, как кроссовка. Поэтому втулку ставят туда, где вал тяжёлый и бьёт: в шарниры экскаватора.

Елисей, стажёр

То есть втулка — только для медленных узлов?

Кулибин, инженер

Не только. Водные лыжи видел? Пока катер стоит, лыжник по пояс в воде, а разогнался — и летит поверху, почти не касаясь воды. Вал во втулке с маслом так же: на оборотах всплывает на слое масла и почти не трётся. Поэтому крупные турбины стоят на втулках, а самый тяжёлый момент для втулки — пуск, пока слоя масла ещё нет.

Шариковый подшипник и втулку просто так одно на другое не меняют: под каждый в корпусе сделано своё место.

Качение или скольжение

Клиент описывает деталь словами. Определи, по какому принципу она работает.

Как устроен подшипник качения

Возьмём самый частый подшипник — радиальный шариковый. Он стоит в электродвигателях, вентиляторах, насосах. Остальные подшипники качения устроены похоже, но не одинаково: меняется форма и колец. Какие бывают типы — в разделе «Типы подшипников по нагрузке».

Нажми на точки — что это за деталь и что с ней бывает

Пять деталей подшипника качения. Между шариками на виде спереди виден — тёмное кольцо, которое их держит.

Подшипник приезжает с завода собранным, часто уже со смазкой внутри. Обычно его не чинят, а меняют целиком. Поэтому при поломке вопрос всегда один: менять на такой же или что-то менять в узле.

Типы подшипников по нагрузке

Нагрузка приходит на подшипник в двух направлениях. Нагрузку поперёк вала называют , вдоль вала — . От того, как направлена нагрузка, зависит, какой подшипник нужен.

Нажми на стрелки — откуда приходит нагрузка

Вал лежит на двух подшипниках. Синие стрелки — два направления нагрузки.

Кулибин, инженер

Разница не в размере, а в том, чем они касаются кольца. Наступи босиком на детальку конструктора, а потом на карандаш: деталька запомнится надолго, потому что давит в одну точку, а карандаш ложится линией. Шарик касается кольца точкой, ролик — линией, поэтому роликовый держит больше. Зато точке легче катиться, и шариковый крутится быстрее. Тяжёлый узел — роликовый, быстрый — шариковый.

Подшипники качения различают по двум признакам: по форме тел качения и по тому, какую нагрузку они держат. Нажми на вкладку — как устроен каждый тип и когда его выбирают.

Названия типов заучивать не нужно. Важно понять, по какому признаку выбирают: откуда давит нагрузка, сколько места вокруг вала и стоит ли вал с . Остальное подскажет вкладка.