Обзор подшипников: от материалов и видов трения до применения в промышленности

Подшипники играют критически важную роль в работе практически любых механизмов и оборудования, имеющих вращающиеся элементы.

16:29, 12 января 2021

Без этих надежных конструкций невозможна эксплуатация двигателей и турбин, насосов и компрессоров, металлообрабатывающих станков, робототехники, транспортных систем. Подшипники буквально делают возможным вращение.

Представьте любой механизм, например, автомобиль. Коленчатый вал двигателя, приводные валы трансмиссии, ступицы колес - все это вращающиеся детали, требующие установки подшипников. Или, к примеру, турбину авиадвигателя с температурой и скоростью вращения за гранью человеческого воображения. Без инновационных подшипников из жаропрочных материалов не обойтись.

Универсальность их в том, что конструктивно они решают сразу несколько задач: снижают трение вращающихся частей, повышают точность их позиционирования, увеличивают ресурс и срок службы всего механизма. Эволюция подшипников напрямую влияет на развитие машиностроения и технический прогресс.

Чтобы разобраться в многообразии современных конструкций, рассмотрим их классификацию, основные типы, особенности и рекомендации по выбору для промышленного оборудования.

Основные типы

Подшипники классифицируют по нескольким основным признакам. В зависимости от типа трения они делятся на два больших класса:

Скольжения, в которых трение между поверхностями осуществляется за счет скольжения. К ним относятся втулочные, радиальные, упорные и комбинированные скольжения.
Качения, где контакт между качающимися телами (шарики, ролики) и беговыми дорожками происходит за счет качения. К этому типу относят шариковые и роликовые.

Еще одним важным классификационным признаком является направление действия нагрузки:

Радиальные воспринимают нагрузку в радиальном (перпендикулярном оси вращения) направлении.
Радиально-упорные работают как на радиальную, так и на осевую нагрузку.
Упорные предназначены для восприятия осевой нагрузки, направленной вдоль оси вращения.

Материалы для изготовления

Подшипники изготавливают из различных материалов. Наиболее распространены:

Металлы - сталь, бронза, латунь. Из них делают подшипники скольжения, шарики и ролики для моделей качения. Металлы прочны, износостойки.
Полимеры. Применяются во втулках и сепараторах как антифрикционный материал. Обладают низким коэффициентом трения, небольшой плотностью.
Керамика используется для изготовления шариков и роликов в высокоскоростных и высокотемпературных подшипниках. Отличается стойкостью к коррозии, невысоким весом.
Композитные материалы все чаще применяют в современных конструкциях благодаря их превосходным антифрикционным свойствам.

Области применения

Подшипники являются важнейшими компонентами подавляющего большинства механизмов и агрегатов в самых разных отраслях. Основные области использования:

Промышленное оборудование - станки, конвейеры, приводы, насосы, компрессоры, двигатели. Подшипники в этих механизмах работают в самых разнообразных условиях.
Транспортные средства - автомобили, железнодорожный подвижной состав, суда, летательные аппараты. Без надежных и долговечных подшипников невозможно обеспечить безопасность и комфорт пассажиров.
Бытовая техника - холодильники, стиральные машины, пылесосы, кухонные комбайны и миксеры. Подшипники используются в электродвигателях, насосах, вентиляторах такой техники.
Робототехника, автоматизация, высокотехнологичные производства не могут обойтись без современных надежных подшипников в своих мехатронных модулях.

Подшипники занимают ключевое место в конструкциях машин и механизмов практически всех отраслей промышленности и транспорта. От их качества во многом зависят эффективность и безопасность работы оборудования.