Чем отличаются подшипники — один из самых частых вопросов при подборе деталей для ремонта или проектирования узла. На первый взгляд все подшипники похожи: два кольца и что-то между ними. Но именно это «что-то» — форма тел качения, угол их расположения, конструкция — и определяет, где подшипник проработает годами, а где сломается за смену.
Разберём основные виды подшипников, их отличия и то, в каких условиях каждый тип работает лучше всего.
Главное деление: качение против скольжения
Все подшипники делятся на два принципиально разных класса.
Подшипники качения — между внутренним и наружным кольцами находятся тела качения: шарики или ролики. Они катятся по дорожкам, а не трутся, поэтому потери на трение минимальны. Монтаж прост, смазки нужно мало, обслуживание несложное. Это самый распространённый класс — он применяется в подавляющем большинстве механизмов.
Подшипники скольжения — тел качения нет. Вал скользит непосредственно по вкладышу или втулке, разделённый слоем масла. Такие подшипники работают тише, лучше переносят удары и способны выдерживать очень высокие обороты — при условии надёжной подачи смазки. Применяются в двигателях внутреннего сгорания, турбинах, крупных генераторах.
Именно в этом и состоит первое принципиальное отличие подшипников: способ уменьшения трения.
Виды подшипников качения и их отличия
Шариковые подшипники
Самый распространённый тип. Тело качения — стальной шарик. Контакт шарика с кольцом точечный, поэтому трение минимально и подшипник хорошо работает на высоких оборотах. Воспринимает как радиальные, так и умеренные осевые нагрузки. Стоит дёшево и доступен в любых типоразмерах.
Главное отличие шарикового подшипника от роликового — меньшая грузоподъёмность при тех же габаритах, зато более высокая допустимая скорость вращения.
Применение: электродвигатели, насосы, вентиляторы, бытовая техника, велосипеды, редукторы общего назначения.
Роликовые цилиндрические подшипники
Вместо шариков — цилиндрические ролики. Контакт с кольцом линейный, а не точечный, что увеличивает площадь восприятия нагрузки. Роликовые подшипники в 1,5–3 раза превосходят шариковые по радиальной грузоподъёмности при одинаковых размерах.
Ключевое отличие роликового подшипника от шарикового — он практически не воспринимает осевые нагрузки. Если вал «тянет» вдоль оси, дополнительно устанавливают упорный подшипник.
Применение: тяжёлые редукторы, прокатные станы, коробки передач грузовиков, строительная и горнодобывающая техника.
Конические роликовые подшипники
Ролики и дорожки качения расположены под углом к оси вращения. Это позволяет одновременно воспринимать и радиальные, и значительные осевые нагрузки — что отличает конические подшипники от цилиндрических роликовых. Устанавливаются парами навстречу друг другу.
Применение: ступицы колёс автомобилей и грузовиков, дифференциалы, главные передачи, шпиндели станков, крановые механизмы.
Игольчатые подшипники
Разновидность роликового: ролики очень тонкие и длинные — как иголки. Главное отличие игольчатого подшипника — минимальный радиальный размер при высокой грузоподъёмности. Туда, где обычный подшипник не помещается, игольчатый встаёт без проблем.
Применение: шатунные головки двигателей, карданные шарниры, педальные узлы велосипедов, рычаги подвески автомобилей.
Упорные подшипники
Предназначены исключительно для осевых нагрузок — давления вдоль оси вала. Радиальные нагрузки не воспринимают совсем, поэтому их всегда применяют в паре с радиальными подшипниками. Бывают шариковыми и роликовыми.
Применение: рулевые колонки, вертикальные валы насосов, домкраты и винтовые прессы, поворотные платформы кранов.
Самоустанавливающиеся (сферические) подшипники
Их отличие от остальных типов — способность компенсировать перекос оси вала до 2–5°. Сферическая дорожка наружного кольца допускает угловые отклонения, которые неизбежны там, где сложно обеспечить идеальную соосность опор.
Применение: сельскохозяйственные машины, конвейеры, вибрационное оборудование, строительные механизмы.
Сравнительная таблица видов подшипников
| Тип подшипника | Радиальная нагрузка | Осевая нагрузка | Скорость вращения | Особенность |
|---|---|---|---|---|
| Шариковый | Средняя | Умеренная | Высокая | Универсальный, дешёвый |
| Роликовый цилиндрический | Высокая | Слабая | Средняя | Максимальная радиальная нагрузка |
| Конический роликовый | Высокая | Высокая | Умеренная | Воспринимает оба вида нагрузки |
| Игольчатый | Высокая | Слабая | Средняя | Минимальные габариты |
| Упорный | Нет | Высокая | Средняя | Только осевая нагрузка |
| Сферический | Средняя | Умеренная | Средняя | Компенсирует перекос вала |
| Скольжения | Очень высокая | Зависит от типа | Очень высокая | Тишина, нужна постоянная смазка |
Как выбрать подшипник: на что смотреть
Зная, чем отличаются типы подшипников, подобрать нужный проще. Вот основные критерии выбора.
Тип нагрузки. Только радиальная — шариковый или цилиндрический роликовый. Радиальная плюс осевая — конический роликовый или радиально-упорный шариковый. Только осевая — упорный подшипник.
Частота вращения. Высокие обороты — шариковый. Средние обороты при высокой нагрузке — роликовый. Очень высокие обороты с умеренной нагрузкой — подшипник скольжения.
Габариты. Мало места по радиусу, но нагрузка значительная — игольчатый подшипник.
Соосность. Сложно выровнять опоры или есть вибрации — сферический (самоустанавливающийся) подшипник.
Условия эксплуатации. Ударные нагрузки, грязь, влага — роликовые типы с усиленными уплотнениями. Закрытые подшипники качения (с защитными крышками) практически не требуют обслуживания и замены смазки.
Итог
Разные типы подшипников отличаются формой тел качения, характером воспринимаемой нагрузки, допустимой скоростью и конструктивными особенностями. Нет универсально «лучшего» типа — есть правильный подшипник для конкретного узла. Шариковый хорош для большинства обычных задач, роликовые и конические — там, где нагрузки серьёзнее, игольчатые — в стеснённых условиях, упорные — при чисто осевом давлении, а подшипники скольжения — в мощных быстроходных машинах.
Правильно подобранный подшипник работает годами без проблем. Неправильно подобранный — выходит из строя гораздо раньше, чем хотелось бы.
