ПОДШИ́ПНИК

ПОДШИ́ПНИК, опо­ра ва­ла или оси, фик­си­рую­щая по­ло­же­ние вра­щаю­щей­ся или ка­чаю­щей­ся час­ти де­та­ли, вос­при­ни­маю­щая от неё на­груз­ки. По на­прав­ле­нию вос­при­ни­мае­мых на­гру­зок П. раз­де­ля­ют: на ра­ди­аль­ные, для вос­при­ятия на­гру­зок, пер­пен­ди­ку­ляр­ных к оси ва­ла; осе­вые (упор­ные), для вос­при­ятия на­гру­зок, на­прав­лен­ных по оси ва­ла; ком­би­нир., для вос­при­ятия пре­им. ра­ди­аль­ных на­гру­зок, ре­же при­ме­ня­ют упор­но-ра­ди­аль­ные П. – пре­им. для вос­при­ятия осе­вых на­гру­зок. П. – рас­про­стра­нён­ная де­таль ма­шин и ме­ха­низ­мов, за­да­ча ко­то­рой не толь­ко фик­са­ция вра­щаю­щей­ся де­та­ли, но и макс. сни­же­ние тре­ния в опо­ре.

Конструкция и типы подшипников

Конструкция шарикоподшипника: 1 – наружное кольцо; 2 – внутреннее кольцо; 3 – шарик; 4 – сепаратор (штампованный).

Кон­ст­рук­ция и ти­пы под­шип­ни­ков. По прин­ци­пу ра­бо­ты П. де­лят на П. ка­че­ния и П. сколь­же­ния. П. ка­че­ния (П. к.), опо­ра вра­щаю­щей­ся час­ти ме­ха­низ­ма или ма­ши­ны, ра­бо­таю­щая в ус­ло­ви­ях пре­об­ла­даю­ще­го тре­ния ка­че­ния. П. к. наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны в тех­ни­ке, со­сто­ят из под­шип­ни­ко­вых ко­лец (внутр. и на­руж­но­го), тел ка­че­ния (ша­ри­ков, ро­ли­ков) ме­ж­ду ни­ми и ча­ще все­го се­па­ра­то­ра, удер­жи­ваю­ще­го те­ла ка­че­ния на оп­ре­де­лён­ном рас­стоя­нии друг от дру­га (рис.). По вос­при­ни­мае­мым на­груз­кам П. к. де­лят­ся: на ра­ди­аль­ные – пред­на­зна­че­ны для вос­при­ятия толь­ко ра­ди­аль­ных (напр., ро­ли­ко­под­шип­ни­ки с иголь­ча­ты­ми ро­ли­ка­ми) или ра­ди­аль­ных и ог­ра­ни­чен­ных осе­вых на­гру­зок (напр., ша­ри­ко­под­шип­ни­ки ра­ди­аль­ные од­но­ряд­ные); упор­но-ра­ди­аль­ные – для вос­при­ятия ком­би­нир., т. е. ра­ди­аль­ных и осе­вых, на­гру­зок (напр., под­шип­ни­ки с ко­нич. ро­ли­ка­ми); упор­ные – для вос­при­ятия толь­ко осе­вых на­гру­зок. По фор­ме тел ка­че­ния – на ша­ри­ко­вые и ро­ли­ко­вые; по ряд­но­сти – на од­но­ряд­ные, двух­ряд­ные и мно­го­ряд­ные. Как ша­ри­ко­вые, так и ро­ли­ко­вые П. к. мо­гут быть сфе­рич., по­зво­ляю­щи­ми не­боль­шие пе­ре­ко­сы осей вра­ще­ния. Ро­ли­ко­вые П. к. мо­гут быть с ко­нич. ро­ли­ка­ми, вы­дер­жи­ваю­щи­ми боль­шие осе­вые и ра­ди­аль­ные на­груз­ки, а так­же с ци­лин­д­рич. ро­ли­ка­ми, как ко­рот­ки­ми, так и длин­ны­ми (иголь­ча­тые П. к., имею­щие ми­ним. ра­ди­аль­ные га­ба­ри­ты). Осо­бые ша­ри­ко­вые П. к. мо­гут иметь три и да­же че­ты­ре точ­ки кон­так­та ша­ри­ков с ра­бо­чей по­верх­но­стью ко­лец, что по­зво­ля­ет им вос­при­ни­мать боль­шие дву­сто­рон­ние осе­вые на­груз­ки. Ма­те­риа­лом для тел ка­че­ния и ко­лец П. слу­жит осо­бо твёр­дая под­шип­ни­ко­вая сталь, а в по­след­нее вре­мя те­ла ка­че­ния из­го­тов­ля­ют из сверх­твёр­дой ке­ра­ми­ки – нит­ри­да крем­ния, по­зво­ляю­ще­го зна­чи­тель­но по­вы­сить час­то­ту вра­ще­ния и дол­го­веч­ность под­шип­ни­ков ка­че­ния.

В П. сколь­же­ния (П. с.) по­верх­но­сти вра­щаю­щей­ся де­та­ли и опо­ры сколь­зят не­по­сред­ст­вен­но друг по дру­гу всу­хую ли­бо со смаз­кой. В пер­вом слу­чае как ми­ни­мум од­на из тру­щих­ся по­верх­но­стей по­кры­та ан­ти­фрик­ци­он­ным ма­те­риа­лом су­хо­го тре­ния – гра­фи­том, ди­суль­фи­дом мо­либ­де­на, теф­ло­ном и др., а дру­гая вы­пол­не­на с дос­та­точ­ной твёр­до­стью и чис­то­той об­ра­бот­ки. Та­кие П. с. ча­ще все­го ис­поль­зу­ют­ся там, где смаз­ка по тем или иным при­чи­нам не­воз­мож­на, напр. в вы­со­ком ва­куу­ме, где она ис­па­ря­ет­ся. При на­ли­чии смаз­ки П. с. мо­жет ра­бо­тать в ре­жи­ме как по­лу­жид­ко­ст­но­го, так и жид­ко­ст­но­го тре­ния, в т. н. гид­ро­ди­на­мич. ре­жи­ме. В этом слу­чае мик­ро­не­ров­но­сти тру­щих­ся по­верх­но­стей П. с. раз­де­ле­ны сло­ем смаз­ки (мас­ля­ным кли­ном), ус­той­чи­вым при вы­со­ких от­но­си­тель­ных ско­ро­стях этих по­верх­но­стей. При та­кой смаз­ке не­су­щая спо­соб­ность П. с. мак­си­маль­на, а по­те­ри на тре­ние и из­нос – ми­ни­маль­ны. П. с. при­ме­ня­ют­ся в дви­га­те­лях внутр. сго­ра­ния, в ча­ст­но­сти ав­то­мо­биль­ных. При низ­ких от­но­си­тель­ных ско­ро­стях тру­щих­ся по­верх­но­стей (напр., при пус­ке дви­га­те­лей, ко­гда П. с. ра­бо­та­ет в ре­жи­ме по­лу­жид­ко­ст­но­го тре­ния) мик­ро­не­ров­но­сти тру­щих­ся по­верх­но­стей на­чи­на­ют ка­сать­ся друг дру­га, что вы­зы­ва­ет по­вы­шен­ные тре­ние и из­нос. По­это­му од­на из ра­бо­чих по­верх­но­стей П. с. и при на­ли­чии смаз­ки по­кры­ва­ет­ся ан­ти­фрик­ци­он­ным ма­те­риа­лом – брон­зой, баб­би­том и др.

П. к., в от­ли­чие от П. с., хо­ро­шо пе­ре­но­сят низ­кие час­то­ты вра­ще­ния, ма­ло­чув­ст­ви­тель­ны к смаз­ке, но пло­хо пе­ре­но­сят уда­ры и виб­ра­ции.

Историческая справка

Пер­вая кон­ст­рук­ция, ко­то­рую мож­но счи­тать дей­ст­вую­щим «про­то­ти­пом» П., бы­ла раз­ра­бо­та­на греч. инж. Диа­де­сом ок. 330 до н. э. Это бы­ла го­лов­ка осад­ной выш­ки для раз­ру­ше­ния кре­по­ст­ных стен. Пер­вый ме­тал­лич. П., со­хра­нив­ший­ся до на­ших дней, был по­стро­ен в 1780 в Анг­лии. Он со­сто­ял из двух до­ро­жек ка­че­ния, ме­ж­ду ко­то­ры­ми на­хо­ди­лось 40 чу­гун­ных ша­ров. Изо­бре­те­ние П. при­пи­сы­ва­ют Ф. Во­ну, куз­не­цу из Уэль­са, ко­то­рый в 1794 пер­вым за­па­тен­то­вал кон­ст­рук­цию клас­сич. под­шип­ни­ка.

Впер­вые в ми­ре пром. про­из-во П. бы­ло ор­га­ни­зо­ва­но в 1883 в Гер­ма­нии. При­мер­но в это же вре­мя всту­пи­ли в дей­ст­вие под­шип­ни­ко­вые за­во­ды в США. В Рос­сии пер­вое под­шип­ни­ко­вое пред­при­ятие воз­ник­ло в Мо­ск­ве в 1916, где в не­боль­ших мас­тер­ских про­из­во­ди­лась сбор­ка ша­ри­ко­вых под­шип­ни­ков. По­сле Окт. ре­во­лю­ции 1917 оно пе­ре­да­но (1923) в кон­цес­сию швед. фир­ме «СКФ»; в 1932 по­стро­ен 1-й Гос. под­шип­ни­ко­вый за­вод. Совр. за­во­ды ос­на­ще­ны вы­со­ко­про­из­во­дит. ав­то­ма­ти­зир. обо­ру­до­ва­ни­ем и, как пра­ви­ло, спе­циа­ли­зи­ру­ют­ся на про­из-ве П. оп­ре­де­лён­ной кон­ст­рук­тив­ной но­менк­ла­ту­ры. Наи­бо­лее важ­ным пе­ре­лом­ным мо­мен­том в про­ек­ти­ро­ва­нии под­шип­ни­ко­вых уз­лов ста­ло ис­поль­зо­ва­ние ком­пь­ю­тер­ной тех­ни­ки, по­зво­ляю­щей мо­де­ли­ро­вать под­шип­ни­ко­вые уз­лы. Соз­дан­ные с по­мо­щью ком­пь­ю­тер­ной тех­ни­ки вир­ту­аль­ные П. мо­гут быть тща­тель­но про­ве­ре­ны без не­об­хо­ди­мо­сти при­ве­де­ния в дей­ст­вие це­ло­го тех­но­ло­гич. про­цес­са. Совр. ком­пь­ю­тер­ные про­грам­мы по­зво­ля­ют вве­сти для вир­ту­аль­ных П. и под­шип­ни­ко­вых уз­лов лю­бые па­ра­мет­ры – как внеш­ние, так и внут­рен­ние. Та­ким ме­то­дом был спро­ек­ти­ро­ван мик­ро­под­шип­ник, ис­поль­зуе­мый в жё­ст­ких дис­ках ком­пь­ю­те­ра.