Что такое подшипник
Подшипник — это воспринимающий разнонаправленные нагрузки элемент, который предназначен для фиксации валов/осей и снижения трения при их вращении. Прямая расшифровка слова «подшипник» дает нечто вроде упорной площадки, на которой вращается ось.
Для чего нужны подшипники
Подшипники служат для уменьшения износа деталей и улучшения эффективности того или иного узла. В автомобиле подшипники используются:
- В различных вращающихся узлах двигателя (коленчатый вал, распредвалы, турбокомпрессоры, механические нагнетатели, помпа системы охлаждения, масляный насос), коробки передач, раздаточной коробки, фрикционной муфты трансмиссии.
- В ступицах колес.
- В рулевом механизме, включая помпу гидроусилителя.
- В генераторе и стартере.
Виды подшипников
По типу трения подшипники разделяются на несколько видов.
Подшипник скольжения
В подшипниках скольжения (вкладышах) опорная поверхность оси/вала скользит по рабочей поверхности подшипника. К плюсам подшипников скольжения относятся:
- простота конструкции;
- малые радиальные размеры;
- надежность;
- способность выдерживать высокие скорости вращения, что позволяет использовать такие подшипники, например на валах турбокомпрессоров, которые раскручиваются до 200 тыс. оборотов в минуту;
- возможность установки на валах, где подшипник должен быть разъемным. Это случай коленчатого вала ДВС;
- возможность точной регулировки зазора и, следовательно, точной установки вала.
К минусам подшипников скольжения относятся:
- высокие потери на трение и, следовательно, снижение эффективности работы узла;
- дороговизна материалов для изготовления;
- потребность в непрерывном смазывании;
- неравномерность износа подшипника и контактирующей с ним части вала.
Подшипник качения
В таких подшипниках используется трение качения, возникающее при установке шариков или роликов различного диаметра между подвижным и неподвижным кольцами подшипника. К плюсам подшипников качения относятся:
- компактные габариты в направлении продольной оси;
- дешевизна за счет отсутствия в конструкции элементов из цветных металлов;
- отсутствие необходимости постоянной подачи смазки;
- меньшие, чем у подшипников качения, потери на трение и, следовательно, повышенная эффективность работы узла;
- простота обслуживания и замены.
К минусам подшипников качения относятся:
- ограниченная устойчивость к повышенным нагрузкам и скоростям вращения;
- значительные размеры в радиальном направлении, за исключением так называемых игольчатых подшипников;
- повышенные требования к точности установки;
- шум при работе из-за отклонений параметров составляющих элементов;
- высокая стоимость при мелкосерийном производстве подшипников со специфическими параметрами.
Устройство подшипника
Конструкция подшипников разных видов и их характеристики существенно различаются.
Подшипники скольжения
Подшипники скольжения представляют собой вкладыш или втулку, которые часто выполняются из различных сплавов меди. Между валом и подшипником скольжения выдерживается определенный зазор, в который подается масло.
Подшипники качения
В общем виде элементами подшипников качения являются:
- внутреннее и наружное кольцо с желобами (беговыми дорожками) на обращенных друг к другу боковых поверхностях;
- тела качения (шарики или ролики различного диаметра), перемещающиеся по беговым дорожкам. В подшипниках, испытывающих повышенные нагрузки тела качения располагаются в два ряда и более;
- штампованные, механически обработанные стальные или латунные сепараторы, в которые заключены тела качения. В ряде случаев используются и пластиковые сепараторы;
- смазка с оптимальными для данного подшипника характеристиками вязкости и диапазоном рабочих температур для снижения трения внутри элемента и отвода тепла;
- крышки (пыльники) из металла, резины или пластмассы для предотвращения попадания внутрь подшипника загрязнений и влаги.
Подшипники качения подразделяют и по направлению воспринимаемых нагрузок:
- шарикоподшипники наиболее «гибкие». Они могут выпускаться в вариантах, которые воспринимают преимущественно радиальные или осевые силы, а также их комбинацию;
- роликовые цилиндрические подшипники способны выдерживать высокие (до 2 раз больше, чем у аналогичных по размерам шарикоподшипников) радиальные нагрузки при отсутствии осевых;
- роликовые конические подшипники воспринимают комбинированные нагрузки.
Обслуживание подшипников
Срок службы подшипников зависит от их качества, условий эксплуатации и точности регулировки, например, схода-развала, а также балансировки колес. В результате ресурс подшипников (даже если не брать аварийные случаи) может сильно различаться — всего от нескольких десятков тысяч километров до 150 тыс. км и более.
Ускоренный износ подшипников связан прежде всего с недостатком смазки внутри них или ее загрязнением, а в случае с подшипниками скольжения на валу турбокомпрессора — закоксовыванием моторного масла, не успевшего достаточно охладиться до отключения ДВС.
