Подшипники из чего делают: Материал изготовления подшипников | Полезные статьи

Подшипники как это делают| Статьи на Podsnab

По своей конструкции импортные подшипники представляют собой функциональный узел, что крайне необходим для поддержки и направления оси и вала, что постоянно вращается. Подшипниковый узел применяют для того, чтобы уменьшить процесс трения между движущимися деталями рабочего механизма. То же самое касается и неподвижных частей конструкции.

За счет шарикоподшипников удается уменьшить возможные потери рабочей энергии, устранить нагрев и свести к минимуму износ всех рабочих запчастей. Это положительно сказывается на процессе эксплуатации всего оборудования.

Производством подшипниковых узлов занимаются такие популярные компании-производители:
• SKF – шведская промышленная группа, которая осуществляет поставки своей продукции в 130 стран мира;
• TIMKEN – популярный американский концерн, что занимается сборкой шариковых изделий;
• FAG – производитель узлов из Германии;
• NSK, NTN и Koyo – три главных производителя из Японии;
• Kinex – известный словацкий концерн;
• SNR – ведущий французский производитель, что считается одним из самых крупных европейских поставщиков.

Чтобы разобраться с тем, как делают шариковые подшипники вместе с необходимым набором шариков, важно детально ознакомиться с каждым этапом производства. Компании применяют необычные техники и качественные материалы, строго соблюдая технологический процесс и нормы.

Особенности производства

Изготовление подшипников качения подразумевает использование определенных марок стали. Этого требует установленный ГОСТ на подшипники. К примеру, для производства набора колец и тел качения рекомендуется подбирать сталь, что выполнена из железа. Для сепараторов, наоборот, используют более тяжелые виды материалов или сплавы – из тяжелых и легких металлов (это может быть чугун, латунь, алюминий или бронза).

На сегодняшний день в продаже предложена различная маркировка подшипников, каждый из которых отличается определенными технологическими процессами. Несмотря на конкретные модели и специфику их разработки, чтобы в дальнейшем узлы могли качественно работать, они подвергаются токарной обработке. Затем, производители используют обработку под большим давлением, термическую обработку, шлифовку и только после этого – начинают собирать готовую продукцию.

Процесс производства колец

Разбираясь с тем, как собрать подшипник, важно начать свое знакомство с процесса производства колец. Такая процедура отличается поэтапным выполнением всей работы, что позволяет производителю не упустить важные моменты:
1. Необходимо подготовить заготовки, что производят из труб и прутков, выполненных из металла с антикоррозийными свойствами. Для этого важно учитывать заранее выбранный диаметр.
2. Первый этап обработки осуществляется посредством вальцевания и давления.
3. Далее, мастера выполняют токарные процессы, что позволяет нарезать кольца и произвести стандартную процедуру обработки их поверхности.
4. Затем, происходит нагрев деталей до температуры +850 градусов, а после – мгновенное охлаждение до +40 градусов.
5. Отпуск конструкций осуществляется при соблюдении температурного режима +170 градусов.

На заключительных этапах происходит шлифовка всех торцевых поверхностей, шлифовка внутри и снаружи, а также обработка дорожек качения. Посмотреть весь процесс можно на видео в интернете. Там также будет представлена окончательная шлифовка дорожек качения до необходимых показателей шероховатости.

Изготовление тел качения и сепараторов

Тела качения изготавливают с применением стальной проволоки соответствующего диметра, которую нарезают для будущих заготовок. Полученные детали в обязательном порядке проходят обработку под специальным прессом, чтобы придать им шарообразной формы. Далее, запчасти поддаются обработке сильным давлением, что позволяет достичь необходимого припуска – 100 мкм. Затем, происходит термообработка по той же схеме, что и для набора колец. На заключительном этапе проводится шлифовка и полировка готового изделия.

Чтобы понять, как делают подшипники качения для различных машин, для начала следует ознакомиться с процедурой создания сепараторов:
• Далеко не все модели сепараторов имеют малый вес – все зависит от определенных подшипниковых узлов, для которых они изготавливаются. Чаще всего разработчики применяют в качестве заготовки стальные листы.
• Далее, в листе делают специальные отверстия – их размер должен соответствовать размеру уже готовых тел качения.
• На третьем этапе производится сначала черновая, а затем чистовая штамповка будущих деталей. Это потребуется для того, чтобы сепараторы получили необходимую форму.

Для заклепок нужно будет проделать специальные отверстия. Проводится заключительная обработка выполненных отверстий. После этого можно приступать к следующему финишному этапу – сборка будущей конструкции.

Процесс сборки

Сборка начинается с того, что мастера вставляют внутреннее кольцо в наружное, а между ними фиксируют готовые тела качения. После этого в нескольких участках, используя заклепки, нужно установить сепаратор. Перед продажей все модели проходят тщательную проверку на работоспособность, выполняется маркировка и смазка продукта.

Подходящую модель подбирают с учетом некоторых параметров. Выбрать подшипник по размерам онлайн можно на сайте, воспользовавшись специальной схемой поиска.

Поделитесь в соц. сетях

Японские инженеры изобрели подшипники, не требующие смазки / Хабр

SLY_G
23 мая 2015 в 19:45

Научно-популярное Физика

Обычный подшипник

Японские инженеры из компании Coo Space придумали, как можно снизить трение в подшипниках качения и избавиться от необходимости периодически их смазывать. Им удалось исключить из конструкции сепаратор путём нехитрых модификаций внешнего кольца подшипника.

Подшипники качения изобрели очень давно. Ошибочно первый опыт использования тел качения для уменьшения трения приписывают древним египтянам. На самом деле, самый ранний экземпляр подшипника относится к римскому вращающемуся столу, датируемому 40 годом до Н.Э. Леонардо Да Винчи (куда же без него) использовал их в чертежах своего вертолёта около 1500 года. А первый вариант подшипников с сепаратором предложил в 17-м веке Галилей.

Сейчас подшипники можно найти в подавляющем большинстве механизмов. От роликов и велосипеда до мотоцикла, от автомобиля до вертолёта, от жёстких дисков до вентиляторов. Лучшего способа снизить трение вращения пока не придумали – если не считать экзотической, сложной и дорогой магнитной подвески.

Шарики между кольцами обычного подшипника используются для того, чтобы снизить трение между движущимися частями. Но если использовать шарики без сепаратора, они будут догонять и тереться друг об друга, что наоборот приведёт к повышенному трению. А сепаратор тоже вносит свою лепту в сопротивление качению. В результате, любые подшипники требуют смазки, а редкие подшипники без сепараторов ограничены в скорости вращения ввиду повышенного истирания.

Однажды японские изобретатели налили себе крепкого зелёного чаю и задумались. Если проблема только в том, что шарики трутся друг об друга, нельзя ли сделать так, чтоб они не встречались? Оказалось – можно.

Принцип действия

Если сделать во внешнем кольце углубления, то шарики, проходя эти выемки, будут замедляться, а затем – ускоряться. В результате такого «рваного» ритма шарики не догоняют и не трутся друг об друга. И такой конструкции не требуется ни сепаратор, ни смазка. Назвали её Autonomus Decentralized Bearing (автономные децентрализованные подшипники).

И кружит, и кружит, и кружит

Пока компания успешно делает прототипы и уже получает заказы с разных концов света на свои чудо-подшипники. Снижение трения на порядок и устранение необходимости периодического обслуживания увеличит энергоэффективность и снизит себестоимость будущих механизмов.

Теги:

• подшипник
• смазка
• трение

Хабы:

• Научно-популярное
• Физика

Всего голосов 60: ↑53 и ↓7 +46

Просмотры

52K

Комментарии
45

Вячеслав Голованов
@SLY_G

Научпоп. Проповедую в храме науки.

Сайт

Сайт

Сайт

Twitter

ВКонтакте

Комментарии
Комментарии 45

Материалы, используемые в подшипниках — Matmatch

Одной из основных проблем при работе с динамическими машинами является трение . Повышенное трение приводит к замедлению процесса и неэффективной работе. Это также может привести к повреждению машины в результате частого контакта металлических поверхностей.

Трение можно устранить с помощью смазочных материалов , но даже смазочные материалы не являются очень эффективным решением. Подходящая смазка должна использоваться для определенного применения, иначе она просто не будет эффективной. Кроме того, смазочные материалы требуют частой замены, а их утилизация должна производиться надлежащим образом во избежание загрязнения окружающей среды. Эти недостатки преодолены другой альтернативой — подшипники .

Подшипники представляют собой механические узлы, которые позволяют машинам эффективно и легко переносить тяжелые грузы и двигаться с чрезвычайно высокой скоростью при прямолинейном или вращательном движении, уменьшая при этом трение. Практически во всех устройствах с движущимися частями используется один или несколько подшипников. Они играют ключевую роль почти во всех системах, от потолочных вентиляторов до автомобилей и промышленного оборудования [1].

В подшипниковой промышленности используются различные материалы для изготовления различных компонентов подшипников. Эти подшипниковые материалы подвергаются различной термообработке и процессам для достижения желаемых свойств, чтобы максимально увеличить срок службы и производительность подшипника.

Здесь вы узнаете: 

• Различные типы подшипников
• Наиболее распространенные материалы, используемые в подшипниках и компонентах подшипников 
• Типичные области применения подшипниковых материалов и факторы, учитываемые при выборе правильного материала 

Типы подшипников

Ниже перечислены некоторые наиболее часто используемые подшипники, каждый из которых используется для своих целей [2].

Металлические материалы, используемые в подшипниках

Хромистая сталь SAE 52100

Роликовые, шариковые и конические роликоподшипники обычно изготавливаются из хромированной подшипниковой стали SAE 52100. Этот материал имеет превосходную износостойкость и твердость по Роквеллу около 64 HRC. Подшипники из хромистой стали могут работать при температурах до 120°С, а при термической обработке доходят до 220°С. Однако одним из недостатков подшипников из хромистой стали является низкое содержание хрома .0014, что делает их подверженными коррозии [3].

Нержавеющая сталь AISI 440C

Подшипники из нержавеющей стали имеют более высокое содержание хрома (до 18%), что делает их более стойкими к коррозии, чем SAE 52100. Они могут работать при температурах до 250°C, но имеют низкую твердость и общую несущую способность, а также имеют более высокую стоимость производства [3].

AISI 440C — это высокоуглеродистая нержавеющая сталь, используемая в подшипниках качения (шариковых или роликовых). Он широко используется в агрессивных средах и в приложениях, где коррозионная стойкость важнее грузоподъемности, например, в шарикоподшипниках для приборов [4].

Химический состав подшипниковой стали [3]

AISI 440C может подвергаться термообработке и закалке до твердости 60 HRC. Его главный недостаток — более короткая усталостная долговечность по сравнению с SAE 52100. Однако в некоторых применениях сочетаются свойства высокой усталости и коррозионной стойкости за счет использования хромированных подшипников , изготовленных из стали стандарта SAE 52100 [4].

Другие металлические материалы, используемые в подшипниках, включают [1], [4]: ​​

• Металлический баббит (баббит на основе олова и баббит на основе свинца)
• Бронза
• Медно-свинцовые сплавы
• Чугун
• Алюминиевые сплавы
• Серебро

Неметаллические материалы, используемые в подшипниках

Неметаллические материалы подшипников обладают рядом свойств, подходящих для большого количества применений. Они обычно используются в приложениях с низким значением PV (давление-скорость) из-за их относительно более низкой теплопроводности по сравнению с металлами, в дополнение к удовлетворению требований к самосмазыванию, низкой стоимости, химической стойкости и стабильности при высоких температурах. Неметаллические материалы подшипников можно разделить на пластмассы, керамику, резину, углеродный графит и другие материалы. Вот некоторые из часто используемых материалов.

Нейлон

Нейлон представляет собой полиамид, кристаллический материал, широко используемый в материалах подшипников в качестве спеченного слоя внутри металлической втулки или втулки, отлитой под давлением. Он обладает превосходной ударной вязкостью, износостойкостью, усталостной и химической стойкостью. Нейлоновые подшипники обычно используются в малонагруженных устройствах, таких как бытовая техника [4]. Нейлон, наполненный MoS ₂ , в частности, обладает улучшенными смазывающими свойствами и хорошо подходит для подшипников.

Фенольные материалы 

Фенольные материалы обычно используются для сепараторов высокоскоростных шарикоподшипников, таких как шпиндели станков. Они хорошо устойчивы к воде, кислым и щелочным растворам. Однако они имеют низкую теплопроводность и склонны к расширению, что делает их менее желательными в приложениях с высокой скоростью нагрузки [4]. Они используются в качестве замены металлических подшипников в электрических распределительных устройствах, подшипниках гидротурбин и подшипниках гребных валов судов. Хотя фенольные сепараторы обладают высокой прочностью и малым весом, они дороги в производстве, поэтому вместо них часто используют пластмассы [5].

Нитриловый каучук

Буна или нитриловый каучук — один из наиболее распространенных материалов для уплотнений подшипников. Он устойчив ко многим химическим веществам и может использоваться в широком диапазоне температур. Он также имеет хорошие механические свойства и дешев в производстве. Уплотнения подшипников также могут быть изготовлены из силикона и витона. Однако они используются только тогда, когда конкретное приложение требует их уникальных свойств из-за их высокой стоимости [5].

Тефлон

Политетрафторэтилен (ПТФЭ), широко известный как тефлон, представляет собой термопластичный полимерный материал, чья высокая химическая инертность, самосмазывающиеся свойства и низкий коэффициент трения делают его подходящим материалом для сепараторов подшипников качения, цапф и подшипников скольжения. подшипники, в том числе. Тефлон — мягкий материал с низким сопротивлением износу и ползучести, но его можно улучшить в тысячу раз за счет включения добавок, таких как волокна или частицы более твердых материалов [4].

Конструктивные свойства подшипников из неметаллических материалов [4]

Выбор подшипниковых материалов

Не существует идеальных подшипниковых материалов — они могут быть изготовлены из пластика, металла или композитных материалов в зависимости от типа подшипника, области применения, скорости, нагрузки и условий эксплуатации. Способ смазки также является ключевым фактором. Очень важно учитывать, что материал подшипника является лишь одной из деталей в процессе выбора подшипника, и даже самые дорогие подшипники не могут гарантировать успешную работу, если игнорируются другие принципы проектирования [4].

С точки зрения требований к применению материал подшипника должен удовлетворять балансу между двумя противоположными требованиями. Во-первых, используемый металл должен быть достаточно твердым и прочным, чтобы предотвратить такие проблемы, как ползучесть, и должен иметь соответствующий уровень усталостной прочности и ударопрочности. С другой стороны, матрица должна быть достаточно мягкой и пластичной , чтобы соответствовать механической обработке. При выборе материала следует учитывать следующие характеристики [4]: ​​

• Коррозионная стойкость
• Стойкость к схватыванию
• Сопротивление усталости
• Возможность встраивания
• Совместимость
• Пористость
• Коэффициент трения
• Коэффициент теплового расширения
• Теплопроводность
• Прочность на сжатие
• Стоимость

[1] Н.К. Джа, «Подшипники и экологическая инженерия», «Зеленое проектирование и производство для обеспечения устойчивого развития» , Бока-Ратон: CRC Press, 2015.

[2] К. Найс, «Как работают подшипники», без даты, доступно [в сети]: https: //science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/bearing3.htm [Проверено 14.11.2019]

[3] Р.К. Упадхьяй и Л.А. Кумарасвамидхас, «Проблемы отказа подшипников и меры по их устранению с помощью инженерии поверхности», В А. С.Х. Махлуф и М. Алиофхазраи (ред.), Справочник по анализу отказов материалов с примерами из строительной отрасли , Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн, 2018.

[4] А. Харной, «Выбор и проектирование подшипников качения». ”, Проектирование подшипников в машиностроении: инженерная трибология и смазка , Нью-Йорк: Марсель Деккер, 2002.

[5] «Материалы подшипников — керамика, хромированная сталь, нержавеющая сталь и пластмасса», без даты, доступно [в сети]: https://www.astbearings.com/bearing-materials.html [Проверено 14.11.2019]

Какие материалы используются для изготовления шарикоподшипников? – Блог igus

Подшипники скольжения

Патрик Чайя | 26. март 2020 г.

Материал для шарикоподшипников качения широко варьируется и всегда в первую очередь ориентирован на материалы колец. Это обеспечивает согласованное взаимодействие сепаратора, внутреннего и наружного колец в системе. Это особенно важно, когда применяется нагрев или охлаждение подшипников. Важно, чтобы ходовые качества шарикоподшипников всегда были хорошими. Наиболее распространенные материалы для мячей перечислены ниже в зависимости от материала кольца.

Шарики для металлических шарикоподшипников:

Сталь для подшипников качения 1.3505/100Cr6

Для этих шарикоподшипников часто используются шарики из закаленной стали. Наиболее часто используемым материалом является хромистая сталь с примерно 1% углерода и 1,5% хрома. Свойства стальных шариков из мартенситной хромистой стали делают их особенно подходящими для производства шарикоподшипников, поскольку из них получаются стабильные компоненты, которые являются прочными и убедительно долговечными при непрерывной эксплуатации. Шарики из роликоподшипниковой стали прочный и прочный . Подверженность коррозии, как правило, низкая, поэтому цилиндрические ролики и игольчатые ролики изготавливаются из этого материала. Но без смазки не обойтись.

Шарики для пластмассовых шарикоподшипников

Нержавеющая сталь 1.4401 и 14401 (SS316L)

Для пластмассовых шарикоподшипников обычно используются незакаленные шарики из нержавеющей стали. Они исключительно устойчивы к коррозии, а также очень устойчивы к соленой воде и щелочам. Для пластмассовых шарикоподшипников нет необходимости использовать закаленные шарики. Максимально допустимая нагрузка уже ограничена пределами материала пластиковых колец. Шарики из нержавеющей стали стоят меньше, чем стеклянные.

Шарики шарикоподшипника из нержавеющей стали для полимерных шарикоподшипников xiros

Известково-натриевое стекло

Стеклянные шарики используются , когда и безметалловый шарикоподшипник необходим или выполняются требования по химической стойкости высокая. Известково-натриевое стекло используется для изготовления бутылок, стаканов и листового стекла, а также в качестве материала для шарикоподшипников. Он имеет хорошие химические свойства подходит для шарикоподшипников, которые обычно 0013 подвергается кратковременному химическому воздействию , но не сильному термическому воздействию. Его светло-зеленый цвет также дал ему название лимонное стекло .

Боросиликатное стекло

Этот тип стекла намного дороже известково-натриевого стекла . Боросиликатное стекло даже более химически стойкое, чем известково-натриевое стекло, а это означает, что оно используется в приложениях, связанных с сильными кислотами .

Другие преимущества:

• Очень хорошая термостойкость и устойчивость к изменениям температуры
• Механическая стабильность
• Низкий коэффициент линейного расширения

Этот тип прозрачный и прозрачный.

Шарики для керамических шарикоподшипников:

Оксид алюминия Al2O3

Керамические шарики из оксида алюминия, также известные как оксидная керамика, имеют поликристаллическую структуру. Свойства легких шариков включают хорошую коррозионную стойкость, стойкость к истиранию и термостойкость. Несмотря на такие влияния, как вода, растворы солей и некоторые кислоты , они чрезвычайно устойчивы к коррозии. Важно избегать контакта с плавиковой кислотой, соляной кислотой, теплой серной кислотой и сильными щелочными растворами. Также известно, что они являются самосмазывающимися и электроизолирующими. Шарики из оксида алюминия Al2O3 имеют цвет от белого до цвета слоновой кости и производятся в соответствии со стандартом ASTM F 2094, класс II/III.

нитрид кремния Si3N4

Шарики , изготовленные из керамического материала нитрида кремния , легкие , но обладают большой прочностью и выдающейся устойчивостью к коррозии . Только некоторые кислоты и щелочные растворы вызывают коррозию. Материал имеет изоляционный эффект . Шарики также являются самосмазывающимися и обладают большой устойчивостью к температурным колебаниям, что заметно влияет на итоговую прибыль.