Анализ подшипников качения
Анализ подшипников качения
Подшипник качения , также известный как подшипник качения, является подшипником, который несет нагрузку, помещая элементы качения (такие как шарики или ролики) между двумя кольцами подшипника, называемыми кольцами. Относительное движение дорожек качения приводит к качению элементов качения с очень низким сопротивлением качению и небольшим скольжением.
Преимущество подшипников качения заключается в хорошем соотношении цены, размера, веса, грузоподъемности, долговечности, точности, трения и т. Д. Другие конструкции подшипников часто лучше по одному конкретному признаку, но хуже по большинству других признаков, хотя иногда подшипники с жидкостью могут одновременно превосходить по несущей способности, долговечности, точности, трению, скорости вращения и иногда стоимости. Только подшипники скольжения используются так же широко, как подшипники качения.
Подшипник
Особенно распространенным типом подшипников качения является шариковый подшипник . Подшипник имеет 
внутренние и внешние заезды, между которыми катятся шары. Каждая раса имеет бороздку, обычно имеющую форму, поэтому мяч слегка прилегает. Таким образом, в принципе, мяч касается каждой гонки в очень узкой области. Однако нагрузка на бесконечно малую точку вызовет бесконечно высокое контактное давление. На практике шар слегка деформируется (сглаживается), когда он соприкасается с каждой гонкой, так же, как шина сглаживается, когда он соприкасается с дорогой. Гонка также немного уступает там, где каждый мяч давит на нее. Таким образом, контакт между шариком и кольцом имеет конечный размер и конечное давление. Также обратите внимание, что деформированный шар и дорожка качаются не совсем плавно, потому что разные части шара движутся с разными скоростями, когда он катится. Таким образом, на каждом шаровом / гоночном контакте действуют противоположные силы и скользящие движения. В целом, это вызывает сопротивление подшипника.
Роликовые подшипники
Цилиндрический ролик
Роликовые подшипники - это самый ранний известный тип подшипников качения, датируемый, по крайней мере, 40 г. до н. и более высокое трение при осевых нагрузках. Если внутреннее и внешнее кольца смещены, несущая способность часто быстро падает по сравнению с шарикоподшипником или сферическим роликовым подшипником.
Как и во всех радиальных подшипниках, нагрузка на ролик постоянно распределяется между роликами. Часто только малая половина от общего количества роликов несет значительную часть нагрузки за все время. Анимация справа показывает, как статическая радиальная нагрузка, создаваемая опорными роликами при вращении внутреннего кольца.
Сферический ролик
Сферические роликоподшипники имеют наружное кольцо с внутренней сферической формой. Ролики толще внутри и тоньше на концах. Таким образом, сферические роликоподшипники могут выдерживать статическое и динамическое смещение. Однако сферические ролики сложны в изготовлении и, следовательно, дороги, и подшипники имеют более высокое трение, чем цилиндрический или конический роликовый подшипник, поскольку между элементами качения и кольцами будет определенное количество скольжения.
Зубчатый подшипник
Подшипник зубчатого колеса соединяется с эпициклическим зубчатым колесом. Каждый его элемент представлен концентрическим чередованием роликов и зубчатых колес с равенством диаметра (-ов) ролика (-ов) и диаметра (-ов) шагового колеса. Ширина сопряженных роликов и зубчатых колес в парах одинакова. Зацепление происходит в елочку или с наклонным торцом, чтобы обеспечить эффективный осевой контакт качения. Недостатком этого подшипника является сложность изготовления. В зубчатых подшипниках могут быть использованы, например, эффективная поворотная подвеска, кинематически упрощенный механизм планетарной передачи, измерительные приборы и часы.
Конический ролик
Конические роликоподшипники используют конические ролики, которые работают на конических дорожках. Большинство роликовых подшипников воспринимают только радиальные или осевые нагрузки, но конические роликоподшипники выдерживают как радиальные, так и осевые нагрузки и, как правило, могут выдерживать более высокие нагрузки, чем шарикоподшипники, из-за большой площади контакта. Конические роликовые подшипники используются, например, в качестве колесных подшипников большинства колесных наземных транспортных средств. Недостатками этого подшипника является то, что из-за сложности изготовления конические роликоподшипники обычно более дороги, чем шарикоподшипники; и, кроме того, при больших нагрузках ролик с роликами похож на клин, а нагрузки на подшипники стремятся вытолкнуть ролик, а сила от втулки, которая удерживает ролик в подшипнике, увеличивает трение подшипника по сравнению с шарикоподшипниками.
Игольчатый ролик
Игольчатые роликоподшипники используют очень длинные и тонкие цилиндры. Часто концы роликов сужаются к точкам, и они используются для удержания роликов в плену, или они могут быть полусферическими и не захватывать, но удерживаться самим валом или подобным устройством. Поскольку ролики тонкие, наружный диаметр подшипника лишь немного больше, чем отверстие в середине. Однако ролики малого диаметра должны резко изгибаться там, где они соприкасаются с дорожками качения, и, таким образом, подшипник устает относительно быстро.
