Подшипники предназначены для поддержания вращающихся валов и осей в пространстве и восприятия действующих на них нагрузок. Подшипники могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей, например сателлиты планетарных механизмов.
Подшипники качения состоят из следующих деталей:
· наружного и внутреннего колец с дорожками качения;
· тел качения;
· сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.
Для разделения шариков обычно используют штампованный сепаратор змейковой конструкции. При высоких частотах вращения используют подшипники с массивными клепаными сепараторами из латуни, бронзы, текстолита и др.
В совмещенных опорах одно или оба кольца могут отсутствовать: в данном случае тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса. Может отсутствовать также сепаратор (в игольчатых подшипниках).
Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Приведенный коэффициент трения качения близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения (
).
Достоинства подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения в том, что:
· упрощается система смазки и обслуживание подшипника, уменьшается расход смазочных материалов;
· уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке, например, в период пуска, при резких изменениях нагрузок и скоростей;
· у них меньше моменты сил трения и теплообразование; малая зависимость моментов сил трения от скорости, значительно меньшие пусковые моменты (до 5…10 раз);
· на их изготовление меньше расходуется цветных материалов;
· предъявляются меньшие требования к материалу и термической обработке валов;
· конструкция подшипников качения позволяет изготавливать их в массовом количестве как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость машин и механизмов.
Недостатками подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения являются:
· отсутствие разъемных конструкций;
· повышенные радиальные габариты;
· высокие контактные напряжения и, соответственно, ограниченный срок службы;
· ограниченная быстроходность, связанная с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и т.д.);
· низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при роботе в агрессивных средах, например в воде;
· меньшая способность демпфировать колебания, повышенный шум при высоких частотах вращения.