Шарнирные подшипники Ш, ШС, ШМ, ШСП, ШСЛ

Шарнирные подшипники Ш, ШС, ШМ, ШСП, ШСЛ и другие

Шарнирные подшипники применяют в узлах, где соединение должно воспринимать значительную нагрузку и одновременно компенсировать перекос вала, несоосность посадочных мест или качательное движение деталей. В отличие от обычных шариковых и роликовых подшипников, здесь нет тел качения: внутреннее кольцо со сферической наружной поверхностью скользит по соответствующей поверхности наружного кольца.

Такая конструкция хорошо работает при невысоких скоростях, возвратно-поступательном движении, поворотах на ограниченный угол и статических нагрузках. Шарнирные подшипники устанавливают в гидроцилиндрах, рычажных механизмах, подвесках, приводах, шарнирных соединениях станков, прессов, сельскохозяйственной и специальной техники.

В каталоге «ПМ Техно» представлены подшипники серий Ш, ШС, ШМ, ШСП, ШСЛ, а также модификации с префиксами размерных серий и дополнительными обозначениями. Для правильного выбора важно учитывать не только диаметр отверстия, но и конструкцию колец, способ смазывания, размеры посадочных мест, характер нагрузки и условия эксплуатации.

Как устроен шарнирный подшипник

Основными элементами являются:

• внутреннее кольцо с цилиндрическим отверстием под вал, палец или ось;
• наружное кольцо, которое устанавливается в корпус;
• сферическая пара скольжения, позволяющая внутреннему кольцу поворачиваться и отклоняться относительно наружного;
• отверстия и канавки для смазки, если они предусмотрены конкретным исполнением;
• уплотнения или защитные элементы — у отдельных импортных и специальных модификаций.

Сферическая форма рабочих поверхностей позволяет соединению самоустанавливаться. Подшипник компенсирует монтажную несоосность и деформацию конструкции под нагрузкой. Однако он не исправляет ошибки проектирования без ограничений: допустимый угол перекоса всегда определяется геометрией конкретной модели, шириной колец, соседними деталями и наличием уплотнений.

Большинство стандартных шарнирных подшипников рассчитано прежде всего на радиальную нагрузку. Осевое усилие они могут воспринимать только в ограниченном объеме. Если в механизме действует значительная постоянная осевая или комбинированная нагрузка, модель необходимо подбирать по каталожным коэффициентам производителя, а не только по диаметру и статической грузоподъемности.

Расшифровка обозначений Ш, ШС, ШСП и ШСЛ

Маркировка российских шарнирных подшипников связана с их конструктивным исполнением. При этом обозначения могут зависеть от стандарта, года выпуска и технической документации производителя. Поэтому приведенную ниже расшифровку следует использовать для предварительного выбора, а окончательную взаимозаменяемость проверять по чертежу.

Основные исполнения

• Ш — базовый шарнирный подшипник, как правило, без специальных отверстий и канавок для подачи смазки.
• ШМ — компактное исполнение соответствующей размерной серии. Буква «М» не означает автоматически необслуживаемую конструкцию: способ смазывания нужно уточнять по паспорту изделия.
• ШС — исполнение с элементами подвода и распределения смазки, предусмотренными преимущественно во внутреннем кольце.
• ШП — модификация, в которой система подачи смазки связана преимущественно с наружным кольцом.
• ШСП — подшипник с отверстиями и канавками для смазывания в обоих кольцах либо с расширенной системой подвода смазочного материала.
• ШСЛ — исполнение с конструктивно разрезным или расколотым наружным кольцом и системой смазывания, соответствующей данной серии.
• 2ШС, 6ШСЛ, 8ШС и аналогичные обозначения — варианты определенной размерной или конструктивной серии. Цифра перед буквами обычно не обозначает количество подшипников.
• К, К1 и другие суффиксы — конструктивные модификации. Они могут указывать на отличия в размерах колец, форме канавок, рабочей паре или другом элементе конструкции. Точное значение необходимо проверять по стандарту и чертежу производителя.

Число после буквенного обозначения чаще всего связано с номинальным диаметром отверстия. Например, у ШСП25 диаметр отверстия обычно составляет 25 мм. Но выбирать замену только по этому числу нельзя: модели с одинаковым отверстием могут различаться наружным диаметром, шириной внутреннего и наружного колец, допустимым углом перекоса и грузоподъемностью.

Российские и международные обозначения

В продаже встречаются как отечественные маркировки, так и международные обозначения вида GE25ES, GE30ES, GI60ES, GEWCN55 и другие. Соответствие, указанное рядом с товаром, облегчает поиск аналога, но не всегда означает абсолютную взаимозаменяемость.

При сопоставлении российского и импортного подшипника нужно проверить:

1. диаметр отверстия d;
2. наружный диаметр D;
3. ширину внутреннего кольца B;
4. ширину наружного кольца C;
5. ширину и величину выступания внутреннего кольца;
6. допустимый угол перекоса;
7. материал пары скольжения;
8. наличие смазочных отверстий и канавок;
9. наличие уплотнений;
10. динамическую и статическую грузоподъемность.

В международной маркировке часто встречаются следующие элементы:

• GE — радиальный шарнирный подшипник стандартной конструкции;
• GEW — исполнение с увеличенной шириной внутреннего кольца;
• GI — конструкция с удлиненным внутренним кольцом, конкретные размеры которой необходимо сверять по каталогу;
• ES — обычно обслуживаемая пара скольжения типа «сталь/сталь»;
• 2RS — двусторонние контактные уплотнения;
• обозначения PTFE, UK, C, TXE и другие могут указывать на необслуживаемую пару скольжения или специальный материал вкладыша.

Одинаковое базовое обозначение у разных производителей не гарантирует одинаковой грузоподъемности, твердости поверхностей, качества уплотнений и температурного диапазона.

Обслуживаемые и необслуживаемые подшипники

По типу рабочей пары шарнирные подшипники можно разделить на две основные группы.

Пара скольжения «сталь/сталь»

Это традиционное решение для тяжелых нагрузок, ударных воздействий и переменных режимов. Рабочие поверхности закалены, обработаны и нуждаются в регулярном смазывании.

Преимущества:

• высокая статическая и динамическая грузоподъемность;
• стойкость к ударам и вибрации;
• пригодность для тяжелых промышленных условий;
• возможность обновлять смазочный материал в процессе эксплуатации.

Недостатки:

• требуется периодическое техническое обслуживание;
• при недостатке смазки быстро растут трение, нагрев и износ;
• открытое исполнение чувствительно к пыли, влаге и абразиву.

Необслуживаемая пара скольжения

В таких подшипниках применяется антифрикционный слой — например, материал на основе PTFE или композитная вставка. Постоянное досмазывание обычно не требуется, а в некоторых конструкциях дополнительная смазка вообще не допускается.

Преимущества:

• минимальное обслуживание;
• стабильный момент трения;
• удобство для труднодоступных узлов;
• отсутствие необходимости прокладывать смазочные каналы.

Ограничения:

• чувствительность антифрикционного слоя к загрязнению и повреждению;
• ограничения по температуре, скорости скольжения и ударным нагрузкам;
• невозможность восстановить рабочий слой простой повторной смазкой.

Нельзя считать необслуживаемый вариант универсально лучшим. Для медленно движущегося тяжело нагруженного шарнира с ударами обслуживаемая пара «сталь/сталь» часто оказывается надежнее. Для чистого механизма с умеренной нагрузкой и затрудненным доступом к точкам обслуживания удобнее подшипник с антифрикционным вкладышем.

Какие нагрузки выдерживает шарнирный подшипник

При выборе рассматривают не одну, а несколько характеристик.

Динамическая грузоподъемность

Она используется при расчете узлов, в которых подшипник регулярно поворачивается или совершает качательные движения. Номинальная динамическая грузоподъемность не является допустимой нагрузкой для любого режима: ресурс зависит от угла и частоты качания, смазки, температуры, загрязнения и материала пары скольжения.

Статическая грузоподъемность

Характеризует способность подшипника воспринимать неподвижную или медленно изменяющуюся нагрузку без недопустимой деформации. Эксплуатировать узел постоянно при нагрузке, равной предельному каталожному значению, обычно нельзя. Требуется коэффициент запаса, особенно при ударах, вибрации, неравномерном распределении усилия и возможной перегрузке.

Радиальная и осевая нагрузка

Шарнирные радиальные подшипники предназначены преимущественно для радиального усилия. Допустимая осевая составляющая обычно заметно меньше. При комбинированной нагрузке рассчитывают эквивалентную нагрузку по коэффициентам изготовителя.

Особого внимания требуют ситуации, когда:

• нагрузка меняет направление;
• возникает удар в крайних положениях механизма;
• шарнир работает с малым углом качания;
• усилие приложено с большим плечом;
• вал или палец прогибается;
• корпус деформируется и обжимает наружное кольцо.

При микроколебаниях нагрузка многократно приходится на небольшой участок сферической поверхности. Из-за этого может развиваться локальный износ, фреттинг-коррозия и выдавливание смазки, даже если средняя скорость движения невелика.

Скорость и характер движения

Шарнирный подшипник скольжения нельзя подбирать по частоте вращения так же, как обычный шариковый подшипник. Для него важны:

• угол качания;
• частота циклов;
• средняя скорость скольжения;
• удельное давление в зоне контакта;
• тепловыделение;
• возможность отвода тепла;
• состояние смазочного слоя.

Чем выше нагрузка, тем ниже обычно должна быть допустимая скорость скольжения. Продолжительное вращение с высокой частотой для большинства стандартных шарнирных подшипников нежелательно. Их основная область — качательное, установочное и медленное вращательное движение.

Если узел совершает полный оборот, необходимо отдельно проверить, допускает ли это производитель. При высокой скорости может потребоваться подшипник качения или специализированная сферическая опора другой конструкции.

Как подобрать шарнирный подшипник по размерам

Для подбора аналога желательно снять размеры старого изделия или посадочных мест точным измерительным инструментом. Основные параметры:

• d — диаметр отверстия;
• D — наружный диаметр;
• B — полная ширина внутреннего кольца;
• C — ширина наружного кольца;
• dk — диаметр сферической поверхности;
• радиусы монтажных фасок;
• расстояние между торцами и расположение смазочных отверстий.

Измерять изношенный подшипник нужно осторожно. Отверстие внутреннего кольца, наружная поверхность и торцы могут иметь выработку или следы коррозии. Если возможно, размеры лучше сверять с чертежом механизма, паспортом оборудования или обозначением на неповрежденной части кольца.

Почему одинакового диаметра отверстия недостаточно

Например, несколько подшипников с отверстием 25 мм могут иметь:

• разный наружный диаметр;
• различную ширину;
• выступающее или симметричное внутреннее кольцо;
• разные канавки для смазки;
• неодинаковую грузоподъемность;
• разный угол перекоса.

Даже если подшипник физически входит в корпус, неправильная ширина кольца может изменить положение рычага, увеличить осевой люфт или привести к контакту с заплечиком вала.

Посадки на вал и в корпус

Посадку выбирают с учетом направления нагрузки и того, какое кольцо перемещается относительно вектора усилия.

Общий принцип:

• кольцо, относительно которого нагрузка «вращается», обычно требует более плотной посадки;
• при неподвижном направлении нагрузки возможна переходная или менее плотная посадка;
• при ударах, вибрации и реверсе риск проворачивания кольца увеличивается;
• чрезмерный натяг способен уменьшить внутренний зазор, деформировать наружное кольцо и повысить момент трения.

Универсальной посадки для всех Ш, ШС и ШСП не существует. Она зависит от материала корпуса, толщины стенки, класса точности, температуры и характера нагружения. Для алюминиевого или тонкостенного корпуса обычно требуется отдельная проверка деформации посадочного места.

Важно предусмотреть правильные заплечики. Они не должны ограничивать допустимый угол перекоса внутреннего кольца. Диаметры упорных торцов и радиусы галтелей сверяют с монтажными размерами подшипника.

Смазывание

Качественная смазка разделяет стальные поверхности, снижает трение, защищает от коррозии и выносит продукты износа из рабочей зоны.

При выборе смазочного материала учитывают:

• нагрузку и скорость скольжения;
• рабочую температуру;
• наличие воды и пыли;
• совместимость с ранее применявшейся смазкой;
• материал уплотнений;
• рекомендации производителя оборудования.

Для тяжелонагруженных соединений часто используют пластичные смазки с противозадирными присадками. Однако конкретный состав и класс вязкости должны соответствовать паспорту подшипника и условиям работы.

Интервал обслуживания сокращают при:

• ударных и переменных нагрузках;
• высокой влажности;
• запыленности;
• повышенной температуре;
• малом угле частого качания;
• попадании моющих растворов или технологических жидкостей.

Свежую смазку желательно подавать до появления чистого материала в зоне выхода, если конструкция узла это допускает. Нельзя создавать избыточное давление, способное выдавить уплотнения. Смешивание несовместимых смазок может привести к разжижению или затвердеванию состава.

Необслуживаемые подшипники с PTFE-вкладышем без прямого разрешения производителя смазывать не следует.

Защита от загрязнения и коррозии

Абразивная пыль, металлическая стружка и песок быстро повреждают сферические поверхности. В открытом исполнении штатных канавок для смазки недостаточно для защиты узла.

При эксплуатации в загрязненной среде желательно предусмотреть:

• защитные манжеты или чехлы;
• лабиринтные уплотнения;
• щитки от прямого попадания стружки;
• регулярную продувку и очистку окружающей зоны;
• более частое обновление смазки.

Для влажных помещений и наружного оборудования важно учитывать коррозионную стойкость колец. Стандартный подшипник из подшипниковой стали не является нержавеющим. Консервационное покрытие защищает изделие при хранении, но не заменяет постоянную защиту в рабочем узле.

Монтаж шарнирных подшипников

Ошибки при установке могут повредить подшипник еще до запуска оборудования.

Основные правила:

1. Проверить вал, палец и отверстие корпуса на овальность, задиры и коррозию.
2. Очистить посадочные поверхности и смазочные каналы.
3. Передавать монтажное усилие только через устанавливаемое кольцо.
4. Не запрессовывать наружное кольцо, прикладывая усилие через внутреннее.
5. Не наносить удары непосредственно по торцам.
6. Использовать оправку с ровной опорной поверхностью.
7. После установки проверить свободу самоустановки и отсутствие закусывания.
8. Совместить смазочное отверстие подшипника с каналом в корпусе.
9. Убедиться, что заплечики, шайбы и стопорные элементы не ограничивают перекос.
10. После сборки обслуживаемый подшипник заполнить рекомендованной смазкой.

При горячей посадке необходимо соблюдать температурные ограничения материала вкладыша и уплотнений. Открытый огонь и локальный перегрев недопустимы. Подшипники с полимерной рабочей поверхностью особенно чувствительны к превышению монтажной температуры.

Типичные ошибки при выборе

На практике преждевременный выход из строя чаще всего связан со следующими причинами:

• подбор только по диаметру отверстия;
• замена ШСП на Ш без проверки системы смазывания;
• использование импортного аналога без сравнения ширины колец;
• установка обслуживаемого подшипника в узел без доступа к пресс-масленке;
• применение необслуживаемой модели при тяжелой ударной нагрузке без расчета;
• недооценка осевой составляющей;
• отсутствие защиты от абразива;
• слишком плотная посадка наружного кольца;
• ограничение угла перекоса соседними деталями;
• редкое смазывание при малых частых колебаниях;
• повторное использование изношенного пальца или деформированного корпуса.

Если старый подшипник быстро вышел из строя, простая установка аналогичного нового изделия может не решить проблему. Нужно проверить соосность, состояние пальца, жесткость корпуса, фактическую нагрузку, смазочные каналы и уплотнения.

Что указать при заказе

Чтобы специалисты «ПМ Техно» могли подобрать шарнирный подшипник или аналог, рекомендуется сообщить:

• полную маркировку со старого изделия;
• производителя, если он известен;
• размеры d × D × B/C;
• радиальную и осевую нагрузку;
• характер движения — статическое, качательное или вращательное;
• угол и частоту качания;
• рабочую температуру;
• наличие ударов и вибрации;
• условия загрязнения и влажности;
• способ подачи смазки;
• необходимость уплотнений;
• количество изделий;
• модель оборудования или чертеж узла.

Фотографии маркировки, посадочного места и самого механизма заметно уменьшают вероятность ошибки. Для ответственных узлов лучше приложить чертеж с допусками и требованиями к материалу пары скольжения.

Купить шарнирные подшипники в «ПМ Техно»

В интернет-магазине «ПМ Техно» можно подобрать и купить шарнирные подшипники Ш, ШС, ШМ, ШСП, ШСЛ, модификации с расширенными внутренними кольцами, а также изделия с российскими и международными обозначениями. В каталоге представлены модели разных типоразмеров для промышленного оборудования, приводов, гидравлических систем и ремонтных работ.

Перед заказом обязательно сравните маркировку и все присоединительные размеры. Если точное обозначение неизвестно, передайте специалистам размеры, фотографию изделия и параметры рабочего узла. Это позволит проверить взаимозаменяемость, подобрать подходящее исполнение по нагрузке и системе смазывания, а также избежать покупки подшипника, который совпадает только по диаметру отверстия.

«ПМ Техно» осуществляет комплектацию заказов и доставку шарнирных подшипников по Москве, регионам России и странам СНГ. Наличие, актуальную цену и срок поставки конкретной модели можно уточнить в карточке товара или у менеджера.