Узел вращения – это важная деталь, обеспечивающая движение при качении или линейном перемещении, она служит опорой или упором для подвижной конструкции. На территории РФ все больше строится заводов-производителей подшипников. Это становится прибыльным делом, так как такие детали применяются во всех отраслях народного хозяйства (тяжелая и легкая промышленность, корабле и автомобилестроение, сельское хозяйство).
Способы и этапы производства
Существует два основных типа: скольжение и качения. Мы рассмотрим изделия из стали, где элементами, облегчающими вращения, являются шарики. Это самый востребованный в настоящее время вид. Они подразделяются на радиальные и упорные. Разница заключается в том, что первые компенсируют нагрузки, направленные перпендикулярно валу, а вторые отвечают за осевое смещение. Деталь состоит из внешней и внутренней обоймы, металлических элементов и устройства, обеспечивающего правильное их распределение по периметру. Для узлов, работающих в условиях повышенного загрязнения, с одной или с обеих сторон устанавливается шайба-пыльник. Она препятствует попаданию извне абразивных частиц и ограничивает пространство, в котором находится смазка. Технология производства подшипников начинается с подготовки необходимого сорта стали. На завод поступает металл определенной марки в виде круглых прутков.
Первоначально рассмотрим вопрос изготовления обойм:
• Круглый прокат нарезается автоматической линией по размерам, необходимым для данного типа. • Прессом в цилиндрической заготовке делается отверстие. В результате получается грубая шайба. • После этого следует процесс раскатки. При этом деталь приобретает параметры и форму, грубо похожее на конечное изделие. • Следующим этапом являются токарные работы. На станке с числовым программным управлением формируется внешняя и боковые поверхности, канавка, по которой будут двигаться элементы качения. • Далее, следует фаза придания заготовке необходимых физических качеств. В большинстве случаев это осуществляется методом закалки. Сначала происходит нагрев до 850 градусов, затем резкое охлаждение до температуры от 40 до 50 °С и отпуск. В специальной камере разогревают деталь до 170 и дают ей медленно остыть. • Доведение до необходимых размеров методом шлифовки. На станках в автоматическом режиме все параметры дорабатываются до точности, соответствующей ГОСТу. • Последний этап – это полировка всех поверхностей до класса четкости 0,06.
Материалы
Важным вопросом для производства является, из какой стали делают обоймы подшипников? Наиболее распространенный материал имеет марку: • ШХ15; • ШХ15СГ; • ШХ20СГ; • ШХ4. Они отличаются содержанием технологических присадок. В состав входит магний, кремний, углерод, хром в размерах до 2 процентов и примеси серы, фосфора, никеля, меди в очень ограниченном количестве. Твердость приобретается методом термической обработки. Для изделий, выдерживающих большие нагрузки, необходимо иметь прочную поверхность соприкосновения и пластичную середину. В этом случае используются стали марки: • 15Г1; • 18ХГТ; • 20Х2Н4А. Плоскости подвергаются цементации. При этом достигается прочность от 59 до 66 HRCэ. Сердцевина остается более мягкой с показателем около 36. Производственный процесс немного отличается от предыдущего. В промышленности требуются узлы для работы в агрессивных средах. Для производства в этом случае применяются стали марок 95Х18Ш и 110Х18МШД. В литейных цехах, в агрегатах термической обработке, нужны продукты из термостойкого материала. В России используют 8Х4В9Ф2Ш и 8Х4М4В2Ф1Ш.
Как делают шарики для подшипников на заводе, видео
Изготовление такого материала является высокоточным производством. Необходимо достичь определенных параметров, при которых трение будет сведено к минимуму. Обычно это является отдельной отраслью, которая обеспечивает элементами качения сборочные цеха. Следует учесть, что материалом становится не только сталь разных марок, но и керамика, Si3N4. Это совершенно иной промышленный цикл. Они применяются в узлах с большими скоростями вращения, потому что обладают меньшей массой, не подвержены деформации при высоких температурах, и пара (сталь, нитрид кремния) имеют лучшие показатели по скольжению.
Технология изготовления шариков для подшипников: • Берется пруток большего диаметра и нарезается цилиндрами необходимой длины. • В холодно-выставочном автомате придается форма шара с характерным пояском. Заготовка имеет размеры, немного превышающие требуемым. Поверхность обладает достаточно грубой конфигурацией. • Следующий этап – это обкатка между двумя вращающимися дисками. Будущий элемент качения приобретает почти идеальную форму с некоторым припуском. • Потом детали обрабатываются в шарошке. При помощи абразивных материалов с поверхности удаляются окалины и заусенцы. • Далее, происходит обкатывание между двумя чугунными планшайбами. При этом достигаются размеры, близкие к требуемым. • Пока мягкие элементы требуют придания твердости. Они подвергаются термической обработке или цементации. Это зависит от того, из какого металла делают подшипники. • Финишным этапом производства является шлифовка. Между двумя дисками непрерывно перекатываются заготовки, автоматически перемешиваясь. На выходе получается продукт, имеющий допуск 10 микрон. При необходимости точность можно поднять еще выше. • Завершающая фаза – промывка специальными растворителями, проверка качества автоматическим способом, при котором происходит выбраковка и сортировка по классу точности. • Изделие упаковывается и маркируется в соответствии с ГОСТом, и отправляется потребителям. Часть товара идет на изготовления узлов качения, а остальное реализуется, как готовый продукт.
Сырье, и как изготавливают шарики для подшипников: видео
Маленькая деталь для всего механизма является одной из самых сложных в технологическом смысле. Ведь добиться гладких, круглых шариков из металлического прутка с точными размерами до сотых долей микрона очень трудно, ведь лишний показатель может негативно сказаться на работе всего механизма. На заводах применяется специальная высококачественная сталь, регламентированная ГОСТом 3722-81: • Хромоуглеродлистая, типа ШХ15. Для показателей с более высокой твердостью используют на заказ ШХ4, ШХ20, 15 Г 1, 12Х18, 95Х18, 18ХГТ, 110Х18, 8Х4М4В2Ф1. • Молибденовая. Применяется для изготовления дроби охотничьего ружья и для шариков специального назначения. К основному компоненту добавляются в маленьких количествах медь, алюминий, латунь, полиамиды, полимеры и металлокерамика. • В последнее время используется новый сплав из синтетического материала – нитрид кремния. Из него выпускают изделия особого назначения, способные самоусиливаться.
Мы определили, из какой стали изготавливают подшипники. Стальные шары идут для производства узлов качения. Отдельно они используются в различных отраслях народного хозяйства. Также они незаменимы в сферах автомобильной, лакокрасочной, оборонной, цементной, кондитерской, химической и сельскохозяйственной промышленностях. Кроме этого, они могут выступать, как отдельные детали для дезодорантов и стержней пишущих ручек. Эти устройства являются неотъемлемой частью в изготовлении колес и роликов для складской техники (гидравлические тележки, рохли), для запчастей и мебельной фурнитуры. В каталоге интернет-магазина «МПласт» можно найти необходимую деталь. Для этого надо войти на сайт и там найти требующееся изделие, а также определиться с ценой и формой оплаты. В узлах, работающих в агрессивной среде, используются шары с высоким содержанием никеля. Из мягкого железа катают экологически чистую дробь (свинец наносит природе больше вреда, чем малоуглеродистая сталь) и омедненные, с диаметром 4,5 для пневматического оружия. Следующим шагом в изготовлении стало создание элементов качения из керамики. Они нашли свое применение в экстремальных условиях эксплуатации (реактивные двигатели, шпиндели в металлообрабатывающих станках, автомобили Формулы 1.
Заводы
В России существуют больше двух десятков больших предприятий, выпускающих такую продукцию. Мы приведем несколько примеров: • ОАО «Московский подшипник». Специализируется на выпуске деталей для метростроя и железной дороги. • ОАО «ГПЗ–2» – старейший завод, работающий с 1916 года. Выпускает огромный перечень изделий небольшого размера от 4 до 6770 грамм. Поставляет продукцию в 50 стран. • Саратовский функционирует с 1941 г. Товаром для потребителей являются шарики. • Самарский «ЗПОН» производит роликовые механизмы разных видов (4000 наименований). Имеет производство оборудования, собственную научно-исследовательскую базу. • Томский «РОЛТОМ» ГПЗ-5. Выпускает механизмы с миниатюрными размерами диаметром от 2мм до больших – 22 см. • Екатеринбургский завод № 6 специализируется на выпуске сферических двухрядных товаров с повышенной радиальной нагрузкой. • Бакинский ГПЗ-7. • Харьковский №8. Диапазон производства изделий от 30 г до 45 кг. • Самарский завод номер 9 выпускает роликовые узлы качения. • ГПЗ-10 г. Ростова-на Дону работает с 1938 года и изготавливает детали для сельскохозяйственной техники, для перерабатывающего оборудования и металлургии. На российский рынок поступает продукция с заводов разных стран. Наибольшей популярностью пользуются подшипники, сделанные: • В Китайской Народной Республике фирмой ААА. Она специализируется на изготовлении деталей для автомобилестроения. • А Индии на концерне ABC Bearings. Компания успешно работает более 50 лет и импортирует свою продукцию в многие страны мира. • В Словакии компанией AKE. Это новая марка не уступает по качеству знаменитым брендам. Каждый год увеличивается ассортимент выпускаемой продукции, которая по стоимости значительно ниже, чем у других импортных аналогов.
Виды
Эти механизмы можно разделить на группы по направлению нагрузки, по элементам, на которые опираются обоймы, по наличию или отсутствию вращающейся проставки и по материалу изготовления.
Из чего состоят, и как делают подшипники скольжения
Изделие бывает радиальным и опорным, с полным или частичным оборотом. В зависимости от условий эксплуатаций оно изготавливается в виде: внешней и внутренней обоймы (нижняя и верхняя), скользящей втулки (шайба), системы смазки (принудительная, естественная, воздушная). Полированные поверхности, за счет смазочного материала или благодаря физическим свойствам прокладок, обеспечивают длительное легкое скольжение. Сырье для изготовления: сталь, чугун, бронза, фторопласт, баббит, алюминий, керамика. Подбираются пары с минимальным коэффициентом трения. Из какого металла изготовлена втулка подшипника, впрямую зависит, в каком обойме она будет вращаться.
Качения
Такие узлы делятся на радиальные, упорные и комплексные. Это определяет направление нагрузки. Первые подразделяются на три основных класса: шариковые, роликовые, игольчатые. Эти виды могут быть с ограничительными кольцами и без них, с одним или двумя пыльниками и полностью открытые. Второй тип создается на основе шаровых элементов, цилиндрических и конусных роликов. Выпускаются разновидности полностью разборные. Третий – совмещает качества первого и второго по воспринимаемому усилию. Также бывают открытого и закрытого типа. В зависимости от материалов для изготовления подшипников качения, существуют несколько подклассов: • стандартные (наиболее распространены); • предназначенные для повышенных нагрузок; • рассчитанные на экстремальные температуры; • устойчивые к агрессивным средам. Для особых условий (сверхвысокие обороты вращения, сильный нагрев, необходимость эксплуатации в присутствии кислот и щелочей) применяются изделия из керамики, нитрида кремния, пластиков. Существуют модели, где скользящим слоем является газ или магнитное поле.
Устройство
Описать все многообразие не представляется возможным. Принципиально этот механизм состоит из внешней и внутренней опоры (их может заменить деталь корпуса), скользящей прокладки (смазка, сепаратор с элементами качения, втулка). Самый распространенный вид сделан так: • две шайбы с канавками, имеющими необходимый радиус кривизны; • шарики, зафиксированные специальным приспособлением на одинаковом расстоянии друг от друга по всему периметру; • при движении обойм резко снижается трение.
Как собирают шариковые подшипники: видео
Процесс выглядит так: • Подготовленные соответствующим образом обоймы вкладываются одна в другую, соприкасаются в единой точке. В результате в стороне, противоположной контакту, образуется пространство, через которое можно ввести шарики. • Количество элементов качения при такой схеме ограничено. Следующим этапом является равномерное распределение их по периметру. При этом внутреннее кольцо автоматически центрируется относительно внешнего. • Снизу и сверху устанавливается специально изготовленные половинки сепаратора. Стандартный продукт делается из углеродистой стали. Но существуют разновидности, когда фиксация происходит за счет латунной или пластиковой детали. Последняя состоит из одной части и просто защелкивается. • На специальном автомате две половины удерживающего устройства соединяются заклепками, сделанными из металла, через заранее подготовленное отверстие. • Изделие промывается и смазывается (литолом, циатимом, графитом или консервирующим составом). • Устанавливаются защитные пыльники. Они могут быть металлическими, пластиковыми или композитными. • Далее, товар маркируется согласно ГОСТам, и упаковывается в коробки.
Сборка опорного изделия заключается в создании сепаратора, удерживающего элементы качения в определенных местах. Края устройства завальцовывают. В реализацию идет в виде трех деталей (верхняя и нижняя шайба, и сам узел). Для высоких нагрузок необходимо создать больше точек соприкосновения. В классический механизм невозможно поместить дополнительные шарики. Тогда производители делают в дисках технологические выемки, через которые количество мест касания становится максимальным. В дальнейшем происходит классическая склепка сепаратора. Одним из проверенных поставщиков является компания «М-Пласт». Она реализует продукцию на основе подшипников, произведенных на территории России заводами с идеальной репутацией.