Подшипники шарнирные по ГОСТ 3635-78: типы, обозначения, нагрузки

Типы и конструктивные исполнения

Стандарт распространяется на разъёмные шарнирные подшипники для восприятия радиальных и комбинированных нагрузок в подвижных и неподвижных соединениях. Тип определяется наличием и расположением отверстий и канавок для смазки.

Определения из приложения к стандарту: подвижное соединение — такое, при котором подшипники работают при взаимном перемещении одного кольца относительно другого. Неподвижное соединение — монтажное сочленение, где подшипники работают при периодических единичных сдвигах одного кольца относительно другого; предназначены в основном для компенсации несоосности вала и корпуса.

Как читается обозначение

Система своя, к ГОСТ 3189 отношения не имеет. Структура такая:

[степень точности] — [серия] [тип] [диаметр отверстия] [К] [У]

Примеры из самого стандарта

Размеры и допускаемые нагрузки, серия Е

Ключевое отличие от стандартов на подшипники качения: здесь нормируется не грузоподъёмность, а допускаемая радиальная нагрузка при числе повторных нагружений не более 5000. Столбец B — ширина внутреннего кольца, C — наружного.

Размеры в миллиметрах. Ряд серии Е продолжается до d = 300 мм (таблица 2 стандарта). Кроме серии Е стандарт нормирует серию 7 (ходовые Ш8, Ш10, Ш15, Ш17, Ш35, Ш45, Ш60), серию 2 (2Ш10…2Ш25), серию G (33 типоразмера от d = 4 до 280 мм) и серию С — крупногабаритную, от d = 320 до 2000 мм, где наружный диаметр доходит до 2570 мм.

Тип ШСШ…К: широкое внутреннее кольцо

Отдельный тип с собственной таблицей. Его особенность видна в числах: ширина внутреннего кольца равна диаметру отверстия — у ШСШ40К это 40 и 40 мм. Отсюда большая опорная поверхность и меньшее удельное давление. Угол α у всего ряда одинаков и равен 4°, причём в стандарте оговорено, что это расчётная величина.

Ряд продолжается до ШСШ320К. Подшипник ШСШ12К изготавливается только со смазочной канавкой на наружном кольце. Для этого типа стандарт нормирует не осевой, а радиальный зазор — отдельной таблицей 10а: от 32–68 мкм при d = 12 мм до 135–261 мкм при d = 320 мм.

Расчёт нагрузки: почему осевая входит с шестикратным весом

В приложении к стандарту приведена формула приведённой радиальной нагрузки, эквивалентной одновременному действию радиальной и осевой:

Q = R + 6A

где R — радиальная нагрузка, A — осевая. Осевая составляющая входит с коэффициентом шесть. Отсюда прямо следует ограничение пункта 6.3: осевые нагрузки не должны превышать 10 % допускаемых радиальных.

Коэффициент числа повторных нагружений

Табличные значения даны для 5000 нагружений. При большем числе допускаемая нагрузка пересчитывается: Q₁ = K · Q.

Указания по эксплуатации: раздел 6

Короткий, но самый практичный раздел стандарта. Здесь то, что чаще всего нарушают при монтаже.

• Ориентация паза. Паз на наружном кольце и цилиндрический поясок на сфере внутреннего кольца при монтаже устанавливают перпендикулярно направлению действующей нагрузки (п. 6.1).
• Угол качания — до ±45°. Одно из колец в плоскости, перпендикулярной оси посадочных диаметров, может качаться на ±45° от монтажного положения (п. 6.2). Не путать с углом α из таблиц — это разные величины.
• Осевая нагрузка — не более 10 % допускаемой радиальной, при этом приведённая нагрузка Q не должна превышать табличную (п. 6.3).
• Осевую воспринимает та сторона наружного кольца, на которой пазов нет (п. 6.4). Поставить наоборот — значит нагружать ослабленное сечение.
• Температура. При твёрдости колец 59…65 HRCэ постоянно действующая температура не должна превышать 120 °C; кратковременно допускается 150 °C (п. 6.9).
• Шероховатость посадочных мест вала и корпуса: Ra не более 1,25 мкм для колец до 80 мм и 2,5 мкм для колец свыше 80 мм (п. 6.6).
• Непостоянство диаметра и конусообразность посадочной поверхности — не более половины поля допуска на диаметр (п. 6.7).

Зазоры, точность, материал

Осевой зазор (таблица 10), мм

У типа ШМ зазор минимальный — от нуля: неподвижное соединение не должно люфтить.

Материал и твёрдость

• Кольца — из стали ШХ15 и ШХ15СГ по ГОСТ 801. По требованию потребителя допускаются другие материалы, но тогда допускаемые нагрузки могут отличаться от табличных.
• Твёрдость 59…65 HRCэ, неоднородность по твёрдости не более 4 единиц.
• Шероховатость сферической поверхности внутреннего кольца — Ra 0,16 мкм, наружного — 0,63 мкм. Это самое жёсткое требование в стандарте: именно эти поверхности работают на трение.
• Подшипники должны быть размагничены. Посадочные поверхности по согласованию допускается хромировать.
• Кольца невзаимозаменяемы — подшипник поставляется и применяется в сборе.

Приёмка и контроль

Приёмочный контроль — 1 % от партии, но не менее 3 и не более 20 штук. Лёгкость поворота внутреннего кольца в сфере наружного при d до 50 мм проверяют моментом 0,147 Н·м для подвижных соединений и 0,98 Н·м для неподвижных — кольцо должно развернуться на угол α из таблиц. Лёгкость вращения наружного кольца относительно внутреннего проверяют грузом 9,8066 Н: кольцо должно повернуться не менее чем на 180°.

ГОСТ 34869-2022: метод расчёта грузоподъёмности

В 2022 году у шарнирных подшипников появился второй стандарт — и это не замена ГОСТ 3635-78, а дополнение к нему.

Зачем он нужен. ГОСТ 3635-78 даёт готовые допускаемые нагрузки таблицей — но только для типоразмеров, которые в нём есть, и только для базовой пары трения сталь по стали. ГОСТ 34869-2022 даёт методику: грузоподъёмность считается как произведение коэффициента материала на площадь контакта скольжения.

Для радиальных подшипников: C₀ᵣ = f₀ᵣ · C · d_к и Cᵣ = fᵣ · C · d_к, где C — ширина наружного кольца, d_к — диаметр сферы. Для пары сталь по стали коэффициенты f₀ᵣ = 425 и fᵣ = 85 Н/мм² при диаметре сферы от 5 до 100 мм.

Для шарнирных подшипников ГОСТ 34869 играет ту же роль, что ГОСТ 18855 и ГОСТ 18854 для подшипников качения. Но методика принципиально другая: там контактные напряжения тел качения, здесь — площадь поверхности скольжения, умноженная на коэффициент материала.

Соответствие импортным обозначениям

Ходовые суффиксы: ES — исполнение с отверстиями и канавками для смазки; 2RS — два контактных уплотнения; GEH — усиленная серия; UK — обслуживаемое исполнение INA; TXG — композитная пара трения с PTFE. Пример соответствия по габаритам: ШС20К ↔ GE20ES — 20×35×16 мм.

Что по ГОСТ, а что по техническим условиям

Разграничение, которое почти нигде не проводят, а снабженцу оно нужно постоянно. В ГОСТ 3635-78 всего пять типов и пять серий. Всё остальное, что продаётся под видом «шарнирных подшипников по ГОСТ», — это ТУ 37.553.136-92.

Практический вывод: ссылаться «по ГОСТ 3635-78» корректно только для базовых типов. Для ШСП, ШСЛ, ШВХ в договоре нужна ссылка на ТУ либо на импортный аналог с проверкой габаритов.

Типичные ошибки

• Расшифровывать ШС25 по ГОСТ 3189. Не получится: у шарнирных своя система, и ГОСТ 3189 их прямо не охватывает. Число в обозначении — это диаметр отверстия напрямую, без умножения на пять.
• Читать индекс У как «уплотнения». Это узкий ряд осевого зазора.
• Ставить ШМ вместо ШС ради запаса по нагрузке. У ШМ она действительно вдвое выше, но он рассчитан на неподвижное соединение.
• Брать табличную нагрузку без поправки на число циклов. При 100 000 нагружений остаётся 17,5 % от табличного значения.
• Игнорировать ориентацию паза. Осевую нагрузку должна воспринимать сторона без пазов.
• Путать шарнирный подшипник со сферическим роликовым. Первый — скольжение и качание, второй — качение и непрерывное вращение по ГОСТ 5721 и ГОСТ 24696.

Связанные стандарты

Вопросы и ответы

Действует ли ГОСТ 3635-78?

Да. Ограничение срока действия снято протоколом Межгосударственного совета № 3-93 ещё в 1993 году. Новой редакции не существует, приказа об отмене нет. В 2022 году появился сопутствующий ГОСТ 34869-2022 на метод расчёта грузоподъёмности — но это дополнение, а не замена.

Что означает буква У в обозначении ШС25У?

Узкий ряд осевого зазора. Это частая ошибка: во многих каталогах У расшифровывают как «с уплотнениями», что неверно. Для d = 25 мм первой степени точности узкий ряд даёт зазор 0,02–0,05 мм против 0,05–0,10 мм у нормального.

Чем ШС отличается от ШМ?

Режимом работы. ШС — для подвижных соединений, где кольца постоянно перемещаются относительно друг друга. ШМ — для неподвижных, где происходят лишь периодические единичные сдвиги, в основном для компенсации несоосности. У ШМ допускаемая нагрузка вдвое выше, но использовать его в подвижном соединении нельзя.

Как расшифровать ШС20 по ГОСТ 3189?

Никак — ГОСТ 3189 распространяется на подшипники качения и шарнирные не охватывает. У них своя система: 20 здесь означает диаметр отверстия 20 мм напрямую, без умножения на пять.

ШС20К и GE20ES — это одно и то же?

По присоединительным размерам да: 20×35×16 мм. Но пара трения, зазоры и допускаемые нагрузки у импортной серии свои, их берут из каталога производителя. Перед заменой сверяйтесь с чертежом узла.

Какую осевую нагрузку выдерживает шарнирный подшипник?

По пункту 6.3 осевая не должна превышать 10 % допускаемой радиальной. Причина видна из формулы приведённой нагрузки Q = R + 6A: осевая составляющая входит в расчёт с шестикратным весом.

Почему ШСП и ШСЛ нет в ГОСТ 3635-78?

Потому что они по ТУ 37.553.136-92, а не по ГОСТ. В стандарте всего пять типов: Ш, ШС, ШС…К, ШСШ…К и ШМ. Разновидности с прорезью, с разъёмным кольцом, с хвостовиком и с индексом К1 — это технические условия.

До какой температуры работает шарнирный подшипник?

При твёрдости колец 59…65 HRCэ постоянно действующая температура не должна превышать 120 °C, кратковременно допускается 150 °C. Это пункт 6.9 стандарта.

Скачать ГОСТ 3635

• Официальный первоисточник статуса и текста — реестр ФГИС Росстандарта: protect.gost.ru (поиск по номерам «3635-78» и «34869-2022»)
• Эта страница в PDF — с типами, обозначениями, размерами, зазорами и расчётом нагрузки: Скачать PDF