CeramicSimmons

Все о подшипниках

Строение, виды, размеры, стандарты ABEC, керамические или swiss — эта статья ответит на большинство ваших вопросов о подшипниках. А также немного практики, а конкретно — снятие пыльника.

     В каждых роликовых коньках есть подшипники, их количество зависит от количества колес: по два на каждое колесо, между которыми находится втулка. Роль втулки – плотно сидеть между подшипниками и передавать боковое давление от одного внутреннего кольца к другому, а от последнего – к раме. Таким образом, когда роллер при катании заваливает раму на внешнюю или внутреннюю сторону, практически все давление идет на раму, а не на подшипники. Это позволяет им вращаться при такой нагрузке и не ломаться.
Все подшипники для роликовых коньков стандартизированы, т.е. они производятся условленных размеров и характеристик. Это обеспечивает возможность ставить практически любые подшипники на колеса.

Строение

1.Внутреннее кольцо
2.Внешнее кольцо
3.Шарики
4.Клетка
5.Пыльник
6.С-кольцо

 Виды подшипников

     Роликовые подшипники наиболее часто используют трех видов: 608, 688 и 698. Первая цифра – тип подшипника – 6, означает, что подшипник относится к типу «single-row deep groove» (один ряд с глубокой канавкой). Это наиболее часто встречаемые подшипники. Вторая цифра указывает на серию подшипника. Существуют такие серии (от самой легкой к самой тяжелой):
8 – сверхтонкие
9 – очень тонкие
0 – сверхлегкие
1 – сверхлегкого давления
2 – легкие
3 – средние
4 – тяжелые
     Третья и последняя цифра указывает на диаметр внутреннего кольца.

608 подшипник. Используется в большинстве роликов. Внутренний диаметр 8мм, внешний – 22мм, толщина – 7мм.
688  или микроподшипник. Используются в основном в беговых ролликах. Внутренний диаметр – 8мм, внешний – 16мм, толщина – 5мм.
698 подшипник. Еще их называют карликовыми (dwarf size). Используются довольно редко. Внутренний диаметр – 8мм, внешний – 19мм, толщина – 6мм.

608 vs 688

     688 микроподшипники отличаются тем, что внешний диаметр на 6мм меньше 608 подшипников, а толщина – на 2 мм, благодаря этому они обладают меньшей массой (стальной 608 подшипник весит около 12 грамм, 688 микроподшипник – около 4г), лучше защищены от пыли и влаги. Количество шариков обычно 9-11 (в 608 подшипниках 7 шариков, реже 6 или 8). Однако в обычные колеса такой микроподшипник просто так не поставить. Необходим специальный переходник под 688 подшипник и 688 втулки (они, как правило, чуть длиннее обычных втулок). Так как переходники делают, как правило, из легкого пластика, а 608 и 688 втулки примерно одинаковы по весу, то можно получить выигрыш в массе ролика. Например, на 4-х колесных роликах 608 подшипники в сумме весят около 96 г., что примерно равняется масса еще одного колеса. При замене на микроподшипники масса уменьшается примерно до 50г, что почти вдвое меньше. Это может совсем незаметно для обычных роликов, но для беговых это не так уж мало, когда масса рамы до 200г., а ботинка около 300г. Здесь снижение веса на каждые пару грамм уменьшает затраты энергии при беге, что особенно важно на длинных дистанциях. Однако 688 микроподшипники не так хорошо переносят неровные дороги или грубый асфальт. К тому же стоят намного дороже, из-за повышенной сложности производства.

Виды клеток

     Для удержания и разделения шариков служат клетки (или «сепаратор», как вам больше нравится). Обычно  металлические, так называемого «ленточного»  типа (Ribbon cage). Состоят из двух половинок, в которые запрессовывают шарики.
     На подшипниках более высокого качества, а также на беговых, чаще используют клетки типа «корона» (Crown type cage), сделанные из различных синтетических полимеров или металлические. Состоят из одной цельной детали, легко одеваются и снимаются с шариков.

 

Стандарты ABEC
     Также практически на всех подшипниках указывается классификация по шкале ABEС (Annular Bearing Engineering Council – англ. Ежегодный Совет Инженеров Подшипников). Чем большее число ABEC, тем выше точность изготовления. При этом не существует необходимости придерживаться определенных материалов при изготовлении, подшипники должны быть сделаны с определенной точностью (например, в списке указана наибольшая погрешность внутреннего кольца). Более высокий класс точности позволяет подшипнику вращаться при большей частоте с меньшей вибрацией, трением. Существуют 5 классов точности:
ABEC 1 – Недорогие подшипники. Ими оборудуют большинство дешевых ролликов и скейтбордов, часто не указывая класс. Как правило, не рассчитаны на обслуживание. Погрешность – 0,0075 мм.
ABEC 3 – Обычные подшипники для ролликов среднего типа. Неплохие для хоккея и роллеров, которым часто приходится переставлять подшипники в зависимости от условий катания. Погрешность – 0,005 мм.
ABEC 5 – Улучшенные подшипники для большинства хороших ролликов. Хорошие для обычного частого катания. Встречаются наиболее часто из-за хорошего качества и относительно невысокой, по отношению к ABEC 3 подшипникам, цене. Погрешность – 0,0035 мм.
ABEC 7 – Гоночные подшипники. В основном используются опытными роллерами, которым нужно наилучшее качество. Дороже других подшипников из-за повышенной сложности изготовления. Погрешность – 0,0025 мм.
ABEC 9 – Наиболее точные и качественные подшипники, поэтому и самые дорогие. Погрешность – 0,0012 мм.
Классификация ABEC  используется в основном только для роликовых и скейтбордических подшипников. Везде же используется общепринятая система стандартов ISO (International Standards Organisation – англ. Международная Организация Стандартов).
Таблица классификации по системе ISO подшипников ABEC:

ABEC 1 эквивалентен ISO P0
ABEC 3 эквивалентен ISO P6
ABEC 5 эквивалентен ISO P5
ABEC 7 эквивалентен ISO P4
ABEC 9 эквивалентен ISO P2

    Однако не всегда можно ощутить разницу между, например, ABEC 7 и ABEC 3 подшипниками. Более высокая точность практически не заметна на скорости 20 км/ч. Снижение вибраций и улучшение качения хорошо заметны примерно на скорости 10 000 оборотов/минуту (на 80мм колесе это примерно 150км/ч). Наибольшая частота вращения для подшипников ABEC 1 стандарта примерно 32 000 об/мин. Обычный роллер катается примерно со скоростью до 2 000 об/мин, на даунхилле можно разогнаться до 4 000 об/мин. К тому же нужно учитывать, что попадание пыли, грязи, износ приводят к ухудшению класса подшипника. Из-за этого, при замене подшипников на новые, выше по классу, может показаться, что они ездят быстрее. Это лишь благодаря тому, что в них нет грязи, смазка чистая, они не повреждены частичками пыли и т.д. Так что замена смазки, снижение силы трения воздуха, изменением своей посадки, и улучшение техники катания, скорее всего, намного эффективнее увеличат скорость, чем замена подшипников.
Высококачественные подшипники
     Многие производители выпускают также высококачественные подшипники, так называемые Swiss. Они отличаются от простых высокой точностью обработки и использованием лучших технологий (полимерные клетки, прорезиненные пыльники, жидкие смазки). Следовательно, и стоят дороже обычных. Также производители на подшипниках часто указывают «Titanium». Это значит, что в состав сплава входит титан, что позволяет повысить выносливость.
Керамические подшипники
     Существуют еще отдельный вид подшипников – керамические, отличающиеся от обычных материалом. Если практически все сделаны либо из нержавеющей стали, либо из хромированной, то в этих шарики изготавливают из нитрида кремния. Керамический шарик  более гладкий, крепкий, легкий, чем стальной. Благодаря этому такие подшипники обладают рядом преимуществ:
керамические шарики легче стальных. Масса керамического подшипника примерно 9-10 грамм. Также благодаря этому меньше и центробежная сила, действующая на каждый шарик. А это приводит в свою очередь к уменьшению энергии, затрачиваемой на трение.
крепче стальных. Благодаря этому качественный керамический подшипник прослужит на порядок дольше стального.
обладают более гладкой поверхностью, что уменьшает трение в подшипнике.
обладают лучшими температурными свойствами. Они не так сильно разогреваются, что позволяет уменьшить испарение смазки.
не восприимчивы к окислению и химическим реакциям, а также практически не требуют смазки. Благодаря этому такие подшипники более устойчивы к воде и не требуют частого обслуживания. В качестве смазки всегда используется масло.
Однако внутреннее и внешнее кольца остаются, как и в обычных подшипниках, стальными и уязвимыми к влаге. Это сделано для уменьшения трения при качении шарика в канавке. Металл, в отличие от керамики, обладает гибкостью и со временем, под давлением шариков, канавки слегка формируются. Это отшлифовывает  канавки и уменьшает трение. Еще один негативный в этом момент – при постоянной перестановке местами подшипников эти канавки расширяются, и появляется люфт, из-за постоянной смены направления давления.

Но не все керамические подшипники хороши! Существуют и дешевые варианты, в которых шарики сделаны из стали и покрыты слоем нитрида кремния. Такие лучше не использовать по двум причинам. Во-первых, они не обладают всеми преимуществами качественных керамических подшипников. Во-вторых, из-за различий в свойствах этих двух материалов происходит отслаивание керамического слоя от стали.
Керамические бывают не только 608. но и 688 подшипники. Если они к тому же Swiss – наилучший вариант для гонок. Цена соответствующая наилучшему качеству.

Суфиксы
    Обычно производители после типа подшипника дописывают латинские буквы – суффиксы — например «RS» или «ZZ». Они характеризуют тип пыльника на нем. Наиболее часто используются следующие обозначения:
Z – металлический пыльник с одной стороны подшипника
ZZ – металлические пыльники с обеих сторон подшипника (чаще используется именно «Z», хотя пыльники с обеих сторон)
RS – металлический пыльник с резиновым покрытием
2RS – с обеих сторон подшипника
Однако некоторые производители использует свои обозначения, и один и тот же подшипник может быть по-разному обозначен.
Снятие пыльника
    Практически всегда подшипник закрыт пыльником с одной или с обеих сторон. Если пыльник держится при помощи так называемого С-кольца, то подшипники называют разборными. В случае необходимости пыльник у них легко можно снять.  Для этого потребуется лишь булавка или иголка. Нужно подковырнуть кольцо с одной стороны и вытащить его. После этого пыльник спокойно вытаскивается или вытряхивается. Обратно его тоже можно без проблем вставить и не забыть одеть С-кольцо. Эта процедура проделывается, если нужно почистить подшипник и поменять смазку. Некоторые производители выпускают подшипники с пыльником с одной стороны. Эта сторона должна быть внешней при установке на колесо. Вовнутрь колеса все равно пыль не попадает, поэтому такой прием позволяет не тратить постоянно время на снятие пыльников.
     Однако существуют еще очень похожие подшипники, в которых нет С-кольца, а вместо этого пыльник запрессован сплошным кольцом. Такие подшипники называют неразборными. Но это не значит, что в них нельзя снять пыльники, просто это не предусмотрено конструкцией и обратно их потом не одеть. А снимаются они чуть иначе, при помощи небольшой отвертки или ножа и пассатижей. Нужно вставить конец отвертки или ножика в зазор между внутренним кольцом и пыльником, подковырнуть его и выгнуть, а затем захватить пассатижами и выдернуть. После промывки стороной без пыльника ставить нужно вовнутрь колеса.
     Обычный металлический пыльник не касается внутреннего кольца, так как при вращении это приведет к негативному эффекту. Так что вся грязь попадает вовнутрь через маленький зазор. На некоторых подшипниках для увеличения пыле- и водостойкости применяют технологию “Inner Race Step” (Ступенька на внутреннем кольце). Суть заключается в том, что на внутреннем кольце подшипника имеется небольшая «ступенька», и внутренний радиус пыльника из-за этого чуть больше обычного. Такая технология создает дополнительное препятствие на пути пыли и влаги.
     Также часто для уменьшения попадания посторонних частиц в подшипник используют прорезиненный пыльник. Он представляет из себя металлический пыльник, покрытый слоем резины с внешней стороны. При этом, резина соприкасается с внутренним кольцом. На вращение это практически не влияет, однако значительно повышает выносливость подшипника, уменьшая попадание пыли и воды.