Что такое радиально-упорные подшипники? Полное руководство по проектированию и выбору

Что такое радиально-упорные подшипники?

Когда крыльчатка насоса сталкивается с жидкостью внутри корпуса, вал получает постоянную осевую нагрузку в дополнение к радиальным силам, создаваемым вращением. Стандартный радиальный шарикоподшипник легко воспринимает такую ​​радиальную нагрузку, но он не рассчитан на длительную тягу. Обычными результатами являются преждевременный износ, повышение шума и повреждение дорожек качения. Именно для решения этой ситуации и создан радиально-упорный подшипник.

Говоря техническим языком, радиально-упорный шарикоподшипник — это шарикоподшипник, в котором внутренние и наружные дорожки качения смещены друг относительно друга так, что линия контакта между шариками и дорожками качения встречается с осью вала под углом. . Из-за такого наклона пути контакта часть приложенной нагрузки передается вдоль оси подшипника. Таким образом, подшипник может выдерживать комбинированные радиальные и осевые нагрузки в одном направлении, чего не может сделать радиальный подшипник того же размера в течение длительного периода времени.

Угол контакта, измеряемый между радиальной плоскостью подшипника и линией, соединяющей точки контакта, является центральным параметром конструкции. Большинство радиально-упорных шарикоподшипников производятся с номинальными углами 15, 25, 30 или 40 градусов , и каждое значение меняет баланс между допустимой осевой нагрузкой и скоростью. Наш руководство о том, что делает радиально-упорный подшипник и чем он отличается от радиальных конструкций рассматривает геометрию более простым языком.

Как работают радиально-упорные подшипники

Вместо того, чтобы шарик располагался по центру непрерывной канавки, шар удерживается в фиксированном угловом положении между двумя смещенными дорожками качения. Когда вал толкает в осевом направлении, тяга проходит через угол контакта к заплечику дорожки качения, который был обработан для его приема. Радиальная нагрузка по-прежнему воспринимается обычным образом, поэтому один подшипник выполняет обе функции одновременно.

Важным ограничением является то, что однорядный радиально-упорный подшипник воспринимает осевую нагрузку в только одно направление . Если тяга меняется на противоположную, шарики теряют заданную траекторию контакта, и подшипник должен быть установлен как согласованная пара. Три стандартных расположения: «спина к спине» (DB), «лицом к лицу» (DF) и «тандем» (DT). Пары DB и DF справляются с тягой в обоих направлениях, а тандемные пары выбираются, когда нагрузка в одном направлении очень велика.

Предварительная нагрузка – еще одна определяющая характеристика. В шпинделях внутренний зазор намеренно удаляется, а между шариками и дорожками качения устанавливается контролируемое сжатие. Это увеличивает жесткость, улучшает точность бега и предотвращает скольжение мяча на высокой скорости. Пары, согласованные на заводе, измеряются вместе, так что предварительная нагрузка на обоих подшипниках одинакова, поэтому соединение двух отдельно приобретенных одиночных подшипников редко дает одинаковый результат. Наш объяснение того, как шарикоподшипники передают нагрузку через радиально-упорные конструкции более подробно описывает путь нагрузки.

Радиально-контактные и радиальные шарикоподшипники

Различия в дизайне

Радиальный шарикоподшипник имеет непрерывную глубокую дугу дорожки качения в обоих кольцах, а шарик расположен по центру с эффективным углом контакта, близким к нулю. Радиально-упорный подшипник имеет смещенные дорожки качения, которые заставляют шарик касаться определенной точки его поверхности. Это смещение создает треугольник нагрузки, который делает возможной осевую передачу нагрузки.

Грузоподъемность и жесткость

В подшипнике с глубокими канавками осевая нагрузка ограничена, поскольку шарику приходится подниматься по мелкой стороне дорожки качения под действием постоянной нагрузки, которая создает нагрузку на сепаратор и выделяет тепло. Радиально-упорный подшипник изготовлен таким образом, что буртик дорожки качения непосредственно поддерживает шарик. Таким образом, осевая нагрузка увеличивается с увеличением угла контакта, а жесткость пары, согласованной на заводе, существенно выше, поэтому радиально-упорные подшипники доминируют в шпинделях станков.

Скорость и температурное поведение

Радиально-упорный подшипник с углом поворота 15 градусов работает почти так же быстро, как и радиальный подшипник той же серии, поскольку путь нагрузки остается близким к радиальной плоскости. Когда угол контакта увеличивается до 40 градусов, внутреннее трение качения увеличивается и максимальная скорость падает. В станках и насосах этот компромисс обычно приемлем, поскольку жесткость и тяговая мощность имеют большее значение, чем последние несколько сотен оборотов в минуту.

Где используются радиально-упорные подшипники

Радиально-упорные подшипники появляются везде, где в машине сочетается радиальная нагрузка с определенной осевой нагрузкой. Самым известным примером является шпиндель станка, где их часто называют просто подшипниками шпинделя, но та же конструкция используется во многих других промышленных целях.

• Шпиндели станков: сочетание высокой жесткости, низкого биения и контролируемого предварительного натяга обеспечивает точность операций резания.
• Центробежные и вертикальные насосы: рабочее колесо создает постоянную осевую нагрузку, которую подшипник воспринимает вместе с радиальной нагрузкой.
• Компрессоры: для реверсивных осевых нагрузок требуются пары DB или DF, а высокая жесткость снижает вибрацию.
• Редукторы и редукторы: косозубые шестерни создают осевые силы, а радиально-упорные подшипники поглощают их без чрезмерного зазора.
• Электродвигатели: вертикальные двигатели и тяговые двигатели используют конструкцию, позволяющую управлять весом ротора и магнитным притяжением.
• Автомобильные и робототехнические системы: компоненты рулевого управления и шарниры роботов используют одну и ту же геометрию подшипников, где точность позиционирования имеет решающее значение.

Во многих машинах радиально-упорные и радиальные подшипники работают бок о бок: радиальный подшипник обеспечивает чисто радиальное положение, тогда как радиально-упорный подшипник управляет упорным положением. Понимание того, что разделение работы – это первый шаг в любом выборе подшипников.

Выбор правильного радиально-упорного подшипника

Начните с осевой нагрузки. Определите его направление, реверсивное ли оно, постоянное или скачкообразное. Это единственное решение фиксирует как угол контакта, так и способ крепления.

Затем сопоставьте серию с диаметром вала и общей нагрузкой. Три общие метрические серии следуют той же логике, что и радиальные шарикоподшипники. Радиально-упорные шарикоподшипники серии 7000 Легкая серия, предназначенная для небольших валов и высоких скоростей. Радиально-упорные шарикоподшипники серии 7200 охватывают среднюю зону средней мощности, наблюдаемую в насосах, двигателях общего назначения и легких коробках передач. Радиально-упорные шарикоподшипники серии 7300 рассчитаны на большие валы и значительные комбинированные нагрузки.

Оптовый экспортер радиально-упорных шарикоподшипников серии 7300, поставщики, фабрика Компания Ningbo Aosen Bearing Co., Ltd. является оптовым поставщиком, экспортером и фабрикой подшипников радиально-упорных шарикоподшипников серии 7300 в Китае. Посмотреть продукт →

Оптовый экспортер радиально-упорных шарикоподшипников серии 7200, поставщики, фабрика Компания Ningbo Aosen Bearing Co., Ltd. является китайским оптовым поставщиком радиально-упорных шарикоподшипников серии 7200, экспортером и фабрикой подшипников. ... Посмотреть продукт →

Оптовый экспортер радиально-упорных шарикоподшипников серии 7000, поставщики, фабрика Компания Ningbo Aosen Bearing Co., Ltd. является китайским оптовым поставщиком радиально-упорных шарикоподшипников серии 7000, экспортером и фабрикой подшипников. ... Посмотреть продукт →

Далее выберите материал клетки и уплотнение. Латунные сепараторы предпочтительны из-за высокой скорости и вибрации; стальные клетки обеспечивают прочность и часто встречаются в более тяжелых сериях; сепараторы из полиамида обеспечивают тихую работу на умеренных скоростях. Открытые подшипники доминируют в мире радиально-контактных подшипников, поскольку в шпинделях используется масляная или масляно-воздушная смазка, но существуют версии с уплотнениями, где срок службы смазки является решающим фактором.

Наконец, определите класс предварительного натяга и класс точности вращения. Легкая предварительная нагрузка подходит для высоких скоростей; средний предварительный натяг подходит для насосов и машин общего назначения; тяжелая предварительная нагрузка обеспечивает максимальную жесткость за счет максимальной скорости. Стандартные классы допусков подходят для большинства промышленных задач, тогда как классы P5 и выше относятся к шпинделям и измерительному оборудованию. Наш руководство по выбору типов шарикоподшипников сравнивает эти варианты с другими семействами подшипников.

Одно правило закупок имеет большее значение, чем любое другое: покупайте радиально-упорные подшипники парами или комплектами, подобранными на заводе, если конструкция требует предварительной нагрузки. Отдельные детали из разных партий могут незначительно отличаться внутренними размерами, а жесткость готового узла зависит от одинакового предварительного натяга с обеих сторон.

Вопросы поиска и качества

Качество радиально-упорного подшипника фиксируется еще до его выпуска с завода. Точность шлифования дорожек качения, круглость колец, класс шариков, консистенция сепаратора, чистота смазки и измеренный угол контакта — все это определяет, как подшипник ведет себя на скорости. Надежный поставщик должен иметь возможность документировать эти параметры, а не просто указывать каталожный номер.

Также подтвердите политику сопряжения. Соответствующие комплекты должны быть измерены из одной партии с записью отклонения по ширине и значения предварительного натяга. Если поставщик не может объяснить, как подбираются пары, рассматривайте поставляемую предварительную нагрузку как переменную в вашем проекте.

Также стоит взглянуть на фабрику, указанную в каталоге. Экспортер, имеющий собственное производственное предприятие, может контролировать размерный контроль, испытания на биение, проверки на шум и вибрацию, а также финальную смазку. Такова модель нашего предприятия: изделия с угловым контактом и с глубокими канавками производятся внутри компании под двойным контролем качества и экспортируются напрямую, что дает клиентам единый партнер для инженерных решений, обеспечения стабильности продукции и экспортной логистики. Допуски, варианты сепараторов и обработка поверхности могут быть скорректированы для OEM-проектов, а клиенты могут провести аудит предприятия.

Короче говоря, радиально-упорные подшипники занимают свое место везде, где возникает осевая нагрузка: в шпинделях, насосах, компрессорах, редукторах, двигателях и точном оборудовании. Тщательно выбирайте угол контакта, соблюдайте правило однонаправления, покупайте подобранные пары и проверяйте данные о качестве поставщика. Правильно подобранный радиально-упорный подшипник окупается за счет бесперебойной работы и долгосрочной точности.