Самым важным решением при выборе любой конструкции радиально-упорного шарикоподшипника является не индивидуальный размер подшипника; это договоренность. Независимо от того, восстанавливаете ли вы шпиндель станка, определяете коробку передач или проектируете насос, способ расположения подшипников определяет жесткость, тепловое поведение, допустимую осевую нагрузку и даже рабочую температуру. Стандартное правило простое: определитесь с расположением подшипников, прежде чем рассчитывать срок их службы.
Радиально-упорные шарикоподшипники создают осевую силу, когда они несут радиальную нагрузку. Это прямой результат угла контакта, встроенного в дорожки качения. Таким образом, один подшипник никогда не работает в одиночку, когда вал должен быть закреплен в обоих направлениях. Вам необходимо парное расположение, чаще всего «спина к спине» (DB), «лицом к лицу» (DF) или «тандем» (DT), или комбинация «двухрядный/предзагруженный», которая ведет себя как единый пакет. В этой статье объясняется, что делает каждая аранжировка, почему предварительная загрузка меняет результаты и что указывать при заказе.
В радиально-упорном шарикоподшипнике линия, соединяющая точки контакта внутренней и внешней дорожек качения, образует угол с радиальной плоскостью. Общие углы контакта составляют 15, 25 и 40 градусов. Под действием радиальной нагрузки комплект шариков толкает внутреннее кольцо в сторону в одном осевом направлении. Это означает, что однорядный подшипник может передавать осевую нагрузку только в одном направлении. Если вал воспринимает осевые нагрузки с обеих сторон или если вам необходимо точное осевое позиционирование, необходимо установить противодействующий подшипник. Это основная причина использования аранжировки.
Угол контакта не только определяет направление нагрузки. Больший угол обеспечивает более высокую осевую нагрузку, но допускает более низкую скорость. Меньший угол обеспечивает лучшие скоростные характеристики и меньшую осевую жесткость. Ваш выбор договоренности должен соответствовать этому компромиссу. Если вы хотите понять основную механику, статья о как угол контакта связан с осевой нагрузкой освещает это в практическом плане.
Базовым модулем каждой пары является однорядный радиально-упорный шарикоподшипник. Если вы создаете индивидуальные конструкции, купить эту деталь проще всего, но вы должны точно определить направление угла контакта. Это направление указывается ориентацией подшипников на валу и в корпусе; переворачивание подшипника меняет путь осевой нагрузки.
Однорядный радиально-упорный шарикоподшипник для индивидуального сопряжения Этот однорядный подшипник является основным узлом для создания радиально-упорных пар. Его конструкция угла контакта выдерживает радиальные и однонаправленные осевые нагрузки, а точная ориентация на валу определяет путь осевой нагрузки, что делает его необходимым для индивидуальных конструкций. Посмотреть продукт → Если вы согласны с тем, что радиально-упорные подшипники должны работать парами, следующим шагом будет выбор геометрического соотношения. Производители используют двухбуквенные коды, которые выштампованы на подшипнике или проставке наружного кольца: DB, DF и DT.
При расположении «спина к спине» линии контакта расходятся от центра пары подшипников. Эффективная точка нагрузки между двумя рядами широкая, поэтому пара имеет высокую жесткость на опрокидывание. Вот почему DB является стандартным выбором для шпинделей станков, высокоточных валов и любого применения, где необходимо противостоять моментной нагрузке. Одно предостережение: конфигурация DB чувствительна к разнице температур между внутренним и внешним кольцами. Если внутреннее кольцо становится горячее наружного, преднатяг имеет тенденцию увеличиваться.
При расположении «лицом к лицу» линии контакта сходятся к центру вала. Точка эффективной нагрузки уже, поэтому жесткость на опрокидывание ниже, чем у DB. Комплект DF более устойчив к перекосу валов и тепловому расширению, а также обеспечивает стабильную и компактную компоновку для коротких валов. Вы увидите, что он используется в секциях коробки передач, подающих винтах и в случаях, когда расстояние между положениями подшипников небольшое.
При тандемном расположении оба подшипника обращены в одном направлении. Линии контакта параллельны, поэтому на пару приходится большая осевая нагрузка, действующая в одном направлении. Тандемные пары обладают чрезвычайно высокой осевой нагрузкой в одном направлении, но они не стабилизируют вал в противоположном направлении. Вы должны соединить два тандемных комплекта спиной к спине или лицом к лицу, чтобы получить двунаправленное управление. Обычной практикой является использование двух подшипников, расположенных тандемно с одной стороны, и одного подшипника с другой, образуя схему TBT или TFT.
| Расположение | Схема линии загрузки | Направление осевой нагрузки | Жесткость при наклоне | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| БД (спина к спине) | Расходящиеся | Оба направления | Высокий | Шпиндели станков, прецизионные валы |
| ДФ (лицом к лицу) | Сходящиеся | Оба направления | Нижний | Короткие валы, редукторы |
| ДТ (тандем) | Параллельно | Одно направление | Не автономный | Тяжелые однонаправленные осевые нагрузки |
Не для каждой конструкции необходима отдельная пара однорядных подшипников. Два предварительно собранных варианта могут упростить ваше жилье и сократить складские запасы.
Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники по сути представляют собой два однорядных радиально-упорных подшипника, объединенных в один узел. Внутреннее расположение обычно эквивалентно спариванию DB, что дает простой способ получить двунаправленную осевую поддержку в компактном корпусе. Такие серии, как семейства 30 и 38, популярны для сельскохозяйственной техники, редукторов, насосов и общепромышленного применения. Основной компромисс заключается в том, что вы не можете регулировать предварительную нагрузку независимо; вы должны использовать предварительную нагрузку, установленную производителем. Если ваша конструкция требует индивидуальной предварительной нагрузки или очень высокой скорости, более гибкой будет парная однорядная компоновка.
Двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник серий 30 и 38 Эти двухрядные подшипники объединяют два однорядных узла в конфигурации типа DB, обеспечивая двунаправленную осевую поддержку в компактном корпусе. Они подходят для шестеренчатых редукторов и насосов, хотя преднатяг фиксирован производителем и не регулируется. Посмотреть продукт → Шарикоподшипник с четырехточечным контактом — это компактный способ выдерживать радиальные и осевые нагрузки с обоих направлений в одном блоке. Внутреннее и внешнее кольца имеют дорожки качения, точки контакта которых чередуются; шарики контактируют с внутренним кольцом в двух точках и с внешним кольцом в двух точках. Это хорошо работает для применений, где преобладают осевые нагрузки, таких как крюки кранов, поворотные столы и автомобильные насосы, где пространство ограничено, а осевые силы больше, чем опрокидывающие нагрузки. Четырехточечные подшипники обычно не заменяют пару DB, когда высокая радиальная жесткость является приоритетом, поэтому внимательно проверяйте диапазон нагрузки.
Четырехточечный контактный шарикоподшипник для компактных осевых устройств Этот подшипник воспринимает радиальные и осевые нагрузки с обоих направлений в одном блоке через чередующиеся точки контакта. Он компактен и идеально подходит для применений с преобладанием осевого усилия, таких как крановые крюки и поворотные столы, но не рекомендуется, когда высокая радиальная жесткость является приоритетом. Посмотреть продукт → Для шпинделей с ЧПУ и тяжелой обработки простая пара DB может не обеспечить достаточную осевую жесткость. Способ увеличения жесткости — замена одного одиночного подшипника на стороне двумя подшипниками, установленными тандемно. Именно это описывают такие коды, как TBT и TFT.
В конструкции TBT два тандемных подшипника установлены друг напротив друга с одним подшипником. Тандемная пара противодействует одному осевому направлению с двойной производительностью, тогда как одиночный подшипник обеспечивает противоположное направление. Результатом является более высокая осевая жесткость в одном направлении без ущерба для стабильности в другом. Если для обоих осевых направлений требуется высокая жесткость, можно использовать четыре подшипника: две пары, расположенные тандемно, по схеме «спина к спине» или «лицом к лицу». Такие четырехстрочные комбинации представляют собой такие коды, как QBC, QTC и QBT. Они распространены в аэрокосмической промышленности, станкостроении и высокоточных вращающихся устройствах.
Каждый дополнительный подшипник увеличивает общую осевую жесткость, но также увеличивает стоимость, выделение тепла и сложность монтажа. Для большинства применений достаточно согласованной пары DB или двухрядного подшипника.
Предварительный натяг — это осевая нагрузка, приложенная к паре подшипников перед запуском машины. Он устраняет внутренний зазор, увеличивает зону нагрузки и обеспечивает постоянный контакт тел качения с дорожками качения. Без предварительной нагрузки радиально-упорный подшипник может скользить, создавать шум и терять точность позиционирования.
Существует два семейства преднатяга: жесткие и пружинные.
Жесткая предварительная нагрузка, также называемая позиционной предварительной нагрузкой, создается в паре подшипников путем шлифования поверхностей внутреннего или наружного кольца до правильной разницы в ширине. Когда вы затягиваете монтажную гайку или привинченную торцевую крышку, кольца сжимаются, и предварительная нагрузка фиксируется. Это обеспечивает максимально возможную жесткость для данной группы подшипников. Соответствующие подшипники достигают этого путем шлифования поверхностей; Когда пара состоит из стандартных подшипников, конструктор может вставить внутренние и внешние прокладки разной ширины для создания одинаковой предварительной нагрузки. Риск заключается в том, что изменения температуры, особенно разница между внутренним и внешним кольцами, изменят предварительную нагрузку. В паре DB, работающей на высокой скорости, температурный рост может увеличить предварительную нагрузку и вызвать перегрев.
Предварительная нагрузка пружины, иногда называемая предварительной нагрузкой постоянного давления, использует набор пружин за наружным кольцом для приложения фиксированной осевой силы. Он используется в высокоскоростных шпинделях или слабонагруженных валах, где проектировщику требуется защита от теплового расширения. Пружина сохраняет предсказуемое осевое усилие в диапазоне температур и незначительного износа, но жесткость узла ниже, чем у жестко предварительно нагруженной пары.
При выборе класса предварительного натяга учитывайте рабочую скорость. Большая предварительная нагрузка увеличивает жесткость, но увеличивает момент трения и рабочую температуру; Легкая предварительная нагрузка лучше подходит для высоких скоростей и низких температур, но дает меньшую поддержку при тяжелых нагрузках резания. Если вы не уверены, начните со среднего уровня предварительной нагрузки и проверьте повышение температуры во время пробного запуска.
От того, как вы составите спецификацию подшипника, зависит, получите ли вы пригодный к использованию блок или коробку красивых, но несовместимых деталей. Одного размерного ряда никогда не бывает достаточно.
С точки зрения закупок также стоит подтвердить, что на заводе осуществляется контролируемый процесс измельчения и фиксируются данные измерений. Подшипники, поступающие с производственной линии с автоматизированным контролем и стандартизированной сортировкой, с большей вероятностью сохранят постоянный предварительный натяг. Во многих промышленных машинах на неподвижной стороне используется пара радиально-упорных подшипников, а на свободной стороне – радиальные шарикоподшипники чтобы обеспечить осевое смещение. Убедитесь, что разработчик системы учел этот путь теплового расширения.
Выбор радиально-упорного подшипника не сводится к запоминанию кодов. Речь идет о контроле жесткости, траектории осевой нагрузки, теплового роста и скорости. Начните с компоновки, добавьте правильную предварительную нагрузку и рассматривайте подобранные пары как неразделимые единицы. Если вы это сделаете, подшипник будет работать так, как задумано. Если вы пропустите решение о компоновке, никакая точность подшипников не спасет систему от преждевременного нагрева, вибрации или преждевременного выхода из строя.
Авторское право © Ningbo Demy (D&M) Bearings Co., Ltd. Все права защищены.
OEM/ODM производители промышленных подшипников
Search
Language
