Стало ли проще использовать радиально-упорные шарикоподшипники?

Радиально-упорные шарикоподшипники За последние два десятилетия мы стали свидетелями постепенного улучшения удобства использования, в первую очередь за счет стандартизированных процедур монтажа и предварительно отрегулированных сборок. Раньше установка пары радиально-упорных подшипников требовала квалифицированного труда для измерения и установки внутреннего зазора вручную. Установщику необходимо будет рассчитать толщину прокладки, затянуть контргайки до заданных значений крутящего момента и проверить осевой люфт с помощью циферблатного индикатора. Этот процесс обычно занимал от 30 до 60 минут на каждый комплект подшипников и требовал специальной подготовки.

Современные методы производства упростили этот процесс для многих приложений. Производители подшипников теперь предлагают предварительно шлифованные проставки и подобранные комплекты подшипников. Соответствующий комплект содержит два подшипника, отшлифованные до определенной высоты, так что при совместной установке с проставкой правильный предварительный натяг достигается без измерения. Монтажник просто устанавливает подшипники и прокладку на вал, затягивает контргайку с заданным моментом, и сборка завершена. Это сокращает время установки комплекта до 5–10 минут.

Являются ли радиально-упорные шарикоподшипники долговечными?

Это происходит после конечного числа циклов напряжений, обычно рассчитываемых с использованием теории Лундберга-Пальмгрена. Для подшипника, работающего со скоростью 3000 оборотов в минуту (об/мин) при нагрузке менее 30 процентов от его динамической мощности, расчетный срок службы L10 (количество часов, при которых можно ожидать выхода из строя 10 процентов группы идентичных подшипников) составляет примерно 20 000 часов. При 5000 об/мин при той же нагрузке срок службы L10 снижается примерно до 12 000 часов. При 10 000 об/мин срок службы L10 снижается примерно до 6 000 часов. Более высокие скорости выделяют больше тепла, что ухудшает качество смазки и увеличивает контактное напряжение между шариками и дорожками качения.

Качество смазки существенно влияет на долговечность. Подшипник, работающий с чистой смазкой правильной вязкости (обычно ISO VG от 68 до 150 для электродвигателей), достигает полного срока службы L10. Подшипник, работающий с загрязненной смазкой, содержащей частицы размером более 5 микрометров, испытывает износ в три-пять раз выше. Частицы вдавливают поверхности дорожек качения, создавая концентраторы напряжений, которые инициируют растрескивание. В исследовании отказов подшипников промышленного оборудования загрязнение составляло примерно 45 процентов преждевременных отказов радиально-упорных подшипников, за которыми следовали неправильный монтаж (30 процентов) и неправильный предварительный натяг (15 процентов).

Какой тип радиально-упорного шарикоподшипника лучше?

Подшипники однорядные попарно (дуплексный монтаж). В этой конфигурации используются два однорядных подшипника, установленных по схеме «лицевая сторона» (DF), «спина к спине» (DB) или тандемно (DT). При монтаже «лицом к лицу» углы контакта направлены друг к другу, что обеспечивает хорошую моментную жесткость для таких применений, как коробки передач. При монтаже «спина к спине» углы контакта направлены друг от друга, обеспечивая более высокую моментную жесткость для таких применений, как шпиндели станков.

Двухрядные радиально-упорные подшипники. Эта конфигурация объединяет два ряда шариков в одно внешнее и внутреннее кольцо. Углы контакта расположены по схеме «спина к спине» внутри одного подшипника. Двухрядная конструкция занимает меньше осевого пространства, чем два однорядных подшипника, поскольку между рядами нет зазора. Это также упрощает монтаж, поскольку пользователь устанавливает один подшипник вместо двух. Двухрядные подшипники имеют более высокую радиальную жесткость, чем сдвоенные однорядные подшипники аналогичного размера.

Каковы требования к допускам для радиально-упорных шарикоподшипников?

Радиально-упорные шарикоподшипники производятся с соблюдением допусков на размеры и точность вращения, определенных международными стандартами, в первую очередь ISO 492 (международным) и ABMA/ANSI (американским). Эти допуски сгруппированы по классам, причем каждый класс определяет допустимые отклонения диаметра отверстия, наружного диаметра, ширины и точности вращения (радиальное биение и осевое биение). Наиболее распространенными классами точности, от наименее точного до наиболее точного, являются P0 (нормальный), P6 (класс 6), P5 (класс 5), P4 (класс 4) и P2 (класс 2). Каждый шаг к более высокому классу точности снижает допустимые допуски примерно на 50 процентов.

Допуск диаметра отверстия. Для подшипника с диаметром отверстия 30 миллиметров подшипник P0 (нормальный) допускает отклонение отверстия от 0 до -10 микрометров. Диаметр отверстия может составлять от 30 000 миллиметров до 29 990 миллиметров. Подшипник P6 допускает от 0 до -8 микрометров. P5 допускает диапазон от 0 до -6 микрометров. P4 допускает диапазон от 0 до -5 микрометров. P2 допускает диапазон от 0 до -2,5 микрометра. Более жесткий допуск на отверстие обеспечивает более равномерную посадку с натягом на валу. Для большинства общепромышленных применений (конвейеры, вентиляторы, сельскохозяйственное оборудование) достаточно P0 или P6. Для шпинделей станков, требующих высокой точности вращения, требуется P4 или P2.

Допуск внешнего диаметра. Для того же подшипника с внутренним диаметром 30 миллиметров (внешний диаметр примерно 62 миллиметра) подшипник P0 допускает отклонение наружного диаметра от 0 до -11 микрометров. P6 допускает диапазон от 0 до -9 микрометров. P5 допускает диапазон от 0 до -7 микрометров. P4 допускает диапазон от 0 до -6 микрометров. P2 допускает диапазон от 0 до -3 микрометров. Допуск на внешний диаметр определяет посадку в отверстии корпуса. Подшипник с наружным диаметром, находящимся в нижней части диапазона допуска, будет иметь более свободную посадку в корпусе, что может привести к проскальзыванию или вращению наружного кольца под нагрузкой. Подшипник с верхним пределом диапазона допуска будет иметь более плотную посадку, что может затруднить установку.