Малошумные конические роликоподшипники на рынке

• Размер ISO серии 302 (ширина света): Серия ширины 2 с углом контакта от 10 до 16 градусов. Диаметр отверстий варьируется от 15 мм до 90 мм. Эти подшипники создают уровень шума от 45 до 52 дБ(А) при 1500 об/мин при небольших нагрузках (от 10 до 20 процентов динамического номинала). Область применения включает небольшие электродвигатели и коробки передач сельскохозяйственной техники.
• Размер ISO серии 303 (средняя ширина): Серия ширины 3 с углом контакта от 12 до 20 градусов. Диаметр отверстия от 25 мм до 140 мм. Оптимизированная обработка поверхности дорожек качения (Ra от 0,08 до 0,12 микрон) снижает скорость вибрации до 0,3–0,6 мм/с. Используется в промышленных вентиляторах и конвейерных роликах, где требуется непрерывная работа со скоростью от 1000 до 3000 об/мин.
• Серия размеров ISO 322 (повышенная мощность): Измененная внутренняя геометрия с более длинными роликами (длина роликов на 15–25 процентов больше, чем у стандартной серии). Угол контакта составляет от 15 до 25 градусов. Эти подшипники демонстрируют более низкий уровень шума на высоких скоростях (от 3000 до 5000 об/мин) благодаря уменьшению проскальзывания роликов. Распространен в автомобильных дифференциалах и раздаточных коробках.
• Высокоточные подшипники класса P5 и P4: Точность размеров соответствует стандарту ISO 492, класс 5, или радиальное биение ограничено 0,005 мм (P5) или 0,003 мм (P4). Отклонение от круглости дорожки качения менее 0,0015 мм. Эти подшипники предназначены для шпинделей станков и прецизионных редукторов, где уровень шума должен оставаться ниже 40 дБ(А) при 2000 об/мин.
• Подобранная пара (лицом к лицу или спиной к спине): Два подшипника предварительно нагружены друг относительно друга во время сборки. Значения предварительной нагрузки варьируются от 50 Н до 300 Н в зависимости от применения. Соответствующие пары уменьшают внутренний зазор почти до нуля, устраняя свободное движение, которое создает ударный шум при реверсе нагрузки. Используется в приводах электромобилей и редукторах ветряных турбин.

Материалы, используемые в Малошумные конические роликоподшипники

Кольцо подшипника и роликовая сталь

Преобладающей сталью для малошумных подшипников является хромистая сталь SAE 52100 (AISI 52100). Состав: углерод от 0,98 до 1,10 процента, хром от 1,30 до 1,60 процента, марганец от 0,25 до 0,45 процента, кремний от 0,15 до 0,35 процента. Остаточное содержание аустенита после термообработки поддерживается ниже 8 процентов (стандартные подшипники допускают до 12 процентов), поскольку остаточный аустенит колеблется под напряжением, создавая микроудары. Твердость колец и роликов от 60 до 64 HRC. В электромобилях, требующих электроизоляции, в гибридных керамических подшипниках используются тела качения из нитрида кремния (Si₃N₄) со стальными кольцами. Плотность нитрида кремния составляет 3,2 г/см³ по сравнению с 7,8 г/см³ для стали, что снижает центробежную силу, действующую на сепаратор на высоких скоростях.

Материалы клетки

Полиамид 66 (PA66) с 25-процентным усилением стекловолокном является наиболее распространенным материалом сепараторов для малошумных подшипников. Предел прочности составляет от 160 до 190 МПа. Водопоглощение составляет от 1,5 до 2,0 процентов при относительной влажности 50 процентов, что необходимо учитывать при конструкции карманов клетки (размер карманов на 0,05-0,10 мм больше диаметра ролика, чтобы компенсировать набухание). Максимальная кратковременная рабочая температура – ​​140°С; непрерывная работа при температуре выше 120°C разрушает полимер, вызывая разрушение сепаратора. Для применения в условиях высоких температур (выше 120°C) используются сепараторы из прессованной стали (марка SAE 1008) с полиамидным покрытием. Толщина покрытия составляет от 0,02 до 0,05 мм, обеспечивая демпфирование поверхности. Стальные клетки без покрытия передают уровень шума до 6 дБ выше.

Уплотнения и смазка

В малошумных подшипниках с предварительно смазанными уплотнениями используются уплотнения из нитрильного каучука (NBR) с твердостью по Шору А от 70 до 7NBR. Рабочий диапазон составляет от -30°C до 100°C. Для более высоких температур используются уплотнения из фторкаучука (FKM) (от -20°C до 150°C). В геометрии кромки уплотнения используется одна точка контакта с канавкой для удержания смазки. Контактная сила кромки откалибрована в диапазоне от 0,5 до 1,5 Н на уплотнение; более высокие силы увеличивают трение и шум. Сама смазка представляет собой загущенное литиевым мылом минеральное масло или полимочевинную смазку. Вязкость базового масла составляет от 40 до 80 мм²/с при 40°C и выбрана так, чтобы образовывать эластогидродинамическую пленку при рабочей скорости. Консистенция смазки соответствует классу 2 по NLGI (проницаемость от 260 до 340). Партии смазок, прошедшие испытания на шум, показывают отклонение менее 2 дБ(А) при измерении на стандартном испытательном подшипнике. Для применений со сверхнизким уровнем шума (ниже 40 дБ) используется синтетическая углеводородная смазка с загустителем из комплекса бария. Эта смазка имеет индекс вязкости базового масла выше 130, что сводит к минимуму изменение вязкости при изменении температуры.

Обработка поверхности и покрытия

Поверхности дорожек качения малошумных подшипников подвергаются суперфинишной обработке. В процессе используется керамический шлифовальный круг с абразивом зернистостью от 600 до 1200, а затем полировальная лента с алмазной пастой размером от 3 до 6 микрон. Полученная поверхность имеет арифметическую шероховатость (Ra) от 0,04 до 0,06 микрона и асимметрию (Rsk) от -1,5 до -2,0. Отрицательная асимметрия указывает на то, что впадин больше, чем пиков, что удерживает смазку и снижает контактный шум. Ролики также подвергаются суперчистовой обработке с Ra менее 0,05 микрона. Некоторые малошумные подшипники для автомобильной техники получают конверсионное покрытие из фосфата марганца толщиной от 2 до 5 микрон. Это покрытие поглощает микрочастицы, которые в противном случае создавали бы шум. Подшипники с фосфатным покрытием демонстрируют снижение шума на 1–2 дБ после 500 часов работы по сравнению с подшипниками без покрытия, поскольку покрытие продолжает накапливать частицы износа.