Радиально-упорные шарикоподшипники предназначены для восприятия комбинированных радиальных и осевых нагрузок за счет размещения дорожек качения шарика под точным углом к оси подшипника. Благодаря этому спроектированному углу их называют «угловыми» контактными подшипниками, а также это основная причина, по которой они превосходят конструкции с глубокими канавками в приложениях, требующих осевой жесткости и точности на высоких скоростях. Если вам необходимо выдерживать значительную осевую нагрузку в одном направлении, сохраняя при этом небольшое отклонение вала, наиболее надежным выбором обычно является радиально-упорный шарикоподшипник.
Что такое радиально-упорный шарикоподшипник?
Радиально-упорный шарикоподшипник представляет собой подшипник качения, в котором линия контакта шариков с дорожками качения образует угол с линией, перпендикулярной оси подшипника. Этот угол контакта позволяет подшипнику выдерживать комбинацию радиальных и осевых нагрузок, но он также создает путь внутренней нагрузки, который необходимо учитывать при монтаже и соединении.
В семействе радиально-упорных подшипников серии 7 одна сторона наружного и внутреннего колец выше другой. Полученный угол контакта обычно указан на подшипнике или указан в паспорте производителя. Общие углы включают 15°, 25°, 30° и 40°. Материал сепаратора, марка шариков и качество колец также имеют значение, поскольку они влияют на шум при работе, выделение тепла и срок службы при непрерывной работе.
Поставщик радиально-упорных подшипников серии 7 с общими углами контакта Для конструкций, в которых угол контакта влияет на нагрузку и скоростные характеристики, этот поставщик предлагает радиально-упорные подшипники 7 серии с такими углами, как 15°, 25°, 30° и 40°, с отдельными номинальными данными. Посмотреть продукт → Точный угол изменяет направление внутренней силы, создаваемой при вращении подшипника, поэтому подшипник одного и того же размера при разных углах контакта будет вести себя совершенно по-разному под нагрузкой и скоростью. Вот почему производители предоставляют отдельные таблицы номинальных значений для каждого угла, а не одно значение нагрузки для данного размера отверстия.
Как угол контакта влияет на нагрузку и скорость?
Угол контакта является первым параметром, который следует проверить при выборе радиально-упорного подшипника, поскольку он устанавливает баланс между осевой нагрузкой и скоростными возможностями.
| Угол контакта | Осевая нагрузка | Радиальная нагрузка | Скорость Пригодность | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| 15° | Умеренный | Высокий | Отлично работает на очень высоких скоростях | Высокий-speed spindles |
| 25° | Хорошо | Хорошо | Хорошо for medium-to-high speeds | Общие машины, электродвигатели |
| 30° | Лучше | Немного уменьшено | Средний диапазон скоростей | Насосы, редукторы |
| 40° | Высокийest | Уменьшенный | Более низкая максимальная скорость | Тяжелые осевые нагрузки, валы-шестерни |
Более высокие углы контакта позволяют шарикам передавать большую осевую силу, но они также приводят к более высокому внутреннему скольжению и нагреву. Для очень высокоскоростных применений меньший угол обычно безопаснее, даже если номинальная осевая нагрузка ниже. Если машина работает на грани предельной скорости, повышение температуры может изменить внутренний зазор подшипника, поэтому всегда проверяйте температурный рабочий диапазон у производителя.
Однорядное, двухрядное или парное расположение?
Однорядный радиально-упорный шарикоподшипник может воспринимать осевую нагрузку только в одном направлении. Это не дефект; это структурный результат смещения дорожек качения. Чтобы воспринимать осевые силы в обоих направлениях, необходимо скомбинировать подшипники.
Общие конфигурации монтажа включают в себя:
- Взаимно (БД): грузовые марки открываются наружу; это обеспечивает более широкий эффективный разброс и более высокую жесткость при опрокидывающих моментах.
- Очное (DF): грузовые тросы открываются внутрь; эта конструкция более компактна и менее чувствительна к тепловому расширению, но имеет меньшую жесткость при наклоне.
- Тандем (ДТ): оба подшипника обращены в одном направлении; такое расположение используется, когда один подшипник не может самостоятельно нести осевую нагрузку.
- Двухрядные радиально-упорные подшипники: два ряда шариков в одном блоке; они выдерживают осевые нагрузки в обоих направлениях, их легко монтировать, но они шире и выделяют больше тепла на высокой скорости.
В шпинделях станков часто используется комплект из трех или четырех однорядных подшипников с тщательно контролируемым предварительным натягом, позволяющий добиться как высокой радиальной жесткости, так и точного осевого позиционирования. Предварительная нагрузка исключает люфт и удерживает шарики в постоянном контакте с дорожками качения, что улучшает повторяемость позиционирования, но также увеличивает трение. Правильное значение предварительного натяга зависит от скорости шпинделя, массы вращающегося узла и сил резания, возникающих во время работы.
Ключевые критерии выбора радиально-упорных подшипников
Чтобы выбрать правильный подшипник, начните с определения пути нагрузки, диапазона скоростей и требуемой жесткости. Наиболее критичными являются следующие факторы:
- Величина и направление радиальных и осевых нагрузок
- Скорость вала и диапазон рабочих температур
- Требуемый предварительный натяг и жесткость системы
- Класс точности, например, классы допуска ABEC/ISO.
- Способ смазки и интервал повторного смазывания
- Место для установки и допустима ли подобранная пара
Если ваша осевая нагрузка незначительна и вашей основной потребностью является низкая стоимость и простой монтаж, может быть достаточно радиального шарикоподшипника. Например, радиальные шарикоподшипники серии 62 являются распространенной альтернативой в двигателях общего назначения, где осевое усилие минимально.
Радиальный шарикоподшипник серии 62 с несколькими вариантами уплотнений Когда осевая нагрузка невелика и стоимость имеет значение, этот радиальный шарикоподшипник серии 62 обеспечивает простой монтаж, различные формы уплотнений и классы точности, подходящие для общих применений в двигателях. Посмотреть продукт → По поводу радиально-упорных подшипников проконсультируйтесь с производителем. страница технических данных для подтверждения номинальной нагрузки, ограничений скорости и допусков перед завершением проектирования. Обратите внимание на разницу между номинальными статическим и динамическим нагрузками, поскольку ударные нагрузки могут необратимо деформировать дорожки качения, даже если установившаяся нагрузка кажется приемлемой.
Где радиально-упорные подшипники работают лучше всего?
Сочетание осевой грузоподъемности, скоростных характеристик и контролируемой жесткости делает радиально-упорные шарикоподшипники выбором по умолчанию в оборудовании, требующем точного вращательного движения.
- Станочные шпиндели и фрезерные головки
- Высокоскоростные электродвигатели и тяговые электродвигатели
- Насосы и компрессоры с неуравновешенными осевыми силами
- Ступицы автомобильных колес и трансмиссионные валы
- Робототехнические соединения и прецизионные редукторы
- Текстильные, упаковочные и печатные машины
В каждом случае подшипник выбирается не только по грузоподъемности, но и по способу крепления, сохраняющему внутреннюю геометрию при изменении температуры и скорости. Например, в тяговых двигателях EV осевая нагрузка часто меняет направление во время рекуперативного торможения, поэтому обычно используется согласованная пара или двухрядная конструкция.
Советы по установке и обслуживанию
Радиально-упорные подшипники чувствительны к предварительному натягу и соосности. Небольшая ошибка при установке может изменить эффективный угол контакта и вызвать преждевременный износ.
Ключевые правила, которых следует придерживаться:
- Применяйте осевую нагрузку только в том направлении, на которое рассчитан подшипник.
- Используйте правильный метод предварительной нагрузки: контргайки с регулируемым крутящим моментом, прокладки, пружины или соответствующий комплект, поставляемый производителем.
- Проверьте посадку вала и корпуса, чтобы избежать деформации дорожки качения.
- Не допускайте попадания загрязнений во время установки; даже мелкий мусор сокращает срок службы подшипников.
- Используйте рекомендованное количество смазки и график повторного смазывания.
Пошаговые инструкции см. в нашей руководство по установке подшипника . Хотя они написаны для подшипников с глубокими канавками, основные правила обращения и проверки посадки также применимы и к конструкциям с радиальным контактом.
Радиально-контактные и радиальные шарикоподшипники
Разница между этими двумя семействами подшипников часто сводится к направлению нагрузки и стоимости сложности.
| Характеристика | Радиально-упорный шарикоподшипник | Радиальный шарикоподшипник |
|---|---|---|
| Направление осевой нагрузки | Одно направление на однорядный подшипник | Оба направления, но ограниченно |
| Комбинированная грузоподъемность | Высокий, especially with paired arrangement | Умеренный |
| Скорость работы | Отличное качество с меньшим углом контакта | Очень хорошо |
| Сложность монтажа | Требуется предварительная загрузка и правильное сопряжение | Простой, прощающий |
| Типичная стоимость при том же размере отверстия | Высокийer | Нижний |
| Типичный режим отказа при неправильном применении | Перегрев из-за неправильной предварительной нагрузки | Осевая перегрузка приводит к бринеллированию дорожек качения. |
Используйте радиально-упорный подшипник, если путь нагрузки требует контролируемого осевого усилия. Используйте подшипник с глубокими канавками, когда простота и стоимость важнее осевой жесткости.
Часто задаваемые вопросы
Может ли один радиально-упорный шарикоподшипник выдерживать осевые нагрузки в обоих направлениях?
Нет. Однорядный радиально-упорный подшипник предназначен для восприятия осевой нагрузки только в одном направлении. Для двунаправленной тяги вам понадобится двухрядный подшипник или подобранная пара, установленная по схеме «спина к спине» или «лицом к лицу».
В чем практическая разница между углом контакта 15° и 40°?
Угол контакта 15° обеспечивает более высокую скорость и сохраняет большую радиальную грузоподъемность, а угол 40° обеспечивает более высокую номинальную осевую нагрузку за счет максимальной скорости и выделения тепла.
Всегда ли радиально-упорным подшипникам необходим предварительный натяг?
В большинстве прецизионных применений требуется определенная предварительная нагрузка для устранения люфта и повышения жесткости. В некоторых случаях допускается небольшой зазор, но изготовитель подшипника должен проверить правильность конструкции перед использованием.
Можно ли заменить радиально-упорный подшипник радиальным шарикоподшипником?
Только в том случае, если осевая нагрузка незначительна и требования к жесткости вала не критичны. Если в исходной конструкции для позиционирования используется геометрия углового контакта, переход на радиальный подшипник обычно снижает точность и срок службы.
Радиально-упорные шарикоподшипники не представляют собой сложную задачу, если начинать с направления нагрузки и двигаться наружу. Определите траекторию осевого усилия, выберите угол контакта, который уравновешивает скорость и жесткость, затем подтвердите способ монтажа и предварительный натяг. Производитель, имеющий собственное производство, также может помочь вам подобрать размер и допуск подшипника в соответствии с конструкцией вашего корпуса и вала, прежде чем приступить к серийному производству.
Связаться с нами