Радиально-упорные шарикоподшипники: конструкция, углы нагрузки и руководство по выбору

Радиально-упорные шарикоподшипники, точнее называемые радиально-упорными шарикоподшипниками, являются лучшим выбором, когда вращающийся вал должен одновременно выдерживать как радиальные, так и осевые силы. Их определяющей особенностью является расчетный угол контакта между шариками и дорожками качения, обычно 15°, 25°, 30° или 40°, который позволяет подшипнику передавать нагрузку вдоль оси вала, а не только поперек нее. Для высокоскоростных шпинделей, валов редукторов, насосов и любого ротора, несущего комбинированную нагрузку, этот тип подшипника обеспечивает осевую грузоподъемность и жесткость, с которыми стандартный радиальный шарикоподшипник просто не может сравниться.

Что такое радиальные шарикоподшипники?

Радиально-упорные шарикоподшипники представляют собой прецизионные подшипники качения, предназначенные для восприятия комбинированных радиальных и осевых нагрузок за счет определенного угла контакта между шариками и дорожками качения.

Производители шлифуют дорожки качения внутреннего и наружного кольца так, чтобы одно плечо было выше другого, поэтому шарики касаются колец по наклонной линии, а не через радиальную плоскость. Этот наклон — обычно 15°, 25°, 30° или 40° — преобразует часть радиальной нагрузки подшипника в осевую.

• Угол контакта 15°: высочайшая скорость, умеренная осевая нагрузка, типичная для шпинделей станков.
• Угол контакта 25°: сбалансированная скорость и тяга, универсальный выбор.
• Угол контакта 30°: более высокая осевая производительность, часто используется в насосах и компрессорах.
• Угол контакта 40°: максимальная осевая нагрузка, подходит для валов, работающих в тяжелых условиях при умеренной скорости.

Радиально-упорные подшипники серии 7 от Kangtian Bearing В этих радиально-упорных подшипниках используются наклонные дорожки качения для восприятия осевых нагрузок в одном направлении, что требует парной или двухрядной установки. Поставщик предлагает крупносерийное производство и имеет сертификаты ISO, что делает его актуальным для сравнения решений по осевой нагрузке. Посмотреть продукт →

Поскольку один ряд может противостоять осевой нагрузке только в одном направлении, переменная тяга требует согласованной пары или двухрядной конструкции. Это фундаментальное отличие установки от подшипника с глубокими канавками, который воспринимает легкую нагрузку в обоих направлениях в одном компактном блоке.

Радиально-контактные и радиальные шарикоподшипники

Радиальные шарикоподшипники и радиально-упорные шарикоподшипники принципиально различаются по тому, как они воспринимают осевые нагрузки, и эта разница определяет, какой тип вам нужен.

Глубокий подшипник прост, тих и экономичен. Он может воспринимать умеренную осевую нагрузку — примерно до половины неиспользуемой радиальной нагрузки — благодаря глубине канавок дорожки качения. Но по мере увеличения осевой силы шарики прижимаются к заплечику канавки вбок, перегружают эллипс контакта и вызывают нагрев, износ и шум. Радиально-упорный подшипник позволяет избежать этого, направляя нагрузку по заданной наклонной траектории. В таблице ниже сравниваются оба типа подшипников одного и того же размера отверстия и серии.

Практическое правило простое: если большая часть нагрузки является радиальной, а осевая нагрузка небольшая, случайная или прерывистая, оставайтесь с радиальным шарикоподшипником. Если осевая нагрузка постоянная, высокая или сочетается с высокой скоростью и необходимостью обеспечения жесткости, правильным решением будет установка радиально-упорного подшипника.

Радиальный шарикоподшипникs for Light Axial Loads Радиальные шарикоподшипники этого производителя подходят для применений, где осевая нагрузка небольшая или прерывистая, как обсуждалось в сравнении. Производство включает в себя несколько типов уплотнений и материалов, что делает его надежным запасным вариантом для сценариев комбинированной нагрузки. Посмотреть продукт →

Чтобы понять, насколько далеко можно продвинуть радиальный подшипник, прежде чем он станет слабым местом, прочтите нашу техническую заметку радиальные шарикоподшипники при комбинированных радиальных и осевых нагрузках подробно объясняет пределы нагрузки.

Однорядный, двухрядный и способы крепления

Поскольку однорядный радиально-упорный подшипник воспринимает осевую нагрузку только в одном направлении, способ крепления — это не деталь, а сама конструкция.

Компоновка «спина к спине» (DB)

Два подшипника установлены так, чтобы их линии нагрузки были направлены друг от друга. Это создает самый широкий эффективный центр нагрузки и самую высокую моментную жесткость, что делает DB предпочтительным вариантом для шпинделей станков и прецизионных поворотных столов.

Фронтальное расположение (DF)

Линии нагрузки направлены друг к другу. Эта компактная конструкция допускает небольшое смещение и часто используется в условиях ограниченного пространства, хотя ее моментная жесткость ниже, чем у DB.

Тандемное расположение (DT)

Оба подшипника воспринимают осевую нагрузку в одном направлении. Тандемный монтаж используется, когда односторонняя тяга чрезвычайно велика и два подшипника должны распределять нагрузку, например, в больших цилиндрических редукторах и насосах высокого давления.

Предварительная загрузка

Предварительная загрузка is the deliberate insertion of internal load to remove clearance and raise stiffness. Light preload suits high-speed running; heavy preload increases rigidity but also raises friction and temperature. The correct preload class should always be chosen with the manufacturer's data, not by trial.

Типичные области применения радиально-упорных подшипников

Радиально-упорные подшипники приводят в действие любую машину, которой одновременно необходимы скорость, тяга и жесткость, от прецизионных шпинделей до ступиц колес транспортных средств.

• Шпиндели станков, где жесткость и точность имеют решающее значение при 10 000–40 000 об/мин.
• Высокоскоростные электродвигатели и валы тяговых электродвигателей.
• Роторы центробежных насосов и компрессоров подвергаются большой тяге рабочего колеса.
• Валы коробки передач и планетарные передачи, часто расположенные тандемными парами.
• Соединения промышленных роботов и поворотные столы, требующие нулевого люфта и высокой жесткости.
• Ступицы автомобильных колес, обычно с двумя радиально-упорными подшипниками, обращенными друг к другу.
• Центрифуги, текстильные веретена и печатные машины с продолжительной непрерывной работой.

Список не является исчерпывающим. Любой вращающийся узел, который должен нести определенную осевую нагрузку при работе на скорости, выиграет от конструкции с угловым контактом.

Как правильно выбрать радиально-упорный шарикоподшипник

Выбор подшипника — это шестиэтапный процесс, который начинается с фактического спектра нагрузки, поскольку каждое последующее решение зависит от соотношения радиальной и осевой силы.

1. Рассчитайте эквивалентную динамическую нагрузку. Объедините радиальные и осевые силы, используя коэффициенты X и Y подшипника, затем сравните результат с требуемым сроком службы L10 в часах работы.
2. Исправьте угол контакта. Выберите 15° или 25°, если скорость является приоритетом; выберите 30° или 40°, когда тяга преобладает.
3. Выберите однорядный, двухрядный или подобранную пару. Двунаправленное усилие и жесткость шпинделя обычно указывают на согласованную пару.
4. Выберите класс точности. Для общего машинного оборудования можно использовать нормальный допуск (ABEC-1/P0), тогда как для шпинделей и роботов требуется P5 или выше для контролируемого биения.
5. Выберите материал клетки. Механически обработанные латунные или фенольные сепараторы работают быстрее; сепараторы из стали и полиамида экономичны для стандартных промышленных условий эксплуатации.
6. Дайте определение смазке и уплотнению. Смазка подходит для большинства применений; При превышении смазываемого предела скорости требуется циркуляция масла или масляно-воздушная смазка.

Если расчет нагрузки показывает, что осевая сила мала и нечаста, радиальный подшипник серии 6200 часто удовлетворяет требованиям при меньших затратах. В этом случае простая конструкция с глубокими канавками остается практичным вариантом.

Радиальные шарикоподшипники серии 62 с гибкими опциями Серия 62 предлагает экономически эффективный выбор, когда осевая сила незначительна, как отмечено в предыдущем тексте. Благодаря различным уплотнениям, зазорам и классам точности эти подшипники применяются в различных отраслях промышленности и могут быть адаптированы к вашим требованиям к нагрузкам. Посмотреть продукт →

Таблицы размеров, допуски на установку и рекомендации по проверке можно найти в нашем библиотека технических данных прежде чем завершить рисунок.

Часто задаваемые вопросы

Могут ли радиально-упорные шарикоподшипники выдерживать радиальные нагрузки?

Да. Каждый радиально-упорный шарикоподшипник выдерживает радиальную нагрузку, а его радиальная нагрузка зависит от угла контакта и комплекта шариков. Однорядный подшипник серии 7000 воспринимает большую радиальную составляющую, одновременно неся часть нагрузки в осевом направлении; поэтому он заменяет радиальные подшипники в шпинделях высокой жесткости.

В чем разница между радиально-упорным и радиальным шарикоподшипником?

Геометрия дорожки качения. Подшипник с глубокими канавками имеет симметричные канавки и номинальный угол контакта 0°, что обеспечивает ему умеренную осевую способность в обоих направлениях. Радиально-упорный подшипник имеет наклонный угол контакта, который увеличивает осевую нагрузку в одном направлении и повышает жесткость за счет необходимости парной установки для двунаправленной тяги.

Почему радиально-упорные подшипники необходимо использовать парами?

Потому что один ряд может толкаться назад только в одном осевом направлении. Без противоположного подшипника вал свободно перемещается под действием обратной тяги. Установка двух подшипников по схеме «спина к спине», «лицом к лицу» или тандемом охватывает это направление, создает предварительную нагрузку и значительно увеличивает жесткость системы вала.

Какой угол контакта выбрать для работы на высоких скоростях?

Угол 15° или 20°. Меньшие углы создают меньшую осевую силу предварительной нагрузки и уменьшают трение при вращении на скорости, сохраняя температуру и потери мощности на низком уровне. Если вам нужна и высокая скорость, и значительная тяга, рассмотрите гибридную пару или масляно-воздушную систему смазки.

Может ли радиальный шарикоподшипник заменить радиально-упорный подшипник?

Часто нет. Для слегка нагруженных валов с низкой осевой силой и умеренной скоростью хорошо подойдет подшипник с глубокими канавками. Но для более высокой тяги, лучшей точности шпинделя, меньшего отклонения и стабильной работы на высоких скоростях лучшим решением является радиально-упорный подшипник. Модернизация без перерасчета нагрузок и скоростей обычно сокращает срок службы подшипников.

Радиальные шарикоподшипники сочетают радиальную нагрузку, осевую нагрузку, скорость и жесткость, с которой ни один другой подшипник качения не справляется так эффективно в однорядном формате. Начните с реального спектра нагрузок вашей машины, тщательно выбирайте угол контакта и расположение, а также указывайте правильный предварительный натяг, когда точность имеет значение. Учитывайте эти параметры, и радиально-упорный подшипник обеспечит предсказуемый и длительный срок службы даже в сложных условиях эксплуатации.