Описание шарикоподшипниковых узлов: типы, нагрузки, уплотнения и руководство по выбору

Шарикоподшипниковый узел представляет собой готовый к монтажу узел, который включает в себя вставку радиального шарикоподшипника, корпус, уплотнения и запорный механизм. Это самый быстрый способ поддержать вращающийся вал в промышленном оборудовании, поскольку работы по центровке, установке и уплотнению уже выполняются на заводе. Для групп технического обслуживания и покупателей OEM практический вопрос заключается не только в том, что может делать устройство, но и в том, какая конфигурация выдержит конкретные условия нагрузки и загрязнения.

Что такое шарикоподшипниковый узел?

Шарикоподшипниковый узел, также называемый вставным шарикоподшипником или корпусным подшипником, состоит из внутреннего подшипника со сферическим наружным кольцом, запрессованного в жесткий корпус. Сферическая внешняя поверхность позволяет вставке слегка самовыравниваться внутри корпуса, компенсируя незначительные отклонения вала и неточности монтажа.

Deep Groove Ball Bearing Units with Self-Aligning Housings

Узлы радиальных шарикоподшипников с самоцентрирующимся корпусом Эти вставные шарикоподшипники имеют сферическое наружное кольцо, которое самовыравнивается внутри корпуса, компенсируя прогиб вала. Они идеально подходят для различных промышленных применений, выпускаются в различных формах уплотнений и созданы для уменьшения трения и повышения долговечности. Просмотреть продукт →

Полный комплект обычно включает в себя следующие компоненты:

Вставной подшипник: радиальный шарикоподшипник с выпуклым наружным кольцом и более широким внутренним кольцом для фиксации вала.
Корпус: опорный, фланцевый, натяжной или картриджный из чугуна, штампованной стали, полимера или нержавеющей стали.
Уплотнения и защитные экраны: контактные или бесконтактные резиновые уплотнения, металлические экраны или специальные лабиринтные уплотнения.
Запирающее устройство: установочный винт, эксцентриковая втулка или закрепительная втулка, фиксирующая узел на валу.
Смазка: заводская заправка смазкой, с отверстием для повторной смазки или без него.

Основные типы шарикоподшипниковых узлов

Сначала выберите тип корпуса, поскольку он определяет способ крепления устройства к конструкции машины. Затем выберите механизм блокировки в зависимости от исполнения вала и направления нагрузки.

Сравнение распространенных стилей корпусов шарикоподшипниковых узлов
Тип корпуса	Монтажная плоскость	Типичные применения
Подушка (подушка)	Основание параллельно валу	Конвейеры, вентиляторы, мешалки, линейные валы
фланцевый	Перпендикулярно валу	Воздуходувки, небольшие конвейеры, пищевое оборудование, концевые опоры
Прием	Скользит внутри натяжной рамы	Ленточные конвейеры, натяжители цепей
Картридж	Цилиндрическая посадка внутри отверстия машины	Текстильные машины, упаковочные линии

Фланцевые агрегаты особенно распространены на линиях автоматизации и пищевой промышленности, где подшипник должен крепиться болтами к плоской пластине или раме. Серия фланцев достигает этого благодаря компактной радиальной опоре и точному расстоянию между болтами.

Flange Mounted Deep Groove Ball Bearings for Automation

Радиальные шарикоподшипники с фланцевым креплением для автоматизации Эти фланцевые узлы, предназначенные для крепления болтами к плоским пластинам или рамам, имеют компактную радиальную площадь и точное расстояние между болтами. Подходит для линий пищевой промышленности и автоматизации, с возможностью фиксации установочным винтом или эксцентриковым воротником для надежного удержания вала. Просмотреть продукт →

Запирающие механизмы

Блокировка установочным винтом является стандартным выбором для умеренных нагрузок в одном направлении. Эксцентриковая блокировка воротника обеспечивает более надежный захват при переворачивании или легкой вибрации грузов. Закрепительные втулки подходят для валов большего размера и допускают осевое позиционирование на гладких валах.

Радиальная и осевая нагрузка

Поскольку вставка представляет собой радиальный шарикоподшипник, шарикоподшипниковый узел может очень хорошо выдерживать радиальные нагрузки и лишь умеренные осевые нагрузки. Чистые осевые нагрузки, превышающие примерно 50–70 % радиальной нагрузки подшипника, обычно требуют использования подшипника другого типа или узла большего размера.

Приблизительная нагрузочная способность узла шарикоподшипников с глубокими канавками
Направление нагрузки	Относительная емкость	Практические заметки
Радиальный (перпендикулярно валу)	Высокий	Преобладающая нагрузка на конвейеры, вентиляторы и редукторы
Осевой (параллельно валу)	Умеренный	Приемлемо для легких и кратковременных осевых нагрузок.
Комбинированный радиально-осевой	Зависит от коэффициента нагрузки	Используйте эквивалентную нагрузку P = X·Fr Y·Fa из номинальных таблиц.

На практике приложенная нагрузка должна оставаться ниже номинальной динамической нагрузки (C) с соответствующим коэффициентом эксплуатации для ударных нагрузок. Устройство, рассчитанное на постоянную радиальную нагрузку, все равно быстро выйдет из строя, если подвергнется повторяющимся ударным нагрузкам.

Уплотнение и смазка

Загрязнения и разрушение смазки вызывают больше отказов в эксплуатации, чем усталость металла. Поэтому во многих реальных установках расположение уплотнений и качество смазки заслуживают большего внимания, чем номинальная нагрузка.

Распространенные варианты герметизации включают в себя:

Два резиновых контактных уплотнения (2RS): лучше всего защищают от пыли и влаги, с небольшим снижением скорости и трения.
Два металлических экрана (2Z): низкое трение, подходят для более чистых сред.
Специальные трехкромочные или лабиринтные уплотнения: предпочтительны для пыльных рабочих мест и промывки под высоким давлением.

Подробные рекомендации по выбору см. сравнение уплотнительных и пыленепроницаемых вариантов . Для повторной смазки большинство агрегатов на заводе заправлены смазкой на основе литиевого комплекса; интервалы замены смазки зависят от скорости, температуры и уровня загрязнения.

Как правильно выбрать шарикоподшипниковый узел

Проработайте четыре параметра по порядку: размер вала, нагрузка, скорость и окружающая среда. Только после того, как они будут исправлены, вы выбираете тип корпуса и метод блокировки.

Измерьте диаметр вала и обратите внимание, отшлифована ли рабочая поверхность или вытянута. Типичные соответствия варьируются от h6 до j6.
Рассчитайте радиальные и осевые силы, включая удары, вибрацию и натяжение ремня.
Сравните рабочую скорость с предельной скоростью для выбранного уплотнения и смазки.
Определить температурный диапазон и уровень загрязнения; отрегулируйте материал уплотнения и смазку соответствующим образом.
Выберите тип корпуса и запирающее устройство в соответствии с монтажной конструкцией.

Для машин средней нагрузки, таких как компактные коробки передач, сельскохозяйственное оборудование и легкие конвейеры, пластины серии 62 обеспечивают сбалансированное сочетание размера отверстия, радиальной мощности и скоростных характеристик. Технические характеристики каждой серии приведены в раздел технических данных .

62 Series Insert Ball Bearings for Medium-Duty Machinery

Вставные шарикоподшипники серии 62 для машин средней мощности Пластина серии 62 обеспечивает сбалансированный размер отверстия, радиальную емкость и скоростные характеристики для компактных редукторов, сельскохозяйственного оборудования и легких конвейеров. Эти подшипники, изготовленные из стали GCr15 и доступные с различными формами уплотнений, обеспечивают длительный срок службы и надежную работу. Просмотреть продукт →

Приложения и отрасли

Шарикоподшипниковые узлы являются стандартным опорным компонентом вращающихся валов в отраслях, где ценится простота и быстрая замена.

Конвейерные системы и обработка сыпучих материалов
Вентиляторы HVAC, воздуходувки и промышленные вентиляторы
Линии пищевой промышленности и мойки
Сельскохозяйственная техника: шнеки, разбрасыватели, пресс-подборщики
Упаковочное и текстильное оборудование
Линии автомобильного производства и роботы-манипуляторы

В каждом случае материал корпуса должен соответствовать условиям мойки или химической среды, а уплотнение должно соответствовать воздействию частиц или влаги.

Часто задаваемые вопросы

Может ли шарикоподшипниковый узел выдерживать осевые нагрузки?

Да, но только умеренные. Вставка радиального шарикоподшипника воспринимает осевые нагрузки в обоих направлениях примерно до половины своей радиальной нагрузки при чисто осевом режиме; более высокие осевые нагрузки требуют другого класса подшипников.

Как часто следует смазывать шарикоподшипниковый узел?

Для стандартных герметичных агрегатов повторная смазка через 3 000–10 000 часов работы является обычной отправной точкой, но интервал сокращается при более высокой скорости, более высокой температуре и в пыльной среде. Всегда следуйте рекомендациям производителя.

В чем разница между опорным блоком и фланцевым агрегатом?

Опорные блоки монтируются так, чтобы их основание было параллельно валу, и идеально подходят для пролетов валов. Фланцевые агрегаты монтируются перпендикулярно валу, обычно на вертикальной пластине или конце рамы, что позволяет экономить осевое пространство.

Установочный винт или эксцентриковое кольцо?

Блокировка установочным винтом проще, дешевле и достаточна для равномерных однонаправленных нагрузок. Эксцентриковое стопорное кольцо обеспечивает более прочное сцепление и лучше справляется с реверсивными нагрузками и умеренной вибрацией.

Выбор шарикоподшипникового узла сводится к пониманию условий эксплуатации: размера вала, направления нагрузки, скорости, уплотнения и ориентации установки. Также помните о требованиях к запасным частям; блок со стандартной вставкой и корпусом упростит замену в будущем и сократит время простоя.