Однорядные цилиндрические роликоподшипники: грузоподъемность, типы и выбор

Однорядные цилиндрические роликоподшипники являются идеальным выбором, когда вращающийся вал должен выдерживать большие радиальные нагрузки, не занимая при этом много осевого пространства. В них используется один ряд цилиндрических роликов, контактирующих с дорожками качения, что обеспечивает им высокую номинальную радиальную нагрузку и высокую жесткость по сравнению с шарикоподшипниками того же размера. Компромисс одинаково очевиден: большинство конструкций несут небольшую осевую нагрузку или вообще не испытывают ее, и они менее склонны к перекосам. Если в вашем приложении преобладают радиальные силы (редукторы, электродвигатели, дробилки, конвейеры или промышленные насосы), то однорядный цилиндрический роликоподшипник часто является наиболее эффективной отправной точкой. В этом руководстве объясняется, как они устроены, как выбрать правильную конструкцию ребер и зазор, а также где они подходят по сравнению с радиальными шарикоподшипниками.

Что такое однорядный цилиндрический роликоподшипник?

Однорядный цилиндрический роликоподшипник представляет собой радиальный подшипник с одним рядом коротких цилиндрических роликов, расположенных между внутренним и наружным кольцами. Ролики контактируют с дорожками качения вдоль линии, а не в одной точке, поэтому подшипник может выдерживать очень высокие радиальные нагрузки и противостоять прогибу под нагрузкой. Конструкция обычно разъемная: внутреннее кольцо с роликами и сепаратором можно снять с наружного кольца, что упрощает монтаж и осмотр. Стандартные граничные размеры соответствуют стандартам ISO 15 и DIN 616, поэтому заданное отверстие и наружный диаметр могут меняться у разных производителей, если внутренняя конструкция и класс допуска совпадают.

Ключевыми компонентами являются внутреннее кольцо, наружное кольцо, цилиндрические ролики и сепаратор. В зависимости от конструкции кольца могут иметь одно или два ребра (фланца). Клетка удерживает ролики на равном расстоянии друг от друга и предотвращает их перекос. Поскольку ролики имеют цилиндрическую форму, подшипник допускает лишь ограниченное осевое смещение, если ребра не предназначены для фиксации вала. Эта конфигурация ребер является основной причиной существования нескольких вариантов.

Как выдерживают нагрузку однорядные цилиндрические роликоподшипники

Однорядные цилиндрические роликоподшипники выдерживают высокие радиальные нагрузки, поскольку линейный контакт распределяет напряжение по большей площади, чем точечный контакт шарикоподшипника. Номинальные статические и динамические нагрузки обычно в 1,5–3 раза выше, чем у радиальных шарикоподшипников аналогичных размеров, в зависимости от серии и внутренней геометрии. Радиальная жесткость также выше, что помогает сохранять положение вала в зубчатых зацеплениях и прецизионных приводах.

Допустимая осевая нагрузка практически полностью зависит от конструкции ребер. В таблице ниже приведены распространенные варианты с одной строкой и возможности каждого из них.

Выбор N или NU обычно используется, когда вал должен плавать в осевом направлении, например, в коробке передач, где в противном случае тепловое расширение привело бы к нагрузке на подшипники. NJ и NUP используются там, где подшипник также должен фиксировать вал в осевом направлении, но осевая нагрузка все равно должна быть умеренной. Для чисто осевых нагрузок обычно лучшим выбором является упорный подшипник или радиально-упорный подшипник.

Варианты клеток и ограничения скорости

Материал и конструкция сепаратора определяют практическое ограничение скорости в такой же степени, как и внутренняя геометрия подшипника. Штампованные стальные сепараторы являются стандартным выбором для общепромышленного применения и обеспечивают хороший баланс прочности и стоимости. Механически обработанные латунные сепараторы предпочтительны для высоких нагрузок, высоких температур или применений с ударными нагрузками, поскольку они устойчивы к деформации и износу. Сепараторы из полиамида (PA66) снижают вес и трение при работе на высоких скоростях, но их эффективность ограничена температурой и совместимостью смазочных материалов. Клетки из PEEK используются там, где требуется химическая стойкость и высокая температура.

Пределы скорости для однорядных цилиндрических роликоподшипников обычно ниже, чем для радиальных шарикоподшипников того же размера, поскольку линейный контакт генерирует больше тепла. Однако благодаря масляной смазке, прецизионному сепаратору и контролируемому зазору они могут работать на высоких скоростях в шпинделях станков и высокоскоростных двигателях. Рейтинг скорости по каталогу — это только отправная точка; Фактический предел зависит от метода смазки, охлаждения, нагрузки и выравнивания. Как правило, консистентная смазка подходит для умеренных скоростей и герметичных или необслуживаемых механизмов, тогда как циркуляционная масляная или масляно-воздушная смазка используется для работы на высоких скоростях или при высоких нагрузках.

Монтаж, посадка и внутренний зазор

Правильная посадка и зазор имеют решающее значение, поскольку цилиндрические роликоподшипники имеют меньший внутренний зазор, чем шарикоподшипники аналогичного размера, и более чувствительны к помехам. Для вращающегося внутреннего кольца при нормальной радиальной нагрузке обычно используется посадка на валу k5 или m5; более тяжелые нагрузки или ударные нагрузки могут потребовать n6. Посадки корпуса обычно имеют размер H7 или J7 для неподвижного наружного кольца, а K7 используется, когда наружное кольцо должно располагаться более плотно. Это только начальные значения. Фактическая посадка зависит от направления нагрузки, температуры, материала вала и того, используется ли подшипник в фиксированном или плавающем положении.

Внутренний зазор выбирается из CN (нормальный), C3 (больше нормального) или C4 (больше C3). C3 часто указывается для применений, где внутреннее кольцо нагревается быстрее, чем корпус, например, в электродвигателях или редукторах, поскольку тепловое расширение увеличивает зазор. Слишком маленький зазор приводит к перегреву и преждевременному выходу из строя; слишком большой зазор снижает грузоподъемность и может увеличить вибрацию. Для плавающего подшипника зазор и посадка должны допускать осевое смещение без истирания. Наш раздел технических данных предоставляет справочные таблицы допусков и посадок, которые помогают подтвердить окончательный выбор.

Смазка и техническое обслуживание

Смазка определяет срок службы однорядных цилиндрических роликоподшипников больше, чем любой другой фактор технического обслуживания. Смазка подходит для средних скоростей и герметичных или экранированных устройств, но смазка должна соответствовать рабочей температуре и нагрузке. Масляная смазка предпочтительна при высоких скоростях, высоких нагрузках или высоких температурах, поскольку она отводит тепло, а также уменьшает трение. В системах циркуляции масла скорость потока и чистота масла имеют такое же значение, как и вязкость. Распространенной ошибкой является переполнение корпуса подшипника смазкой; В результате взбивания повышается температура и может сократиться срок службы смазки.

Во время технического обслуживания следите за следующими признаками неисправности:

• Изменение цвета или лака на роликах, свидетельствующее о перегреве или выходе смазки.
• Размазывание или истирание дорожек качения, часто вызванное недостаточной масляной пленкой во время запуска или высокой нагрузки.
• Ложное бринеллирование в виде равномерно расположенных меток, часто встречающееся в неработающем оборудовании с вибрацией.
• Износ или поломка сепаратора, часто связанные с плохой центровкой, высокой скоростью или недостаточной смазкой.
• Следы осевого износа на ребрах указывают на то, что подшипник воспринимает большую осевую нагрузку, чем позволяет конструкция ребра.

Проверяйте контактные поверхности сепаратора и ребер при каждом капитальном ремонте. Если подшипник разъемный, снимите внутреннее кольцо и проверьте дорожку ролика на предмет неравномерного износа. Замените подшипник, если зазор превышает установленный производителем предел или если на каком-либо ролике имеются выбоины или отколы.

Однорядные цилиндрические роликоподшипники и радиальные шарикоподшипники

Однорядные цилиндрические роликоподшипники выигрывают по радиальной грузоподъемности и жесткости, тогда как радиальные шарикоподшипники выигрывают по осевой грузоподъемности, скорости и допуску на перекос. Если применение сочетает в себе большие радиальные нагрузки с умеренными осевыми нагрузками, лучшим решением часто является цилиндрический роликоподшипник плюс отдельный осевой фиксирующий подшипник. Если радиальная нагрузка умеренная и вал должен также воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях, радиальный шарикоподшипник обычно проще и экономичнее.

Для более легких радиальных нагрузок наши радиальные шарикоподшипники серии 62 представляют собой компактную альтернативу с умеренной осевой нагрузкой.

Поставщики радиальных шарикоподшипников серии 62 Кольца подшипников и стальные шарики марок TTBC и HMD изготовлены из GCr15, также могут использоваться различные материалы в соответствии с фактическими потребностями клиента; Клетка обычно делается... Посмотреть продукт →

Для более тяжелых радиальных нагрузок в формате шарикоподшипника серия 63 обеспечивает более высокие значения грузоподъемности при том же размере отверстия. Они не являются заменой цилиндрических роликоподшипников в положениях с высокими радиальными нагрузками, но часто являются правильным выбором для валов вентиляторов, небольших редукторов и машин общего назначения, где стоимость и простота имеют значение.

Радиальные шарикоподшипники серии 63 для общего машиностроения Высокийer-load ball bearings in the same bore size, suited to fan shafts, small reducers, and general machinery where cost and simplicity matter. Посмотреть продукт →

Применение и контрольный список выбора

Однорядные цилиндрические роликоподшипники широко распространены в промышленных редукторах, электродвигателях, дробилках, конвейерах, насосах, компрессорах, шпинделях станков и бумажном оборудовании. Они особенно полезны там, где вал должен быть расположен радиально с высокой жесткостью и где термический рост должен компенсироваться плавающим положением подшипника. Они менее подходят для применений со значительным перекосом валов или там, где преобладают осевые нагрузки.

Используйте этот контрольный список при выборе подшипника для новой конструкции или замены:

• Определите величину и направление радиальной нагрузки, включая ударные нагрузки и рабочий цикл.
• Убедитесь, что подшипник должен фиксировать вал в осевом направлении или допускать плавание. Выберите N, NU, NJ или NUP соответственно.
• Рассчитайте требуемый ресурс и сравните его с номинальной динамической нагрузкой при фактической скорости.
• Проверьте ограничение скорости для выбранной клетки, метод смазки и зазор.
• Укажите посадку вала и корпуса с учетом нагрузки, температуры и вращающегося кольца.
• Выберите зазор CN, C3 или C4 после оценки теплового расширения и натяга.
• Проверьте подачу смазки, чистоту масла и доступ для обслуживания.
• Проверьте допуск на несоосность и рассмотрите альтернативные варианты самоцентрирования, если отклонение вала велико.

Yuyao Kangtian Bearing Co., Ltd. занимается производством подшипников в Юяо, Нинбо, с 1993 года. Компания управляет двумя полностью принадлежащими ей заводами на территории площадью 31 000 м² и производит около 30 миллионов комплектов подшипников в год. Ее основной продукцией являются радиальные шарикоподшипники серий 60, 62, 63, 67, 68, 69, MR, фланцевые, дюймовые и нестандартные, а также детали, обработанные на станках с ЧПУ. Для проектов, в которых требуется однорядный цилиндрический роликоподшипник, команда инженеров может проанализировать вариант нагрузки и порекомендовать, какой вариант радиального шарикоподшипника или индивидуальное решение является более подходящим. Отправьте свой чертеж и рабочий цикл через наш страница услуги .

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между цилиндрическими роликоподшипниками N, NU, NJ и NUP?

Подшипники N и NU допускают осевое смещение в обоих направлениях, что делает их пригодными для плавающего положения. Подшипники NJ фиксируют вал в одном направлении, а подшипники NUP — в обоих направлениях. Разница заключается в расположении ребер на внутреннем и внешнем кольцах.

Могут ли однорядные цилиндрические роликоподшипники выдерживать осевую нагрузку?

Только ограниченная осевая нагрузка и только в конструкциях с ребрами типа NJ или NUP. Основное направление нагрузки – радиальное. Для постоянных осевых нагрузок используйте упорный подшипник или радиально-упорный подшипник.

Почему цилиндрические роликоподшипники являются разборными?

Внутреннее кольцо, ролики и сепаратор можно отделить от наружного кольца. Это упрощает монтаж, позволяет контролировать путь роликов и упрощает замену в ограниченном пространстве.

Какова максимальная скорость однорядного цилиндрического роликоподшипника?

Это зависит от материала сепаратора, смазки, зазора и нагрузки. Консистентная смазка подходит для умеренных скоростей, тогда как циркуляция масла или масляно-воздушная смазка поддерживает более высокие скорости. Всегда проверяйте номинал скорости производителя, чтобы узнать точный номер детали.

Должен ли я выбрать допуск CN или C3?

Выбирайте CN для нормальных условий эксплуатации с умеренным повышением температуры. Выбирайте C3, когда внутреннее кольцо нагревается сильнее, чем корпус, или когда посадки с натягом уменьшают внутренний зазор. C4 используется для сильных температурных градиентов или высокоскоростных приложений.