что такое радиально упорный подшипник
Что такое радиально упорный подшипник
Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия как радиальных нагрузок, т.е. нагрузок, действующих перпендикулярно оси вала, закреплённому в подшипниках, так и нагрузок, действующих вдоль оси вала в одном или в двух направлениях.
Порядок слов в названии подшипника подчёркивает, что, прежде всего, они предназначены для работы с радиальными нагрузками.
Также говорят об радиальных ( Радиальные подшипники) упорно – радиальных и упорных ( Упорные подшипники) подшипниках.
Независимо от названия, любой подшипник воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки, но в существенно разных объёмах.
Названия лишь подчеркивают, какая из нагрузок – радиальная или осевая (упорная), является основной. В данном разделе мы не будем делать особенного различия между радиально-упорными и упорно-радиальными подшипниками.
Конструкции и исполнения
Выбор типа, исполнения и пр. подшипника для конкретного механизма является сложной задачей. В её решении могут оказать существенную помощь методики и автоматизированные системы расчёта подшипников, которые предлагают компании – производители подшипников.
ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений» выделяет следующие типы радиально – упорных подшипников, таблица 1.
Таблица 1. ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений».
Типы радиально-упорных подшипников.
Тип подшипника
Обозначение по ГОСТ 3189-89
Радиально-упорные шарикоподшипники
Радиально-упорные шарикоподшипники имеют дорожки качения и бортики на внутреннем и наружном кольцах, смещённые относительно друг друга вдоль оси подшипника. Такая конструкция подшипника позволяет ему воспринимать нагрузки, действующие в радиальном и осевом направлениях.
Наиболее распространёнными типами радиально-упорных шарикоподшипников являются:
· однорядные радиально-упорные шарикоподшипники (рисунок РУ-2);
· двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники (рисунок РУ-3);
· шарикоподшипники с четырёхточечным контактом (рисунок РУ-4).
Рисунок РУ-1. Конструкция радиально-упорного шарикоподшипника.
Радиально-упорные однорядовые шариковые подшипники
Рисунок РУ-2. Радиально-упорный однорядовый шариковый подшипник.
Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники
Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники – это обычно два однорядных радиально-упорные шарикоподшипники, установленные «спина к спине».
Но они могут быть выполнены заодно, с монолитными внутренним и внешним кольцом качения, на каждом из которых имеется по две дорожки качения (рисунок РУ-3).
Подшипник, показанный на рисунке РУ-3, способен воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в обоих направлениях.
Рисунок РУ-3. Двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник.
В общем случае имеется три схемы установки шариковых радиально-упорных однорядных подшипников на цапфе, рисунок РУ-4:
· О-образная, «спина к спине». Позволяет воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в обоих направлениях;
· Х-образная схема «лицом к лицу». Позволяет воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в обоих направлениях;
· схема «тандем». Позволяет воспринимать радиальные усилия и осевые усилия в одном направлении. Используется для повышения жесткости подшипникового узла.
Рисунок РУ-4. Схема установки однорядных радиально-упорных шариковых подшипников на вал.
Радиально-упорные шариковые подшипники с четырёхточечным контактом
Рисунок РУ-5. Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом.
Радиально-упорные роликоподшипники с коническими телами качения
Радиально-упорные подшипники с телами качения в виде усеченных конусов имеют конические ролики, направляемые бортом внутреннего кольца (рисунок РУ-6).
Такие подшипники имеют большую радиальную грузоподъемность, а также осевую грузоподъёмность в одном направлении.
Обычно устанавливаются на вал парами, для того, чтобы обеспечить грузоподъёмность в обоих осевых направлениях, т.е. также, как и однорядные радиально-упорные шарикоподшипники. При парной установке зазор между ними обеспечивается подбором расстояния по оси между внутренними или наружными кольцами двух смежных подшипников.
В силу того, что оба подшипника являются разъемными, имеется возможность независимого монтажа внутренних колец с сепараторами и наружных колец.
В зависимости от величины угла контакта, конические роликоподшипники делятся на три группы:
· с нормальным углом;
· с увеличенным углом.
Выпускаются двух- и четырехрядные конические роликоподшипники. Для данного типа подшипников в основном применяются сепараторы из стали, изготовленные штамповкой.
Рисунок РУ-6. Радиально-упорный конический роликовый подшипник.
Выпускаются двух- и четырехрядные конические роликовые подшипники, рисунки РУ-7, РУ-8.
Рисунок РУ-7. Радиально-упорный роликовый двухрядный подшипник (конический).
Рисунок РУ-8. Радиально-упорный роликовый четырехрядный подшипник (конический).
Такие подшипники предназначены для работы с осевыми нагрузками, действующими в обоих направлениях по оси.
Устройство колец и использование конических тел вращения позволяет обеспечить большие, чем в случае шарикоподшипников, площади пятна контакта между кольцами и коническими роликами. Поэтому роликовые радиально-упорные конические подшипники могут принимать как значительные радиальные нагрузки, так и значительные нагрузки вдоль оси вала.
Радиально-упорные подшипники с роликами бочкообразной формы
В таких подшипниках (рисунок РУ-9) используются тела качения бочкообразной формы. Кольца подшипника выполняются с дорожками качения, имеющим в разрезе изогнутую примерно по окружности форму, так, что при осевом смещении осей колец друг относительно друга тела вращения всё равно прилегают к поверхности дорожек качения колец.
Рисунок РУ-9. Радиально-упорный роликовый подшипник с роликами бочкообразной формы.
Такой подшипник внешне выглядит очень простым. При этом он компенсирует как радиальные нагрузки, так и осевые в обоих направлениях. При этом является самоустанавливающимся. Подшипник имеет компактные осевые размеры.
В устройствах, где ось изгибается под действием неравномерных радиальных нагрузок, или из-за разности температур на концах вала, такие подшипники снижают вибрации и обеспечивают малые потери на трение.
О классификации подшипников
Многообразие типов, исполнений, размеров делает систематизацию и классификацию подшипников сложнейшей задачей.
Основными ГОСТами, связанными с подшипниками, являются:
1. ГОСТ 520-2011. Подшипники качения. Общие технические условия (ISO 492:2002, NEQ
ISO 199:2005, NEQ).
Этот ГОСТ ссылается также на следующие стандарты по подшипникам качения:
ГОСТ 831, ГОСТ 832, ГОСТ 3478, ГОСТ 4252, ГОСТ 4657, ГОСТ 5377, ГОСТ 5721, ГОСТ 6364, ГОСТ 7242, ГОСТ 7634, ГОСТ 7872, ГОСТ 8328, ГОСТ 8338, ГОСТ 8419, ГОСТ 8545, ГОСТ 8882, ГОСТ 8995, ГОСТ 9592, ГОСТ 9942, ГОСТ 18572, ГОСТ 20531, ГОСТ 23179, ГОСТ 23526, ГОСТ 24696, ГОСТ 24850, ГОСТ 27057, ГОСТ 27365, ГОСТ 28428.
2. ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений.
Этот ГОСТ ссылается также на следующие стандарты по подшипникам качения:
ГОСТ 520-2002, ГОСТ 832-78, ГОСТ 3395-89, ГОСТ 3478-79, ГОСТ 4060-78, ГОСТ 5377-79, ГОСТ 5721-75
ГОСТ 7872-89, ГОСТ 24310-80, ГОСТ 24696-81, ГОСТ 24810-81, ГОСТ 24850-81, ГОСТ 28428-90.
Большое внимание стандартизации подшипников уделяет Международная организация по стандартизации – ISO.
Ряд ведущих производителей подшипников предлагают свои системы классификации, являющиеся расширением классификации ISO.
В качестве примера в таблице 2 приведены соответствия наименований, применяемых в РФ, и компаниями SKF, Швеция, FAG, Германия, для шарикоподшипников радиально-упорных однорядных со стопорной канавкой.
Таблица 2. Соответствия наименований шарикоподшипников радиально-упорных однорядных.
РФ, ГОСТ 3189-89
SKF, Швеция
FAG, Германия
Виды и применение радиально упорных подшипников
Подшипник радиально-упорный – это прочный узел, который используется для активного восприятия сразу двух нагрузок. Представленная конструкция может воспринимать радиальные и осевые усилия.
Радиальная сила – это нагрузка, что идет перпендикулярно по отношению к валу, а также провоцирует образование осевых усилий.
Всевозможные виды радиально-упорных подшипников позволяют подобрать наиболее подходящее решение для работы определенных механизмов. По своей конструкции различают несколько типов:
• открытый шарикоподшипник;
• закрытая модель, что укомплектована защитной шайбой, выполненной из металла, или же – контактным уплотнением.
В зависимости от назначения подшипникового узла различают также конструкции с четырехконтактным устройством. Такие модели дополнены разъемными кольцами (внешним или внутренним) и могут эксплуатироваться в условиях повышенных нагрузок.
Особенности эксплуатации
На величину нагрузки особое влияние оказывает угол соприкосновения тел и дорожек качения. Радиально-упорные модели активно используют в различных отраслях машиностроения, в химической промышленности, сельскохозяйственной сфере и прочее.
Применение радиально-упорных конструкций:
• в различных компрессорах;
• в нагнетателях;
• в редукторах;
• в редукторных моторах;
• в насосах;
• в вентиляторах;
• в текстильном и печатном оборудовании;
• в подъемно-транспортных устройствах;
• в компрессорах винтового типа.
Чаще всего радиально-упорный подшипник, применение которого актуально для многих сфер, используют в сложных эксплуатационных условиях. Особенность однорядного шарикового устройства заключается в тихом ходе, незначительной силе трения, продолжительной службе и высокой частоте вращения во время работы.
Несколько разновидностей подшипниковых узлов
Большое количество разновидностей таких узлов позволяет каждому покупателю подобрать подходящую модель, что будет предназначена для определенных эксплуатационных условий.
Разновидность подшипников:
1. Шарикоподшипник дополнен сепаратором, выполненным из прочного материала –полиамида. Некоторые производители также предлагают модели с сепаратором из латуни или стали. Представленные узлы способны работать в условиях радиальной и осевой силы, что действует в одном направлении.
2. Роликовый узел дополнен телами качения, которые отличаются конической формой. Учитывая тот факт, что расположение роликов осуществляется с учетом оси вращения под конкретным углом, такие устройства могут воспринимать комбинированный тип усилий.
Конические роликовые модели бывают нескольких видов:
• 7000 – основной тип;
• 27000 – тип высокого конусного угла;
• 97000 – двухрядная конструкция;
• 77000 – четырехрядное устройство.
Таким образом, в процессе выбора рекомендуется научиться грамотно различать между собой радиально-упорные подшипники ГОСТ 831-75 и шариковый радиально-упорный подшипник ГОСТ Р 52598-2006.
Шарикоподшипники радиально-упорного типа
Представленные шарикоподшипники укомплектованы дорожками качения, которые находятся на двух кольцах (внутреннем и наружном). По своей конструкции и расположению – они немного смещены друг от друга вдоль оси подшипникового узла. В результате данные устройства могут с легкостью эксплуатироваться при условии комбинированных усилий, когда одновременно на модель действуют две силы – осевая и радиальная.
Компания SKF предлагает вниманию своих покупателей различные виды радиально-упорных шарикоподшипников:
• прецизионные;
• ступичные;
• двухрядные опорные ролики на базе шарикоподшипников;
• подшипниковые узлы с фиксированным поперечным сечением.
Совершать подбор подшипника по размерам онлайн можно на сайте, воспользовавшись таблицей, в которой представлены все размеры узлов. В процессе покупки также рекомендуется обратить особое внимание на осевую грузоподъемность, изменение которой напрямую зависит от увеличения угла контакта.
Под углом контакта принято рассматривать угол, что находится между линией, соединяющей точки контакта шарика с дорожками качения. Именно за счет этих деталей комбинированные усилия переходят с одной дорожки на другую.
Особенности радиально-упорных роликоподшипников
Роликовый подшипник, купить который можно на сайте, имеет одно важное преимущество – он считается самоустанавливающимся. Такая модель отлично работает в условиях сразу нескольких видов усилий – осевые и радиальные. Благодаря функции самоустановке, такие устройства не воспринимают изгиб вала. Они с легкостью могут работать в сложных эксплуатационных условиях и при этом достаточно быстро крутиться.
За счет самоустановки данный узел легко компенсирует перекос вала, допустимое значение которого может быть разнообразным. В качестве тел качения в этих конструкциях используются ролики. Ролики конической формы и дорожки отличаются всего одной осью вращения. В случае даже незначительных отклонений при соблюдении такого условия отмечают плохую работу всего механизма.
Подшипники, размеры в таблице которых помогут покупателю подобрать подходящую модель, имеют несколько значимых преимуществ:
• Высокие показатели грузоподъемности и усовершенствованные кинематические характеристики.
• Минимальное трение и износ, чего удалось достичь благодаря защитной пленке, созданной из масла. В результате основные детали находятся под надежной защитой.
• Обновленная конструкция сепараторов, изготовленных из прочных материалов – гарантия качественного и равномерного распределения смазки. Это положительно сказывается на длительном эксплуатационном процессе.
Все тела качения роликоподшипников имеют разборную конструкцию, что позволяет с легкостью совершать замену отдельных деталей, которые сломались. С учетом огромных усилий, с которыми справляется подшипниковый узел, его запчасти часто выходят из строя.
Радиально-упорные подшипники: таблица размеров, как правильно установить радиально-упорный подшипник – схемы
В многообразии сборочных узлов особое положение занимают те, которые способны воспринимать и осевую нагрузку, и направленную снаружи. В статье поговорим про радиально-упорные подшипники качения – шариковые и роликовые, представим размеры в виде таблиц, а также посмотрим чертежи и фото.
Общее описание детали
Элемент служит для придания движения вращения одних частей системы, в то время как сердцевина (обычно это вал) остается неподвижной. Можно достигать высоких оборотов и скорости, а также увеличить сопротивляемость давлению и силе трения, если правильно эксплуатировать запчасть. Конструктивно механизм прост и состоит из:
Чтобы сопряженные поверхности лучше скользили, их требуется постоянно смазывать. Есть не только делали, устроенные по принципу качения, но и скольжения. В них вместо мелких металлических элементов находится полость для смазки или твердый вкладыш, который улучшает движение и препятствует появлению большой силы трения.
Неподвижным может оставаться либо втулка, либо обод. При этом нужно достигать высокой степени соосности при креплении. Но при самом эффективном монтаже может быть зазор, он заполняется смазывающими субстанциями. Иногда одно из колец вовсе отсутствует, это очень положительно сказывается на сопряжении, достигается максимальный контакт, но может использоваться только в системах, которые хорошо защищены от попадания влаги, загрязнений.
Достоинство и особенность радиально-упорных подшипников в отличие от опорных – их устройство создано для двух типов нагрузок одновременно. И для радиальных, и для осевых в различной мере. Это позволяет применять узлы в различных сферах, значительно увеличивая их значимость и востребованность.
Классификация происходит по различным параметрам – по размеру, использованию различных тел вращения, по конструктивным особенностям, количеству рядов, а также по производителям. В интернет-магазине «Подшипник Моби» представлен широкий ассортимент продукции отечественных и зарубежных компаний. Если вы точно не знаете, какая модель вам необходима, то консультанты помогут вам с выбором. Главное знать размерный ряд и назначение узла. Рассмотрим, какие они бывают, ниже.
Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные
Конструкцию таких шарикоподшипников можно назвать классической. Шарики немного смещены по отношению к внутреннему и внешнему кольцу, это позволяет воспринимать высокую осевую нагрузку на деталь. Производиться они могут открытыми и с закрывающими уплотнителями. При этом везде есть сепараторы. Они могут быть штампованными (более дешевый вариант) или более прочными – из латуни. Также можно разделить все модели на разборные и цельные. Первые хороши тем, что их можно открыть, прочистить и смазать, а во вторых смазка заложена на весь период эксплуатации.
К особенностям следует отнести то, что двигаются они обычно в одном направлении, так что при необходимости вращения в обе стороны их устанавливают парой. У них низкая угловая самоустанавливаемость, поэтому они неприменимы в системах с повышенным уровнем вибрации или частыми ударами, механическими повреждениями. Обычно угол контакта в изделии доходит до 40 градусов. Такой наклон обеспечивает хорошее восприятие осевых нагрузок и увеличенную грузоподъемность – все это в сравнении как с опорными, так и с обыкновенными радиальными узлами.
Подшипники шариковые радиально-упорные двухрядные
Они конструктивно схожи с предыдущим типом, но отличаются двумя дорожками качения с разделителем между ними и увеличенным, соответственно, числом тел вращения. Шарики могут быть расположены симметрично по отношению друг к другу или в шахматном порядке. В целом деталь напоминает два сдвоенных однорядных шарикоподшипника, но места занимают гораздо меньше, более компактны, чем этот тандем.
По назначению они более универсальны, потому что за счет возможности работать в двух направлениях, увеличивается спектр действий. У них также незначительная самоустанавливаемость (то есть допустимо отклонение до 4 градусов), а угол контакта 25-35°, поэтому осевая нагрузка на них допустима меньшая, зато грузоподъемность одинакова в обе стороны.
Есть еще одна приятная особенность – не обязательна строгая соосность валов, работа будет оптимальной даже при небольшом зазоре.
Радиально-роликовые, оснащенные короткими цилиндрическими роликами
Они могут иметь любое количество рядов, дорожек. Основное конструктивное отличие – наличие цилиндров небольшой длины вместо шариков.Это приводит к очень большой грузоподъемности и к восприятию значительных нагрузок извне. Зато осевые воздействия допустимы только кратковременные. Это объясняет отсутствие быстроходности. Основное применение – в крупных машинах, например, для металлообработк, когда необходимо производить мало вращений, но требуется работа с крупногабаритными и тяжелыми соседствующими запчастями.
Еще один значительный плюс – это способность к самоустановке. Она характерна для всех роликоподшипников, потому что контакт элементов намного больше. Результат – кромочного напряжения фактически нет, можно применять даже в условиях частых или усиленных вибраций.
Относятся к изделиям с повышенной прочностью и долгим сроком службы.
Роликовые радиально-упорные двухрядно-сферические подшипники: обозначение и отличия
Основная нагрузка – перпендикулярно валу, при этом выдерживают очень большую грузоподъемность. На ось тоже может быть достаточно крупное воздействие, но оно не должно быть не более 25% от допустимого радиального напряжения. Очень неприхотливые с точки зрения монтажа, соосности и других технических погрешностей. Работают в оба направления за счет двух рядов тел вращения, которые представляют из себя сферы, а не цилиндры. За счет скругления роликов по краям обеспечивается достаточная самоустановка, а также отсутствие кромочного напряжения.
Узлы находят себе применения в крупных объектах, которые отличаются габартами и несоосностью деталей, а также не требуют высокой осевой нагрузки. Это могут быть водяные насосы, промышленные вентиляторы, большие редукторы, лесопильные рамы, гребные валы, прокатные станы.
Маркировка и особенности игольчатых радиально-упорных подшипников
Иглы – это те же ролики, но с меньшим сечением и большей частотой установки. Миниатюрные размеры в ширину позволяют делать маленькие сборочные узлы с большой грузоподъемностью и восприятием высоких нагрузок.
Отличия и технические характеристики:
Обычно они маркируются сочетанием RN в начале, затем цифры.
Как правильно установить и в каких условиях использовать радиально упорные подшипники с витыми роликами
Навивка тел вращения производится посредством металлической ленты. Если изделие двухрядное, то важно направление этого процесса в разные стороны. Это позволяет не только двигаться в два направления, но и способствует наилучшему распределению смазки. Из плюсов можно выделить – не чувствительны к загрязнениям, не ломаются от механических воздействий, ударов.
Зато есть недостатки, относительно цилиндрических роликов или шарикоподшипников:
Установка таких узлов происходит в тихоходных машинах без необходимости высокой скорости движения, но с работой в условиях возможных загрязнений. Например, в сельскохозяйственных машинах.
ГОСТ для подшипников радиально-упорных шариковых
Здесь мы уже не будем разделять их на однорядные и двухрядные, в приведем общие черты конструкции. Нормативный документ, который обусловливает их изготовление и использование – ГОСТ 831-75. Но стандарты настолько интернациональны, что есть иностранное повторение российских изделий любого типоразмера. В приведенной документации содержится подробная номенклатура всех размеров, а также несколько чертежей. Приведем их здесь:
Размерный ряд полностью воплотить в рамках одной статьи фактически невозможно, но мы приведем пример таблицы, чтобы было понятно, как с ней обращаться, ниже.
Подшипник роликовый радиально-упорный конический
Ролики в виде конуса дают преимущество с точки зрения восприятия как осевых, так и радиальных нагрузок. Первые зависят от площади контакта тел вращения с дорожками качения. Чем она выше, тем больше грузоподъемность.
Их допустимая скорость и частота оборотов небольшая даже по сравнению с цилиндрическими роликоподшипниками, она больше соотносится со сферическими.
Могут быть однорядными, двухрядными, четырёхрядными, а также со съемной конструкцией и неразъемные, без внешнего или внутреннего кольца.
Из чего состоит подшипник шариковый упорный
Радиальная нагрузка – небольшая, как и площадь контакта шариков с дорожкой. Зато хорошая осевая грузоподъемность и увеличенная скорость вращения. Чтобы не было высокой силы трения, сепараторы часто изготавливают не путем металлической штамповки, а из стеклонаполненного полиамида.
Упорно-роликовые
Аналог предыдущего, но в роликоподшипнике больше допустимое напряжение, перпендикулярное валу. Поэтому их применяют на более крупных изделиях. При этом пропорционально падает скорость вращения. Особенность, как устанавливать радиально-упорные роликовые подшипники в том, что им не требуется высокая точность и соосность. Они будут работать при отклонениях до 2,5 градусов.
Шарнирные
Это узел, который работает не по принципу качения, а на технологии скольжения. Это два кольца – наружнее и внутреннее, которые имеют сферические поверхности. Благодаря ним, изделия являются самоцентрирующимися. Нагрузка распределяется очень равномерно, т.к. нет тел вращения, то и кромочной нагрузки фактически тоже нет, поэтому можно говорить о очень высоких осевых и радиальных напряжениях.
В зависимости от материалов изготовления и напылений они могут менять свои характеристики – быть более или менее прочными, требовать дополнительного обслуживания (смазки) или нет.
Назначение и схема установки радиально-упорных подшипников
Они находят свое применение в изделиях, для которых важны оба типа нагрузок. При этом далее смотрят на необходимую скорость, грузоподъемность, условия эксплуатации, наличие вибраций и ударов, потребность в самоустановке, направленность в одну или две стороны и прочие характеристики, чтобы подобрать модель из классификационного перечня, который мы сегодня привели.
Использование – в общетехнических отраслях повсеместно, в машиностроении, танкостроении, самолетостроении, химической отрасли и множественных других сферах.
Покажем схему распределения радиальной и осевой нагрузки:
Таблицы размеров
Все типоразмеры можно найти в многочисленных ГОСТ. В документах представлено обширное перечисление, но мы покажем, как оно выглядит и как им пользоваться, на примере однорядных радиально-упорных шариковых подшипников – их разница перед радиальными в том, что они могут одновременно воспринимать и осевое напряжение.