Однорядные радиально-упорные шариковые подшипники

Содержание

1. Допуски и размеры однорядных радиально-упорных шариковых подшипников
2. Размеры
3. Допуски
4. Внутренний зазор и предварительный натяг
5. Перекос
6. Сепараторы
7. Частоты вращения спаренных подшипников
8. Минимальная нагрузка
9. Эквивалентная динамическая нагрузка, воздействующая на подшипник
10. Эквивалентная статическая нагрузка, действующая на подшипник
11. Дополнительные обозначения

Допуски и размеры однорядных радиально-упорных шариковых подшипников

Однорядные радиально-упорные шариковые подшипники ориентированы на восприятие комбинированных нагрузок. Это обусловлено тем, что внутренние и наружные кольца таких подшипников имеют дорожки качения, которые смещены вдоль оси шарикоподшипника.
Чем больше угол контакта, тем больше осевая грузоподъемность, которую развивают радиально-упорные шарикоподшипники. Угол контакта определяется углом, который образуют линия, соединяющая точки, в которых шарик контактирует с дорожкой качения, и перпендикуляр к оси шарикоподшипника.

Размеры

Основные размеры, характерные для радиально-упорных шарикоподшипников, выпускаемых компанией SKF, соблюдаются в соответствии с международным стандартом ISO15:1998.

Допуски

Обычные радиально-упорные шарикоподшипники, которые монтируются по отдельности, имеют допуск с нормальным классом точности. Универсальное исполнение подшипников, которые устанавливаются парами, подразумевает повышенный класс точности.
Если радиально-упорные шарикоподшипники принадлежат к классу SKF Explorer, то это подразумевает исключительно универсальное исполнение и классы точности Р6 (применительно к размерам) и Р5 (применительно к точности вращения).

Внутренний зазор и предварительный натяг

Для однорядных радиально-упорных шарикоподшипников характерна взаимосвязь внутреннего зазора и положения подшипников относительно друг друга. Второй подшипник необходим для осевой фиксации. Внутренний зазор выставляется после того, как подшипниковый узел смонтирован.
Для радиально-упорных шарикоподшипников компании SKF универсального исполнения применимы три группы зазора и три группы предварительного натяга.
Ниже приведены три группы зазоров, которыми могут обладать комплекты подшипников:

• СА – осевой зазор уменьшен;
• СВ – осевой зазор стандартный;
• СС – осевой зазор увеличен.

Группа СВ является стандартной для данной категории подшипников. C помощью матрице 1 можно получить информацию о наличии радиально-упорных шарикоподшипников с другой группой зазора.
Комплект из универсально исполненных подшипников, имеющих зазор, подразумевает любую комбинацию и количество подшипников для установки.

Ниже приведены три группы натягов, которыми могут обладать комплекты подшипников:

• GA – легкий;
• GB – средний;
• GC – тяжелый.

Группа GA является стандартной для данной категории подшипников. C помощью матрицы 1можно получить информацию о наличии радиально-упорных шарикоподшипников с другой группой натяга.

Подшипники, имеющие предварительный натяг, предназначены лишь для парной установки, иначе возрастает риск увеличения предварительного натяга.
В таблице 1 представлены зазоры, характерные для различных групп:

• 

• 

В таблице 2 представлены величины предварительных натягов, характерные для различных групп:

• 

• 

Величины, обозначенные в таблицах 2 и 3, являются действительными для еще неустановленных подшипников, расположение которых соответствует «Х – образной» и «О – образной» схемам. Причем, измерительная нагрузка должна приравниваться к нулю либо быть близкой к таковой.

Перекос

Способность компенсировать перекос у однорядных радиально-упорных шарикоподшипников весьма ограничена. Ниже приведены основные факторы, влияющие на допустимый угловой перекос между корпусом и валом, при котором не возникает чрезмерно высоких дополнительных напряжений:

• Размер самого подшипника;
• Эксплуатационный внутренний радиальный зазор шарикоподшипника;
• Моменты и силы, оказывающие воздействие на подшипник;
• Внутренняя конструкция радиального шарикоподшипника.

Указать точные значения величин перекосов не представляется возможным, ведь вышеуказанные факторы весьма сложно взаимосвязаны между собой.

Компенсация перекоса для комплектов подшипников может быть достигнута лишь приложением повышенной нагрузки к шарикам. Такой вариант просто необходим, когда монтаж подшипников производится по «О – образной» схеме и внутренний осевой зазор подшипников уменьшен, однако он приводит к напряжениям в сепараторе и сокращению эксплуатационного периода.

Также необходимо принимать во внимание тот факт, что малейший перекос существенно сокращает эксплуатационный период подшипника и сопровождается значительным повышением уровня шума.

Во время производства радиально-упорные шарикоподшипники подвергаются специальной термообработке. При условии, что в них применены стальные либо латунные сепараторы, рабочая температура таких подшипников может достигать +150°С.

Сепараторы

Ниже, на рисунке 3 приведены различные типы сепараторов, которыми, в зависимости от серии, размеров и конструкции, могут оснащаться однорядные радиально-упорные шарикоподшипники:

• На рис. 3(а) представлен литой сепаратор оконного типа, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиамид 6,6 (суффикс обозначения Р) либо материал исполнения полиэфирэфиркетон (суффикс обозначения РН).
• На рис. 3(b) представлен штампованный сепаратор оконного типа, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – латунь (суффикс обозначения Y).
• На рис. 3(с) представлен сепаратор оконного типа, обработанный механически, центрируемый по шарикам, материал – латунь (суффикс обозначения М);

На странице 419 приведена матрица 1, с помощью которой можно получить информацию о наличии в ассортименте стандартных сепараторов. Вопросы, связанные с наличием и поставкой подшипников, оснащенных сепараторами из полимера РЕЕК, дополнительно оговариваются с заказчиком.

Также клиенты компании SKF могут заказать подшипники, оснащенные штампованными сепараторами оконного типа, материал исполнения которых – сталь (суффикс обозначения J), либо сепараторами с механической обработкой оконного типа, материал изготовления которых – сталь (суффикс обозначения F). Вопросы, связанные с наличием и поставкой таких подшипников, дополнительно оговариваются с заказчиком.

Расчетная рабочая температура радиально-упорных шарикоподшипников, оснащенных сепараторами из полиамида 6,6, составляет +120°С. Некоторые синтетические масла и пластичные смазки, а также другие смазочные материалы с повышенной долей антизадирных присадок могут несколько отражаться на свойствах сепараторов. Однако вышеупомянутые смазочные материалы применяются лишь при эксплуатации подшипников при высоких температурах. В остальных же случаях, применяются обычные смазочные материалы, не оказывают отрицательного воздействия на свойства сепараторов.

Раздел «Материалы сепараторов» наиболее полно отображает сведения о назначении и устойчивости к температурному воздействию сепараторов.

Частоты вращения спаренных подшипников

Номинальные скорости вращения для спаренных радиально-упорных шарикоподшипников должны составлять, примерно, 80% от величин, обозначенных в таблице подшипников.

Ввиду того, что, указанные в таблице подшипников, величины граничной нагрузки и грузоподъемности характерны для одиночных подшипников, спаренные подшипники имеют несколько иные размеры данных величин, а именно:

• Для любой схемы расположения стандартных подшипников, а также для Х- и О-образных схем радиально-упорных шарикоподшипников класса SKF Explorer, динамическая грузоподъемность определяется как:
  C=1,65xCодиночного подшипника
• Для схемы «Тандем» радиально-упорных шарикоподшипников класса SKF Explorer, динамическая грузоподъемность определяется как:
  С=2xCодиночного подшипника
• Статическая грузоподъемность определяется как:
  C=2xCодиночного подшипника
• Граничная нагрузка по усталости определяется как:
  Pu=2xPu одиночного подшипника

Минимальная нагрузка

Минимальная нагрузка определенной величины – необходимое условие нормальной работы радиально-упорных шарикоподшипников. Впрочем, это условие характерно для всех подшипников качения. Наличие минимальной нагрузки особенно важно при условии, когда частота вращения подшипника настолько высока, что инерционные силы сепаратора и шариков, а также силы трения в смазке негативно влияют на условия качения, следствием чего может являться проскальзывание шариков подшипника по дорожке качения.

Ниже приведена формула, по которой определяется минимально-необходимая радиальная нагрузка, которая должна воздействовать на одиночные радиально-упорные шарикоподшипники, а также на установленные по схеме «Тандем»:

Если же радиально-упорные шарикоподшипники спарены по Х- или О-образной схемам, то, в таком случае, необходимая минимальная нагрузка рассчитывается по формуле:

Fam – величина минимальной осевой нагрузки, измеряемая в кН;
Frm – величина минимальной радиальной нагрузки, измеряемая в кН;
С0 – величина статической грузоподъемности. Характерна для спаренных либо одиносных шарикоподшипников, измеряемая в кН, определяется из таблицы подшипников;
ка – коэффициент минимальной осевой нагрузки, определяется из таблицы 3;
кr – коэффициент минимальной нагрузки, определяется из таблицы 3;
υ – вязкость, которую имеет масло при рабочей температуре, измеряется в мм²/с;
n – частота вращения, измеряемая в об/мин;
dm=0,5(d+D) – средний размер шарикоподшипника, измеряется в мм.

В некоторых случаях возникает необходимость приложения еще больших нагрузок. Такая потребность может быть обусловлена работой при пониженных температурах либо же при применении смазочных материалов повышенной вязкости. В большинстве случаев минимальная нагрузка полностью возмещается массой деталей, которые поддерживает подшипник и наружными силами. Однако, как показывает практика, возникают ситуации, когда необходима дополнительная радиальная нагрузка на подшипник. Осевой предварительный натяг в радиально-упорных шарикоподшипниках (при условии, что используются либо одиночные, либо установленные по схеме «Тандем» подшипники) может быть создан регулировкой взаимного расположения колец подшипника (внутреннего и наружного). Также осевой предварительный натяг может быть отрегулирован пружиной.

Эквивалентная динамическая нагрузка, воздействующая на подшипник

Ниже приведены формулы, характерные для одиночных подшипников либо для установленных по схеме «Тандем»:
P=Fr когда Fa/Fr≤1,14
P=0,35Fr + 0,57Fa когда Fa/Fr>1,14
Для подшипников, установленных по Х- и О-образной схемам, характерны следующие формулы:
P=Fr когда Fa/Fr≤1,14
P=0,57Fr + 0,93Fa когда Fa/Fr>1,14
Fr и Fa - силы, действующие на спаренные подшипники.

Эквивалентная статическая нагрузка, действующая на подшипник

Ниже приведены формулы, характерные для одиночных подшипников либо для установленных по схеме «Тандем»:
P0=0,57Fr + 0,26Fa
Для подшипников, установленных по Х- и О-образной схемам, характерны следующие формулы:
P0=Fr + 0,52Fa
Fr и Fa - силы, действующие а спаренные подшипники.
Определение величины осевого усилия для одиночных подшипников, а также установленных по схеме «Тандем».

Известно, что передача нагрузки между дорожками качения в однорядных радиально-упорных шарикоподшипниках осуществляется под углом к оси подшипника. Благодаря этому, воздействие радиальной нагрузки приводит к возникновению осевой нагрузки. Поэтому, при определении величины эквивалентной динамической нагрузки на подшипниковые узлы, включающие два одинарных и/или установленных по схеме «Тандем» подшипника, этот факт необходимо принимать во внимание.

В таблице 4 приведены расчетные формулы, применимые к всевозможным вариантам установки радиально-упорных шарикоподшипников, а, следовательно, и к соотношениям нагрузок. Отметим, что данные формулы могут быть справедливы лишь при условии, что проведена относительная регулировка подшипников, т.е. зазор практически нулевой, а преднатяг отсутствует. Относительно обозначенных вариантов: подшипник А находится под воздействием радиальной нагрузки FrА, а подшипник В – воздействием радиальной нагрузки FrВ. Следует учесть, что нагрузки FrА и FrВ, как правило, принимаются положительными. Радиальные нагрузки имеют точку приложения в центрах давления шарикоподшипников (Таблица подшипников, размер «а»).

Переменная R
На графике 4 приведены значения переменной R, которая вводится для учета условий контакта внутри радиально-упорного шарикоподшипника. Величина R может быть представлена как функция от соотношения Ка/С, ее можно определить по графику 1.
Ка – внешняя осевая нагрузка, приложенная к корпусу или валу, при
Ка=0, следует принять R=1;
С – динамическая грузоподъемность радиально-упорного шарикоподшипника.

Дополнительные обозначения

Некоторые характеристики радиально-упорных шарикоподшипников, производимых компанией SKF, в своем обозначении имеют суффиксы, список и значение которых приведены ниже:
А – величина угла контакта составляет 300.
АС – величина угла контакта составляет 250.
В – величина угла контакта составляет 400.
СА – подшипник в универсальном исполнении. Внутренний зазор отклонен от нормального в меньшую сторону – при условии, что подшипники установлены по Х- или
О – образной схемам.
СВ – подшипник в универсальном исполнении. Внутренний зазор нормальный – при условии, что подшипники установлены по Х- или О – образной схемам.
СС – подшипник в универсальном исполнении, предназначенный для произвольного монтажа. Внутренний зазор отклонен от нормального в большую сторону – при условии, что подшипники установлены по Х- или О – образной схемам.
DB – комплект, включающий два подшипника, оба согласованы для монтажа по О – образной схеме.
DF – комплект, включающий два подшипника, оба согласованы для монтажа по X – образной схеме.
DT – комплект, включающий два подшипника, оба согласованы для монтажа по схеме «тандем».
Е – внутренняя конструкция оптимизированная.
F – сепаратор, обработанный механически, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – сталь.
GA – подшипник в универсальном исполнении. Предварительный натяг легкий – при условии, что подшипники установлены по Х- или О – образной схемам.
GВ – подшипник в универсальном исполнении. Предварительный натяг средний – при условии, что подшипники установлены по Х- или О – образной схемам.
GС – подшипник в универсальном исполнении, предназначенный для произвольного монтажа. Предварительный натяг тяжелый – при условии, что подшипники установлены по Х- или О – образной схемам.
J – сепаратор штампованный, центрированный по шарикам. Материал исполнения – сталь.
M – сепаратор, обработанный механически, центрированный по шарикам, материал исполнения – латунь. Данный суффикс может применяться с цифрами, которые говорят о конструктивных отличиях либо о других материалах исполнения (к примеру М1).
N1 – паз единичный, предназначенный для фиксации, расположен на торце наружного кольца.
N2 – два паза, предназначенных для фиксации, расположены относительно друг друга под углом 180° на торце наружного кольца.
Р – сепаратор, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиамид 6,6.
РН – сепаратор литой, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиэфирэфиркетон (РЕЕК).
Р5 – размеры и биения соблюдены в соответствии с классом точности 5 ISO.
Р5 – размеры и биения соблюдены в соответствии с классом точности 5 ISO.
W64 – подшипник, имеющий в своей основе антифрикционное наполнение Solid Oil.
Y – сепаратор штампованный, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – листовая латунь.