Двухрядные радиально-упорные шариковые подшипники

Содержание
1. Виды конструкций
1.1. Подшипники, имеющие базовую конструкцию
1.2. Подшипники серий 52 А и 53 А
1.3. Подшипники, оснащенные уплотнениями
1.4. Подшипники, оснащенные защитными шайбами
1.5. Подшипники, имеющие составное внутреннее кольцо
1.6. Подшипники серии 33 D
1.7. Подшипники серии 33DNRCBM
2. Размеры
3. Допуски и зазоры
4. Сепараторы
5. Минимальная нагрузка
5.1. Эквивалентная динамическая нагрузка, действующая на подшипник
5.2. Эквивалентная статическая нагрузка, действующая на подшипник
6. Дополнительные обозначения

Что представляют собой двухрядные радиально-упорные шариковые подшипники

Конструктивные особенности двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников такие же, как и у спаренных однорядных, однако ширина их меньше. Данный тип подшипников способен воспринимать двусторонние осевые и радиальные нагрузки. Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники имеют достаточную жесткость, позволяющую им быть устойчивыми перед опрокидывающими моментами. На рисунке 1 представлены варианты конструкции таких подшипников, которые выпускает компания SKF:

На рис. 1(а) представлены подшипники базовой конструкции;
На рис. 1(b) представлены подшипники, оснащенные уплотнениями;
На рис. 1(с) представлены подшипники, имеющие составное внутреннее кольцо.

В матрице 1 описана стандартная номенклатура вышеупомянутых подшипников.
В состав этой номенклатуры входят подшипники, диаметр отверстия которых составляет 10-110 мм.

Виды конструкций

Подшипники, имеющие базовую конструкцию

Внутренняя геометрия двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников серий 32 А и 33 А оптимизирована, у них нет пазов для ввода шариков. Все эти особенности дают им следующие преимущества:
Универсальность в использовании;
Способность воспринимать двусторонние осевые и радиальные нагрузки;
Повышенная грузоподъемность;
Малый уровень шума.
Для двурядных радиально-упорных шарикоподшипников характерны комплекты шариков, установка которых осуществляется по О-образной схеме, а также угол контакта в 30°.

Руководствуясь техническими соображениями, компания SKF производит серийные подшипники (с уплотнениями или без таковых), которые могут иметь выточки на наружных и внутренних кольцах – для установки уплотнений (рис. 2).

Подшипники серий 52 А и 53 А

Компания SKF поставляет на североамериканский рынок подшипники, имеющие серии 52 и 53. Их конструктивные особенности такие же, как и у подшипников серий 32 А и 33 А, и у подшипников, оснащаемых типами уплотнений 2Z и 2RS1. Однако есть два отличия. Во первых, подшипники серий 52 А и 53 А имеют ширину 5200, а во вторых, если данные подшипники оснащаются уплотнениями, то наполнение их отличается от смазок, применяемых в базовых конструкциях. Так подшипники, имеющие серии 52 и 53 наполняются смазками, в основе которых – минеральные масла, применяемые в комплексе с загустителем (полимочевина). Рабочий температурный диапазон таких смазок лежит в пределах от -30 до +175°С. Базовое масло при 40°С имеет вязкость 115 мм²/с, а при 100°С – 12 мм²/с.

Подшипники, оснащенные уплотнениями

Наиболее распространенные типы подшипников могут поставляться вместе с защитными уплотнениями (шайбами). Подробнее о наличии таких подшипников – матрице 1.

Для двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников серий 32 А и 33А, характерна пластичная смазка еще более высокого качества. Основа такой смазки – литиевое масло, имеющее класс консистенции NLGI 3. Рабочий температурный диапазон таких смазок лежит в пределах от -30 до +120°С. Базовое масло при 40°С имеет вязкость 98 мм²/с, а при 100°С – 9,4 мм²/с. Выше обозначены характеристики пластичной смазки, которая применяется в сериях подшипников 52 А и 53.

Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники, оснащенные уплотнениями, нельзя промывать и прогревать свыше 80 градусов перед монтажом. В них уже содержится необходимое количество смазки, достаточное для надежного функционирования без технического обслуживания в течение всего периода эксплуатации.

Подшипники, оснащенные защитными шайбами

Суффикс 2Z, применяемый в маркировке шарикоподшипников, обозначает наличие защитных шайб. На рисунке 3 представлены два различных варианта исполнения защитных шайб. Между заплечником внутреннего кольца и защитной шайбой образуется весьма узкий зазор (рис 3(а)). Такие шайбы – штампованные, материал исполнения – сталь. Боковые плоскости внутренних колец больших подшипников и подшипников SKF Explorer имеют выточки, назначение которых – крепление защитных шайб (рис. 3(b)).

Основная область применения подшипников с защитными шайбами – узлы, в которых вращению подвергается внутреннее кольцо шарикоподшипника. Если же вращению подвергается наружное кольцо такого подшипника, то возникает риск утечки смазочных материалов.

Подшипники, оснащенные уплотнениями

Надежная герметизация посадочного места возможна благодаря плотной фиксации контактных уплотнений в выточке наружного кольца (рис. 4). При этом, само наружное кольцо не подвергается деформации. При изготовлении контактных уплотнений, суффикс обозначения которых 2RS1, применяется синтетический бутадиенакрилнитрильный каучук (NBR). В теле уплотнений присутствует арматура из листовой стали. Рабочий диапазон температур таких уплотнений составляет от -40 до +100°С. Допускается кратковременное воздействие температуры в +120°С.

При использовании подшипников, оснащенных контактными уплотнениями, при высоких температурах либо в узлах с высокими частотами вращения возникает риск утечки смазочных материалов на границах внутреннего кольца. Если вышеупомянутые побочные эффекты от работы в экстремальных условиях могут привести к отрицательным последствиям, обслуживающему персоналу необходимо обратиться в службу технической поддержки компании SKF, чтобы получить информацию о специальных мерах устранения таких эффектов.

Подшипники, имеющие составное внутреннее кольцо

В ассортименте компании SKF имеются двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники не только базовой конструкции. На рисунке 5 приведены подшипники, внутренние кольца которых собираются из двух частей.
Такое конструктивное решение обеспечивает возможность применения дополнительного количества шариков, что, в свою очередь, позволяет повысить грузоподъемность подшипника (особенно осевую).

Подшипники серии 33 D

На рис. 5(а) показан подшипник серии 33 D. Он имеет специальный внутренний зазор, а его угол контакта составляет 45°. Благодаря этому, такие подшипники могут выдерживать повышенные двусторонние осевые нагрузки. Конструкция данных подшипников – разборная, это предоставляет возможность независимой установки кольца шариков и сепараторов для каждой половины.

Подшипники серии 33DNRCBM

Подшипники серии 33DNRCBM представлены на рис. 5(b), они отличаются неразборной конструкцией. Данная серия подшипников оснащается стопорными кольцами, расположенными в канавке наружного кольца, такое конструктивное решение позволяет надежно зафиксировать подшипник в корпусе. Угол контакта таких подшипников составляет 40°. Основная сфера применения подшипников серии 33DNRCBM – центробежные насосы, но они также применяются и в других областях.

Размеры

Основные размеры подшипников, выпускаемых компанией SKF, соблюдаются в соответствии с международным стандартом ISO15:1998. Исключением является ширина подшипника 3200 А.
Что же касается размеров стопорных колец и канавок под них у серии подшипников 33DNRCBM, то данные параметры соответствуют стандарту ISO 464:1995 (см. табл. 1).

Допуски и зазоры

Стандартное исполнение двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников компании SKF соответствует нормальному классу точности. Что же касается радиальных шарикоподшипников класса Explorer, то их исполнение еще более точное, чем у подшипников, имеющих нормальный класс точности ISO. Размеры подшипников SKF Explorer и серии 33DNRCBM выдержаны в соответствии с классом точности Р6.

Стандартное исполнение двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников, принадлежащих к сериям 32 А и 33 А, подразумевает нормальный осевой внутренний зазор. Однако многие типоразмеры шарикоподшипников могут принадлежать к группе С3 (см. матрицу 1)Возможен вариант поставки некоторых типоразмеров подшипников, имеющих уменьшенный зазор (группа С2). Наличие таких подшипников и условия заказа оговариваются заранее.

В таблице 2 представлены значения внутренних зазоров, характерные для серий подшипников 33 D и 33 DNRCBM. Отметим, что с другими зазорами данные серии не производятся.

Данные величины применимы к еще неустановленным подшипникам, измерительная нагрузка на которые близка к нулевой.

Сепараторы

Ниже, на рисунке 6 приведены различные типы сепараторов, которыми, в зависимости от серии, размеров и конструкции, могут оснащаться двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники:

На рис. 6(а) представлен литой защелкивающийся сепаратор, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиамид 6,6 (суффикс обозначения TN9).
На рис. 6(b) представлен штампованный защелкивающийся сепаратор, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – листовая сталь (суффикс обозначения J1 либо отсутствует).
На рис. 6(с) представлен штампованный гребенчатый сепаратор, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – листовая сталь (суффикс обозначения отсутствует).
На рис. 6(d) представлен зубчатый сепаратор, обработанный механически, центрируемый по наружному кольцу, материал – латунь (суффикс обозначения МА);
На рис. 6(е) сепаратор, обработанный механически, оконного типа, центрируемый по шарикам, материал – латунь (суффикс обозначения оМ);
В комплект некоторых стандартных подшипников могут входить различные сепараторы. Такое разнообразие позволяет заказчику определиться с нужным типом, опираясь на возможные условия эксплуатации (см. матрицу 1 данного раздела).

Расчетная рабочая температура двухрядных 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.

Минимальная нагрузка

Минимальная нагрузка определенной величины – необходимое условие нормальной работы двухрядных 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 радиальные шарикоподшипники:

Frm – величина минимальной радиальной нагрузки, измеряемая в кН;
кr – коэффициент минимальной радиальной нагрузки, определяется из таблицы подшипников;
кr=0,06 (соответствует подшипникам серии 32 А);
кr=0,07 (соответствует подшипникам серии 33 А);
кr=0,095 (соответствует подшипникам серии 33 D и 33 DNR);
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.

Эквивалентная динамическая нагрузка, действующая на подшипник

P=Fr+Y1Fa когда Fa/Fr≤e
P=XFr+Y2Fa когда Fa/Fr>e
Вышеупомянутые коэффициенты e, X, Y1 и Y2 находятся в зависимости от размера угла контакта шарикоподшипника. Величины данных коэффициентов приведены в таблице 3.

Эквивалентная статическая нагрузка, действующая на подшипник

P0=Fr+Y0Fa
Вышеупомянутый коэффициент YО находятся в зависимости от размера угла контакта шарикоподшипника. Величина данного коэффициента приведена в таблице 3.
Вышеупомянутый коэффициент YО находятся в зависимости от размера угла контакта шарикоподшипника. Величина данного коэффициента приведена в таблице 3.

Дополнительные обозначения

Некоторые характеристики радиально-упорных шарикоподшипников, производимых компанией SKF, в своем обозначении имеют суффиксы, список и значение которых приведены ниже:
А – пазы для ввода шариков отсутствуют.
СВ – внутренний осевой зазор (особый).
С2 – внутренний радиальный зазор отличается от нормального в меньшую сторону.
С3 – внутренний радиальный зазор отличается от нормального в большую сторону.
D – внутренне кольцо составное, собирается из двух частей.
J1 – сепаратор штампованный, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – листовая 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 М2).
МА – сепаратор, обработанный механически, центрирование по наружному кольцу, материал исполнения – латунь.
МТ33 – пластичная смазка, имеющая в своей основе литий (класс консистенции NLGI 3). Стандартное количество данной смазки может применяться при температурах от -30 до +120°С.
N – канавка, расположенная на наружном кольце подшипника, предназначенная для расположения стопорного кольца.
NR – аналогично суффиксу N, однако обозначает дополнительное наличие стопорного кольца.
Р5 – размеры и биения соблюдены в соответствии с классом точности 5 ISO.
Р5 – размеры и биения соблюдены в соответствии с классом точности 5 ISO.
Р52 – Р5+С2
Р62 – Р6+С2
Р63 – Р6+С3
2RS1 – двухстороннее уплотнение, в теле которого применена стальная арматура. Материал исполнения – бутадиенакрилнитрильный каучук (NBR).
TN9 – сепаратор литой, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиамид 6,6.
2Z – шайбы защитные, двухсторонние, типа Z.
W64 – подшипник, имеющий в своей основе антифрикционное наполнение Solid Oil.