оси дорожек качения.
Конструктивной разновидностью этого типа могут быть подшипники с канавкой для вставления шариков и с защитными шайбами.
Перечисленные бессепараторные подшипники с увеличенным количеством шариков могут применяться в сушильных камерах (без смазки), в узлах с качательным движением, в механизмах управления и др.
Шариковые радиальные двурядные сферические подшипники
Широко применяются в общем машиностроении и в целлюлозно-бумажном оборудовании. Подшипник имеет два ряда шариков, однако грузоподъемность его меньше, чем у равногабаритного однорядного.
Предназначаются для восприятия в основном радиальных нагрузок, но способны воспринимать и одновременно действующие осевые нагрузки, которые не должны превышать 20% величины неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.
При осевой нагрузке фактически работает только один ряд шариков.
Величина допустимого угла перекоса оси внутреннего кольца относительно оси наружного кольца, которая может образоваться при прогибе (изгибе) вала или вследствие технологических неточностей обработки и сборки, допустима в пределах 3°.
Подшипники этого типа изготовляются обычно со штампованными более крупных размеров с массивными сепараторами трех разновидностей: с цилиндрическим отверстием внутреннего кольца, с коническим отверстием и комплектно с закрепительной втулкой.
Подшипник с коническим отверстием можно устанавливать непосредственно на коническую шейку вала или при помощи закрепительной втулки, закрепительной гайки и стопорной шайбы на гладкие многоопорные валы трансмиссионного типа (без заплечиков).
Область применения: трансмиссионные валы, транспортеры, вентиляторы, шнеки, ролики слешера и малонагруженные валики различных частей машин.
Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами
Роликоподшипник с короткими цилиндрическими роликами применяется, как правило, для восприятия радиальных нагрузок. Обладает большей грузоподъемностью (в 1,7 раза) по сравнению с шариковым радиальным однорядным подшипником тех же габаритных размеров. Объясняется это линейной поверхностью контакта роликов с кольцами. Подшипник может изготовляться с массивными сепараторами на заклепках, с беззаклепочными массивными сепараторами и штампованными сепараторами. Большая часть стандартных подшипников изготовляется с массивными сепараторами из латуни и со штампованными сепараторами из стальной ленты. В ответственных узлах подшипники со штампованными сепараторами, как правило, не применяются.
Роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами - подшипники разъемного типа, удобные в монтаже и демонтаже. В фиксирующих вал опорах такие подшипники устанавливают в комбинации с шариковыми радиальными, радиально-упорными или упорными подшипниками, причем в этом случае вместе они способны воспринимать значительные радиальные и осевые нагрузки.
Подшипники с короткими цилиндрическими роликами обладают наименьшим коэффициентом трения по сравнению с другими типами роликоподшипников. Освоены и выпускаются многие конструктивные разновидности этих подшипников: мелких, средних размеров, крупногабаритные и особокрупногабаритные; всех классов точности, в том числе прецизионные и высокоскоростные.
В оборудовании целлюлозно-бумажных предприятий наиболее широко применяются две основные конструкции подшипников с короткими цилиндрическими роликами: с безбортовым наружным кольцом и с безбортовым внутренним кольцом.
Роликовые радиальные подшипники с длинными цилиндрическими роликами
Применяются данные подшипники только для восприятия радиальных нагрузок. Изготовляются нескольких конструктивных разновидностей: комплектные (с обоими кольцами), с одним кольцом и без колец. В комплектном подшипнике одно кольцо может иметь борта. Длинные ролики изготовляют в большинстве случаев с цапфами на торцах, которыми они закрепляются в отверстиях боковых сепараторных шайб. Сепараторы преимущественно стальные штампованные на распорках. Наружные кольца некоторых подшипников имеют отверстия для смазки. Несколько типоразмеров изготовляется с массивными латунными сепараторами.
Роликоподшипники с длинными цилиндрическими роликами в опорах, где требуется высокая точность, не применяются. Они могут успешно работать при больших радиальных нагрузках и невысоком числе оборотов. Твердость длинных цилиндрических роликов на 5-13 единиц ниже твердости колец, которые соответствуют 61-63 единицам по шкале RC. Указанные механические свойства роликов и колец необходимо учитывать прежде всего в тех случаях, когда применяются некомплектные подшипники и роль колец выполняет вал или корпус.
Область применения таких подшипников очень ограничена. Известно применение в узлах отдельных механизмов, например в опорах клеильных прессов (рифленые валы) гофрагрегата.
Игольчатые радиальные роликоподшипники
Подшипники применяются только для восприятия радиальных нагрузок. При сравнительно малом габарите в диаметральном направлении подшипники обладают повышенной грузоподъемностью. Иголки, длина которых значительно превышает их диаметр, не могут изготовляться с такой же высокой точностью, как короткие цилиндрические ролики; их положение в работающем подшипнике не выправляется существенно бортиками кольца, поэтому иглы имеют тенденцию к перекосам относительно оси вала (кольца). Трение в игольчатых подшипниках в несколько раз превышает трение в других типах роликоподшипников, а если учесть, что в ненагруженной зоне иглы не вращаются, то игольчатый подшипник получает частично свойства подшипника скольжения.
В игольчатых подшипниках важно учитывать суммарный межигольный окружной и радиальный зазоры. При небольшом числе оборотов или качательном движении суммарный межигольный окружной зазор может достигать 0,5-0,6 диаметра иглы. При высоких скоростях вращения и при малых размерах игл он рекомендуется 0,5 мм (по диаметру центра игл). Что касается радиальных зазоров, то при колебательном движении или скорости вращения до 1 м/сек рекомендуется меньшая величина зазора, а для более высоких чисел оборотов - большая.
Игольчатые подшипники весьма чувствительны к перекосам.
Область применения: в узлах, где размеры опор ограничены в диаметральном направлении и особенно в узлах с качательным движением. В рассматриваемой отрасли промышленности, например в узлах сеточных стоек, пневмонаправляющих тележек, некоторых приводных механизмов, машин печатно-высекательных, поперечно-режущих, сшивных.
Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами
Такие подшипники воспринимают только радиальные нагрузки. Осевое перемещение вала или корпуса не ограничивают. Способны воспринимать ударные нагрузки лучше, чем подшипники других типов. Важным преимуществом этих подшипников является то, что каждое из колец, а также комплект роликов с сепаратором, взаимозаменяемы и могут монтироваться раздельно. В различных машинах или механизмах подшипник может применяться как комплектно (с внутренним и наружным кольцами), так и без обоих колец или в сочетании одного из колец с другой деталью (валом или корпусом) соответствующей твердости. Изготовляют подшипники также с одним наружным разрезным штампованным кольцом.
Полые витые ролики представляют собой цилиндрические пружины, свитые из стальной ленты четырехугольного сечения, которые после закалки шлифуются. Твердость витых роликов после термической обработки, определяющая их механические свойства, должна быть в пределах 45-50 RC. Поверхности качения вала или корпуса, если в узел устанавливается некомплектный подшипник, должны обладать установленной для колец различных подшипников твердостью - 61-63 RC. Для этого поверхности (из стали 15, 12ХН2 или других) цементируют на глубину 1 -1,25 мм.
Сепаратор подшипника состоит из двух стальных штампованных шайб, соединенных распорками, пропущенными внутри роликов. Витые ролики обладают эластичностью и способностью пружинить. Кроме того, такие подшипники менее чувствительны к загрязнению узла.
Роликовые радиальные двухрядные сферические подшипники
В оборудовании целлюлозно-бумажных предприятий подшипники этого типа применяются всех известных в технике конструкций, серий и размеров. Поэтому в данной главе они представлены наиболее полно.
Наибольшее количество таких подшипников применяется с внутренними диаметрами от 40 до 300 мм и во многих ответственных узлах от 300 до 750 мм. Они весьма трудоемки и дороги в изготовлении, особенно крупногабаритные, выпускающиеся мелкими сериями.
По своим конструктивным свойствам двухрядные сферические роликоподшипники успешно применяются в абсолютном большинстве механизмов и машин целлюлозно-бумажного производства. Главное их преимущество состоит в следующем: они способны компенсировать прогибы валов и некоторую несоосность посадочных мест при установке подшипников в отдельные корпусы при расточке отверстий корпусов не за один установ; обладают наибольшей радиальной грузоподъемностью по сравнению с любыми типами (за исключением игольчатых и многорядных конических), кроме того, одновременно воспринимают осевую нагрузку и фиксируют вал в обе стороны; с конусными отверстиями и закрепительными втулками могут устанавливаться на гладких и многоопорных валах (без заплечиков), обработанных по 3-4-му классам точности и допускают более простое и легкое применение механических и гидравлических способов монтажа-демонтажа подшипников.
Благодаря свойству самоустанавливаемости эти подшипники не подвергаются опасности разрушения из-за технологических неточностей обработки или сборки деталей узла, если перекос оси одного кольца подшипника относительно другого не более 3°. Можно сказать, что угол перекоса ограничивается лишь условием сохранения контакта роликов обоих рядов со сферической поверхностью дорожки качения наружного кольца.
Значительные поверхности соприкосновения многочисленных роликов с кольцами обеспечивают высокую грузоподъемность подшипников. Кроме того, вследствие наклона роликов по отношению к оси подшипника последние способны воспринимать осевую нагрузку, однако она не должна превышать 25% величины неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Следует иметь в виду, что устанавливать их под чисто осевую нагрузку не рекомендуется, так как при этом нагружается лишь один ряд роликов, а другой из работы выключается.
При установке в одной опоре двух двухрядных сферических роликоподшипников, последняя теряет свойство самоустанавливаемости.
Наиболее распространенной конструкцией подшипника является двухрядный сферический с бочкообразными (несимметричными) роликами (один конец ролика имеет диаметр больший, чем другой).
Наружное кольцо имеет сферическую поверхность, радиус которой больше, чем радиус кривизны образующей ролика; внутреннее кольцо имеет две наклонные к оси подшипника беговые дорожки криволинейной формы, совпадающей с кривизной образующей ролика, и три борта. Два наружные - нерабочие - служат для удержания роликов в подшипнике. Средний борт - направляющий. Он обеспечивает направление движения роликов, которые своими большими торцами прижимаются к нему и поддерживают постоянный контакт. Направляющая поверхность борта и поверхность большего торца роликов выполнены по сферам одинакового радиуса, имеющим общий центр, ввиду чего при работе соприкасаются полной контактирующей поверхностью.
Шариковые однорядные радиально-упорные подшипники
Для восприятия значительных по величине осевых нагрузок можно использовать каскадную установку нескольких одноименных подшипников. Углы контакта радиально-упорных подшипников являются функцией величин внутренних зазоров. Больший угол контакта можно получить при большем радиальном зазоре. Так, например, у подшипников с одинаковыми телами качения (диаметрами шариков) углы контакта соответствуют различным радиальным зазорам
Ррадиально-упорные подшипники устанавливаются обычно парными комплектами. Это значит, что в двухопорных валах радиально-упорные подшипники могут устанавливаться по одному в каждой опоре или два подшипника в одной опоре. Так как эти подшипники относятся к регулируемым типам, то как в первом, так и во втором случаях взаимодействие подшипников определяется пределами их осевой игры.
При парной установке подшипников возможен их предварительный натяг, т.е. когда пара подшипников при установке в одну или две опоры нагружается осевой предварительной нагрузкой, что исключает возможность работы подшипников при осевой игре. Больше того, предварительный натяг рассчитан на некоторую упругую деформацию в местах контакта колец с шариками. Он увеличивает грузоподъемность и долговечность комплекта подшипников, жесткость их и точность вращения.
Область применения: наиболее широко радиально-упорные шарикоподшипники применяются в различных насосах, редукторах, станках, мельницах с двумя вращающимися ножевыми дисками, как правило, с определенной величиной осевой игры.
Шариковые двухрядные радиально-упорные подшипники
Предназначаются для восприятия значительных радиальных, осевых нагрузок в обоих направлениях и комбинированных. Допустимая осевая нагрузка не должна превышать 80% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. При действии чисто осевой силы работает только один ряд шариков.
Область применения: в жестких двухопорных валах, преимущественно в узлах с преобладающей радиальной нагрузкой и при высоких числах оборотов: насосы различного назначения, редукторы, муфты и др.
Роликовые конические подшипники
По количеству рядов тел качения подшипник может быть однорядный, двухрядный и четырехрядный. В рассматриваемом оборудовании однорядный подшипник находит более широкое применение, чем двухрядный.
Назначение конических роликоподшипников - воспринимать комбинированные нагрузки. Для фиксации вала в осевом направлении однорядные роликоподшипники устанавливаются попарно и в процессе эксплуатации требуют тщательной регулировки осевых зазоров. Воспринимают осевые нагрузки тем большие, чем больше угол конусности наружного кольца подшипника. По этим признакам они аналогичны однорядным радиально-упорным шарикоподшипникам, однако имеют и важные отличительные особенности.
Во-первых, по сравнению с шариковыми радиально-упорными роликовые конические подшипники обладают большей грузоподъемностью. Во-вторых, они разъемные, т.е. допускают раздельный монтаж и демонтаж внутренних и наружных колец. В-третьих, допустимые числа оборотов конических роликоподшипников по сравнению с подшипниками некоторых других типов, в том числе шариковыми радиально-упорными, значительно меньше.
Область применения весьма широкая: редукторы, вариаторы, пневмоподъемники, мельницы, насосы, а также наряду со сферическими роликоподшипниками применяются в опорах регистровых, сетко- и сукноведущих, тамбурных валиков.
Шариковые упорные подшипники
Шариковый упорный подшипник может быть одинарным и двойным, т.е. с одним и двумя рядами тел качения, а также изготовляться с одним подкладным и двумя подкладными сферическими кольцами.
Одинарный упорный подшипник воспринимает осевую нагрузку только в одном направлении, двойной - двустороннюю. Радиальные нагрузки упорные подшипники не воспринимают.
В бумагоделательном оборудовании находят применение все разновидности упорных подшипников.
Упорные подшипники применяются при больших осевых нагрузках, однако удовлетворительно работают лишь при сравнительно невысоких скоростях вращения. Это весьма существенный недостаток упорных подшипников. В тех же случаях, когда сочетаются значительные осевые нагрузки и большое число оборотов, рекомендуется применять шариковые или роликовые радиально-упорные подшипники. Наиболее надежным для названных условий работы является роликовый упорный сферический подшипник. Если нагрузки невелики, широко применяются шариковые радиальные подшипники.
Двойные упорные подшипники устанавливаются в механизмах, где осевые нагрузки действуют попеременно в обоих направлениях. Осевая игра таких подшипников при монтаже тщательно регулируется. Пределы се устанавливаются в зависимости от эксплуатационных условий. Необходимо иметь в виду, что оптимальный рабочий осевой зазор в подшипнике устраняет влияние центробежных сил на положение шариков в разгруженном ряду и износ дорожек качения колец.
Область применения: шнеки, транспортеры, подъемные винты, пропеллерные мешалки, сортировки, вертикальные гидроразбиватели, питатели низкого и высокого давления, сукнонатяжки, червячные редукторы и др.
Роликовые упорные подшипники с коническими роликами
Подшипники способны воспринимать большие осевые нагрузки при весьма ограниченных скоростях вращения.
Область применения: подпятники, механизмы подъема.
Роликовые упорные сферические подшипники с бочкообразными роликами
Этот тип подшипника самоустанавливающийся по отношению к центру сферической дорожки качения наружного кольца. Ролики имеют криволинейную образующую и приближаются по форме к усеченному конусу так же, как и в радиальном сферическом двухрядном подшипнике.
По конструкции и способности воспринимать нагрузки эти подшипники правильней причислить к упорно-радиальным, т.е. к таким, которые наряду с повышенными осевыми могут воспринимать менее значительные радиальные нагрузки.
Упорные сферические роликоподшипники обладают высокими эксплуатационными качествами, они отличаются большой грузоподъемностью, быстроходностью, самоустанавливаемостью и низким коэффициентом трения (0,001). Грузоподъемность их по сравнению с упорными шариковыми подшипниками одинаковых внутренних диаметров и серий выше на 70-100% (срок службы соответственно в 5-8 раз больше), допускаемое предельное число оборотов примерно в 2 раза больше, габарит компактнее, так как ширина их меньше.
При сочетании значительных нагрузок и скоростей вращения применение их наиболее эффективно.
При высоких нагрузках и небольших скоростях вращения применяются антизадирные смазки, предотвращающие активный износ поверхностей трения.
Область применения расширяется с развитием и созданием новых машин, опоры которых способны выдерживать повышенные нагрузки при высоких скоростях вращения, например мельницы, рафинеры, шнековые питатели, редукторы и др.
Специальные типы подшипников качения
Шарнирные подшипники предназначены для воспринятая радиальных нагрузок. Изготовляются нескольких конструктивных разновидностей.
Применяются в основном в узлах с качательным движением.
На кольцах подшипников типа ШС предусматриваются смазочные канавки и отверстия.
Возможная область применения: подвижные соединения, механизмы управления (в том числе такие, в которые недопустимы какие-либо люфты).
Проволочные подшипники по сравнению с обычным подшипником качения имеет упрощенную конструкцию и значительно меньшую стоимость. В основном применяются проволочные шариковые подшипники, т.е. когда телами качения являются шарики. Изготовляются также подшипники с телами качения - роликами.
Основные преимущества проволочных подшипников: экономия дефицитной шарикоподшипниковой стали; низкая стоимость изготовления, так как кольца (опорные) могут быть изготовлены из материалов низкой твердости без термообработки шлифования, что особенно существенно для подшипников крупных размеров (диаметром несколько метров); простота ремонта подшипников, которые чаще всего сводится к замене проволочных колец и шариков; возможность использования в качестве опорных деталей подшипников валов и корпусе из любого материала.
Область применения: корообдирочные станки ОК-35 и ОК-66 ряда целлюлозно-бумажных комбинатов.
Многорядный безжелобный подшипник обладает рядом ценных свойств и считаете перспективным. Кольца такого подшипника просты, весьма технологичны и могут изготовляться с высокой степенью точности. Многорядность и спиральное расположение шариков в массивном сепараторе делают такой подшипник весьма жестким и виброустойчивым. Внутренние радиальные зазор у него на 15-25% меньше, чем у обычных однорядных шарикоподшипников.
Область применения: широко используется в шаберах наката, прессовых, сушильных, каландровых валов многих новых машин.
Упорный секторный шарикоподшипник служит для небольших углов поворота, применяется в механизмах и машинах, когда требуется обеспечить перемещение по дуге со значительным радиусом.
Шариковое винтовое соединение может применяться в грузовых винтовых устройствах, облегчать повороты валов, гаек, при совмещении таких опор с деталями, а также в элементах автоматических устройств. Точность вращения достигается весьма высокая.
Список литературы
подшипник шайба канавка качение
1.И.С. Старец, «Подшипники качения в новых машинах целлюлозно-бумажного производства»