Сегодня доступно множество различных типов подшипников на сайте https://podshop.ru/, и очень мало информации о различиях между ними. Возможно, вы спросите себя: «Какой подшипник лучше всего подходит для вашего применения?» Или «как выбрать подшипник?» Эта статья поможет вам ответить на эти вопросы.
Во-первых, вам необходимо знать, что большинство подшипников делятся на две большие группы:
- Шарикоподшипники
- Роликовые подшипники
Внутри этих групп есть подкатегории подшипников, которые обладают уникальными характеристиками или оптимизированными конструкциями для повышения производительности.
В этой статье мы рассмотрим четыре вещи, которые вам нужно знать о вашем применении, чтобы выбрать правильный тип подшипника.
Найдите несущую нагрузку и грузоподъемность
Нагрузки на подшипники обычно определяются как сила реакции, которую компонент оказывает на подшипник во время эксплуатации.
При выборе подходящего подшипника для вашего применения, прежде всего, вы должны определить грузоподъемность подшипника. Допустимая нагрузка — это величина нагрузки, которую может выдержать подшипник, и она является одним из наиболее важных факторов при выборе подшипника.
Нагрузки на подшипники могут быть осевыми (осевыми), радиальными или комбинированными.
Осевая (или упорная) нагрузка на подшипник — это когда сила параллельна оси вала.
Радиальная нагрузка на подшипник — это сила, перпендикулярная валу. Тогда комбинированная нагрузка на подшипник возникает, когда параллельные и перпендикулярные силы создают угловую силу относительно вала.
Как шариковые подшипники распределяют нагрузки
Шариковые подшипники сконструированы со сферическими шариками и могут распределять нагрузки по средней площади поверхности. Они, как правило, лучше работают с грузами малого и среднего размера, распределяя нагрузки через единую точку контакта.
Ниже приведен краткий справочник по типу нагрузки на подшипник и лучший шарикоподшипник для работы:
- Радиальные (перпендикулярно валу) и небольшие нагрузки: выбирайте радиальные шарикоподшипники (также известные как радиальные шарикоподшипники). Радиальные подшипники — одни из наиболее распространенных типов подшипников на рынке.
- Осевые (осевые) (параллельные валу) нагрузки: выбрать упорные шарикоподшипники.
- Комбинированные радиальные и осевые нагрузки: выберите радиально-упорный подшипник. Шарики контактируют с дорожкой качения под углом, который лучше выдерживает комбинированные нагрузки.
Роликовые подшипники и нагрузка на подшипник
Роликовые подшипники разработаны с цилиндрическими роликами, которые могут распределять нагрузки по большей площади поверхности, чем шариковые подшипники. Они, как правило, лучше подходят для приложений с большой нагрузкой.
Ниже приведен краткий справочник по типу нагрузки на подшипник и лучший роликовый подшипник для работы:
- Радиальные (перпендикулярные валу) нагрузки: выбирайте стандартные цилиндрические роликоподшипники.
- Осевые (осевые) (параллельные валу) нагрузки: выбирайте упорные цилиндрические подшипники.
- Комбинированные радиальные и осевые нагрузки: выберите конический роликовый подшипник.
Скорость вращения
Скорость вращения вашего приложения — это следующий фактор, на который следует обращать внимание при выборе подшипника.
Если ваше приложение будет работать с высокими скоростями вращения, то шарикоподшипники обычно являются предпочтительным выбором. Они лучше работают на более высоких скоростях и предлагают больший диапазон скоростей, чем роликовые подшипники.
Одна из причин заключается в том, что контакт между телом качения и дорожками качения в шарикоподшипниках представляет собой точку, а не линию контакта, как в роликовых подшипниках. Поскольку тела качения прижимаются к дорожке качения, когда они катятся по поверхности, то точечные нагрузки от шарикоподшипников вызывают гораздо меньшую деформацию поверхности.
Центробежная сила и подшипники
Еще одна причина, по которой шариковые подшипники лучше подходят для высокоскоростных приложений, — это центробежные силы. Центробежная сила определяется как сила, которая толкает наружу тело, движущееся вокруг центра, и возникает из инерции тела.
Центробежная сила является основным ограничивающим фактором скорости подшипника, поскольку она превращается в радиальные и осевые нагрузки на подшипник. Поскольку роликовые подшипники имеют большую массу, чем шарикоподшипники, они создают более высокую центробежную силу, чем шариковые подшипники того же размера.
Уменьшение центробежной силы с помощью керамических шариков
Иногда скорость приложения превышает номинальную скорость шарикового подшипника.
Если это произойдет, простое и распространенное решение — заменить материал шарикоподшипника со стали на керамику. При этом размер подшипника остается прежним, но номинальная частота вращения увеличивается примерно на 25%. Поскольку керамический материал легче стали, керамические шарики создают меньшую центробежную силу при любой заданной скорости.
Высокоскоростные приложения лучше всего работают с радиально-упорными подшипниками
Радиально-упорные подшипники — лучший выбор для высокоскоростных приложений. Одна из причин заключается в том, что шары меньше, а шары меньшего размера меньше весят и создают меньшую центробежную силу при вращении. Радиально-упорные подшипники также имеют встроенную предварительную нагрузку на подшипники, которая работает за счет центробежных сил, чтобы должным образом катить шарики в подшипнике.
Подшипник с более низкой точностью имеет больше габаритного «пространства для маневра» при изготовлении, чем подшипник с высокой точностью. Поэтому, когда подшипник используется на высоких скоростях, шарики быстро катятся по дорожке качения подшипника с меньшей надежностью, что может привести к выходу подшипника из строя.
Высокоточные подшипники производятся в соответствии со строгими стандартами и имеют очень небольшие отклонения от спецификаций при производстве. Высокоточные подшипники надежны для быстрых приложений, поскольку они обеспечивают хорошее взаимодействие шара и дорожки качения.
Биение и жесткость подшипников
Биение подшипника — это величина, на которую вал вращается по орбите от своего геометрического центра. Некоторые приложения, такие как шпиндели режущего инструмента, допускают только небольшое отклонение вращающихся компонентов.
Если вы разрабатываете подобное приложение, выберите высокоточный подшипник, потому что он приведет к меньшему биению системы из-за жестких допусков, для которых подшипник был изготовлен.
Жесткость подшипника — это сопротивление силе, которая заставляет вал отклоняться от его оси и играет ключевую роль в минимизации биения вала. Жесткость подшипника обусловлена взаимодействием тела качения с дорожкой качения. Чем сильнее ролик качения прижимается к дорожке качения, вызывая упругую деформацию, тем выше жесткость.
Жесткость подшипников обычно подразделяется на:
- Осевая жесткость
- Радиальная жесткость
Чем выше жесткость подшипника, тем большее усилие необходимо для перемещения вала во время работы.
Давайте посмотрим, как это работает с прецизионными радиально-упорными подшипниками. Эти подшипники обычно имеют заводское смещение между внутренней и внешней дорожкой качения. Когда установлены радиально-упорные подшипники, смещение удаляется, что заставляет шарики вдавливаться в дорожку качения без какого-либо внешнего приложения силы. Это называется предварительным натягом, и этот процесс увеличивает жесткость подшипника даже до того, как подшипник ощутит приложенные силы.