Цилиндрические роликоподшипники
однорядные, с сепаратором
- Большой выбор вариантов конструктивного исполнения
- Более высокая допускаемая нагрузка, чем у радиальных шарикоподшипников
- Подходят для высокой частоты вращения
Благодаря линейному контакту между телами качения и кольцом подшипника однорядные цилиндрические роликоподшипники с сепаратором способны воспринимать более высокие нагрузки, чем шарикоподшипники. Они подходят для восприятия высоких радиальных усилий, в то время как стойкость к осевым нагрузкам этого варианта конструктивного исполнения подшипника ограничена. Различные конструктивные варианты отличаются количеством бортов на внутреннем или наружном кольце. Однорядные цилиндрические роликоподшипники являются разборными, что упрощает их монтаж и демонтаж. Они подходят для высокой частоты вращения, но лишь условно пригодны для компенсации угловой погрешности.
Габаритные размеры и допуски
Однорядные цилиндрические роликоподшипники стандартно поставляются компанией KRW в соответствии с DIN 620-2 (допуски для подшипников качения) и ISO 492 (радиальные подшипники: размеры и допуски) с нормальным классом допуска (PN). Все другие — отклоняющиеся от этого или специальные — классы допуска следует указывать при заказе.
Стандарты
Основные габаритные размеры цилиндрических роликоподшипников определены в соответствии с DIN 5412-1 (подшипники качения: цилиндрические роликоподшипники), DIN 616 (подшипники качения: размерные чертежи) и ISO 15 (радиальные подшипники: общие габаритные размеры).
Габаритные размеры фасонных упорных колец (HJ) определены в соответствии с DIN 5412-1 и ISO 246 (цилиндрические роликоподшипники: фасонные упорные кольца).
Конструктивное исполнение подшипников
Однорядные цилиндрические роликоподшипники с сепаратором представляют собой разборные и разъемные подшипники, которые поставляются в различных конструктивных исполнениях. При этом конструктивные варианты отличаются друг от друга количеством и расположением бортов.
Однорядные цилиндрические роликоподшипники с цилиндрическими роликами с сепаратором подходят для восприятия очень высоких радиальных усилий и способны работать на более высоких частотах вращения, чем бессепараторные варианты. Цилиндрические роликоподшипники могут поставляться с цилиндрическим или коническим отверстием.
Конструктивное исполнение цилиндрических роликоподшипников: NU (слева) и N (справа)
Наиболее распространенные конструктивные формы — это NU и N. Подшипники NU имеют наружное кольцо с двумя неподвижными бортами и гладкое внутреннее кольцо без бортов. Подшипники N имеют внутреннее кольцо с двумя неподвижными бортами и безбортовое наружное кольцо. Отсутствие бортов позволяет валу смещаться относительно корпуса в осевом направлении, благодаря чему подшипник может функционировать как плавающий подшипник.
Конструктивное исполнение цилиндрических роликоподшипников NJ
Помимо двух неподвижных бортов на наружном кольце, подшипники NJ имеют один неподвижный борт на внутреннем кольце, который допускает осевое смещение в одном направлении и позволяет использовать подшипники в качестве опорных подшипников.
Конструктивное исполнение цилиндрических роликоподшипников NUP (слева), подшипник NU с фасонным упорным кольцом HJ (справа)
Помимо двух неподвижных бортов на наружном кольце, подшипники NUP имеют один неподвижный борт на внутреннем кольце и упорное бортовое кольцо (P), которые вместе исключают осевое смещение и обуславливают использование подшипника в качестве фиксированного подшипника.
Монтаж фасонного упорного кольца (HJ) в подшипниках NU также позволяет комбинировать их с опорными подшипниками.
Типы цилиндрических роликоподшипников
Цилиндрические роликоподшипники KRW стандартно рассчитываются с оптимизированными контактными поверхностями между телами и дорожками качения. Логарифмическое профилирование цилиндрических роликов позволяет избежать разрушающих напряжений на кромках даже в условиях очень высоких нагрузок.
Профилирование роликов и распределение напряжений в цилиндрических подшипниках — сравнительный анализ: без профилирования (слева), с профилированием (справа)
Зазор в подшипнике
Однорядные цилиндрические роликоподшипники KRW стандартно поставляются в соответствии с DIN 620-4 (радиальный зазор в подшипнике) и ISO 5753-1 (подшипники качения: зазор в подшипнике) с нормальным зазором в подшипнике (CN), но также могут поставляться во всех классах зазора с ограниченным или специальным зазором. Детали типа подшипника качения, регламентированного по стандарту DIN 5412, с одинаковым стандартизированным зазором являются взаимозаменяемыми. В случае с классами зазора меньше CN или классами ограниченного зазора взаимозамена деталей подшипников исключена, поскольку эти детали подогнаны друг под друга.
| ||||||||
Сепаратор
Цилиндрические роликоподшипники KRW стандартно оснащаются двухсоставным массивным латунным сепаратором, центрируемым по телам качения (дополнительная маркировка: M3 или M4). Другие варианты конструктивного исполнения сепаратора доступны по запросу или выбираются в зависимости от области применения и снабжаются соответствующей маркировкой на подшипнике.
Общая информация о сепараторах
Специальная дополнительная маркировка
| A | Модифицированная внутренняя конструкция |
| E | Модифицированная внутренняя конструкция, усиленная внутренняя конструкция |
| EX | Модифицированная внутренняя конструкция, адаптированная в соответствии со стандартами, детали подшипника не взаимозаменяемы с предыдущим вариантом исполнения E |
| MPAD | Массивный сепаратор оконного типа из латуни, центрируемый по борту наружного кольца, благодаря специальной геометрии карманов сепаратора его можно извлекать с наружного кольца вместе с телами качения (Drop-roller) |
Компенсация угловой погрешности
Однорядные цилиндрические роликоподшипники лишь в ограниченной степени подходят для компенсации смещений. Допустимое смещение внутреннего кольца и наружного кольца относительно друг друга зависит от размера подшипника, внутренней конструкции подшипника, рабочего зазора, а также действующих сил и моментов. Смещения ведут к ненадлежащему движению тел качения, вызывая дополнительные напряжения в подшипнике, сокращающие срок его службы.
Частота вращения
Компания KRW различает предельную кинематическую частоту вращения nG и термическую контрольную частоту вращения nth. Предельная кинематическая частота вращения — это практическое механическое предельное значение, которое основывается на механической эксплуатационной прочности подшипника качения в зависимости от монтажных условий и смазки. Запрещается превышать предельную частоту вращения даже в оптимальных эксплуатационных условиях без предварительного согласия компании KRW.
Термическая контрольная частота вращения представляет собой параметр равновесия между теплотой, выделяемой в подшипнике вследствие трения, и отводимым тепловым потоком. Это значение указано в стандарте DIN ISO 15312 (подшипники качения: термическая контрольная частота вращения).
Допустимые значения рабочей температуры
Допустимая рабочая температура подшипника определяется в зависимости от материала сепаратора, размерной устойчивости деталей подшипника (колец и тел качения), а также смазочного материала. Подшипники KRW стандартно стабилизированы с расчетом на температуру до 200 °C (S1). По запросу компания KRW поставляет подшипники качения, рассчитанные на более высокие рабочие температуры.
Расчет размеров
Для подшипников, испытывающих динамические нагрузки
Формула расчета срока службы по ISO 281 L10 = (C/P)p для подшипников, испытывающих динамические нагрузки, исходит из эквивалентной нагрузки (P), воздействующей с постоянной направленностью и постоянной силой. Для расчета P необходимы расчетные коэффициенты и отношение осевой и радиальной нагрузки. Это демонстрируют следующие уравнения.
Динамически эквивалентная нагрузка на подшипник P
a) Плавающие подшипники
Для цилиндрического роликоподшипника в условиях только радиальной нагрузки, который функционирует как плавающий подшипник, справедливо следующее:
| P | динамическая эквивалентная нагрузка | [кН] |
| Fr | динамическое радиальное усилие | [кН] |
а) Фиксированные подшипники
Эквивалентный срок службы цилиндрических роликоподшипников с осевой нагрузкой, т. е. цилиндрических роликоподшипников с бортами на внутреннем и наружном кольце для осевого ведения вала, зависит от отношения Fa/Fr (осевое усилие / радиальное усилие). Динамическая эквивалентная нагрузка на подшипник определяется по следующей формуле:
| P | динамическая эквивалентная нагрузка | [кН] |
| Fr | динамическое радиальное усилие | [кН] |
| Fa | динамическое осевое усилие | [кН] |
| e | Расчетный коэффициент, см. таблицу | [-] |
| Подшипники размерной серии | Расчетный коэффициент e |
| 10, 18, 19, 2, 3, 4 | 0,2 |
| 22, 23, 28, 29 | 0,3 |
Если Fa/Fr > e, то следует обратиться в инженерно-технологическую службу компании KRW.
Для подшипников, испытывающих статические нагрузки
В случае с подшипниками с очень низкой частотой вращения (n x dm ≤ 4000 мм/мин) расчет динамической нагрузки не применим. Статический коэффициент запаса S0 рассчитывается по:
| S0 | статический коэффициент запаса | [-] |
| C0 | статическая допускаемая нагрузка (из таблицы подшипников) | [кН] |
| P0 | статическая эквивалентная нагрузка на подшипник | [кН] |
| n | частота вращения подшипника | [об/мин] |
| dm | средний диаметр подшипника [dm = (D+d)/2] | [мм] |
Статическая несущая способность
Допустимая динамическая осевая несущая способность
Стойкость к осевым нагрузкам цилиндрического роликоподшипника с бортами на внутреннем и наружном кольце прежде всего зависит от теплового баланса подшипника и тем самым от условий смазки и соотношения сил трения. При воздействии осевой нагрузки на подшипник в контактной зоне между торцевой стороной роликов и бортом всегда должна быть несущая смазочная пленка. Для применения нижеуказанного уравнения должны быть выполнены следующие рабочие условия:
коэффициент вязкости K ≥ 2
максимальное смещение внутреннего и наружного кольца относительно друг друга ≤ 1 угловой минуты
для обеспечения попадания достаточного количества консистентной смазки в точку контакта при смазывании необходимо убедиться, что речь идет об осевой нагрузке с переменным знаком направления приложения нагрузки
рекомендуется использовать противозадирные присадки
| FaH | Допустимая гидродинамическая предельная нагрузка | [N] |
| fb | для подшипников с сепаратором: 0,0048 | [-] |
| dm | Средний диаметр подшипника | [мм] |
| n | Частота вращения | [об/мин] |
| v | Рабочая вязкость | [мм2/с] |
В случае с цилиндрическими роликоподшипниками, испытывающими осевые нагрузки, нагруженные борта требуют опоры по всей высоте бортов. Высота бортов приведена в таблицах подшипников.
Минимальная радиальная нагрузка
Для надежной эксплуатации подшипника качения требуется параметр минимальной нагрузки. При падении нагрузки ниже минимального значения возможно проскальзывание. Минимальная радиальная нагрузка для цилиндрических роликоподшипников ориентировочно составляет 1,67 % от статической допускаемой нагрузки C0 подшипника. При падении параметра ниже этого значения следует обращаться в инженерно-технологическую службу компании KRW.
