Радиально-упорные шарикоподшипники
однорядные, метрической размерности
- Восприятие осевых и радиальных усилий
- Подходят для очень высокой скорости вращения
- Попарная установка
Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники имеют наклонные дорожки качения внутреннего и наружного кольца и соответствующий угол контакта, передающий усилия. В результате этого под действием осевой нагрузки постоянно возникает радиальная нагрузка и наоборот, в связи с чем радиально-упорные шарикоподшипники всегда комбинируются попарно. При попарной установке они способны воспринимать не только радиальные усилия, но также осевые и комбинированные усилия и особенно хорошо подходят для высокой частоты вращения. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники не являются разборными.
Габаритные размеры и допуски
Радиально-упорные шарикоподшипники 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.
Изображение различных схем установки радиально-упорных шарикоподшипников: «O», «X» или параллельно
Конструктивное исполнение подшипников
Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники являются неразъемными и неразборными подшипниками. Помимо высоких радиальных усилий, они способны воспринимать как односторонние осевые усилия, так и двусторонние осевые усилия (в сочетании со вторым зеркальным радиально-упорным шарикоподшипником). В зависимости от хода линий контакта в комбинированных комплектах подшипников различают схему установки «O», «X» или параллельно. Подшипники со схемой «X» менее подходят для восприятия мгновенных нагрузок, в то время как подшипники со схемой «O» отличаются высокой жесткостью при минимальном зазоре отклонения. При параллельной схеме установки линии контакта двух подшипников идут в одном направлении, ввиду чего подшипники могут воспринимать только односторонние осевые усилия. При этом осевая нагрузка воспринимается обоими подшипниками пары, что повышает осевую несущую способность.
Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники в базовом конструктивном исполнении; α — угол контакта
Предельная допускаемая осевая нагрузка радиально-упорного радиального шарикоподшипника возрастает по мере увеличения угла контакта. Радиально-упорные Радиальные шарикоподшипники серий 72B, 73B и 74B стандартно поставляются с углом контакта 40°, серии 708, 709, 718, 719 и 70 (без дополнительной маркировки «B») — с углом 30°.
Зазор в подшипнике и предварительный натяг
Радиально-упорные шарикоподшипники подразделяются на классы по зазору и предварительному натягу. Они не регламентированы стандартами. Классы зазора и предварительного натяга подшипников KRW определяются дополнительной маркировкой.
Сепаратор
Радиально-упорные шарикоподшипники KRW стандартно оснащаются массивным латунным сепаратором, центрируемым по телам качения (дополнительная маркировка: MP). Другие варианты конструктивного исполнения сепаратора доступны по запросу или выбираются в зависимости от области применения и снабжаются соответствующей маркировкой на подшипнике.
Специальная дополнительная маркировка
| B | Модифицированная внутренняя конструкция, угол контакта 40° |
| D | Модифицированная внутренняя конструкция, угол контакта 20° |
| E | Модифицированная внутренняя конструкция, угол контакта 25° |
Компенсация угловой погрешности
Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники 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 шариков, 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) Одинарный подшипник и параллельные схемы установки
Эквивалентная нагрузка P на подшипник для отдельных подшипников, испытывающих динамическую нагрузку, или подшипников с параллельной схемой установки зависит от отношения Fa/Fr (осевое усилие / радиальное усилие). Динамически эквивалентная нагрузка на подшипник определяется по следующей формуле:
| P | динамически эквивалентная нагрузка | [кН] |
| Fr | динамическое радиальное усилие | [кН] |
| Fa | динамическое осевое усилие | [кН] |
| e | Расчетный коэффициент, см. таблицу | [-] |
| X | Расчетный коэффициент, см. таблицу | [-] |
| Y | Расчетный коэффициент, см. таблицу | [-] |
| Серия | e | X | Y |
| 708, 709, 718, 719 | 0,80 | 0,39 | 0,76 |
| 72B, 73B, 74B | 1,14 | 0,35 | 0,57 |
б) Схема установки «O» и «X»
Эквивалентная нагрузка P на подшипник, для подшипников, испытывающих динамическую нагрузку, со схемой установки «O» или «X»зависит от отношения Fa/Fr. Динамически эквивалентная нагрузка на подшипник определяется по следующей формуле:
| P | динамическая эквивалентная нагрузка | [кН] |
| Fr | динамическое радиальное усилие | [кН] |
| Fa | динамическое осевое усилие | [кН] |
| X | Расчетный коэффициент, см. таблицу | [-] |
| Y | Расчетный коэффициент, см. таблицу | [-] |
| Серия | Fa / Fr | X | Y |
| 708, 709, 718, 719 | ≤ 0,80 | 1 | 0,78 |
| > 0,80 | 0,63 | 1,24 | |
| 72B, 73B, 74B | ≤ 1,14 | 1 | 0,55 |
| > 1,14 | 0,57 | 0,93 |
Результирующая осевая сила в подшипниках качения со схемой установки «O» и «X»
Из-за наклонных дорожек качения при возникновении радиальной силы радиально-упорные шарикоподшипники генерируют противодействующую осевую силу, которая определяет расчет размеров опоры. Если вал опирается на два однорядных радиально-упорных шарикоподшипника одного или разного размера, радиальная нагрузка одного подшипника инициирует осевую нагрузку в противопоставленном подшипнике. Эта внутренняя результирующая сила учитывается при определении общей осевой нагрузки. Размер общей осевой нагрузки, действующей на отдельный подшипник, определяется по следующим формулам:
| Вариант | Коэффициент нагрузки | Наружная сила | Результирующая осевая сила Fa | |
| Подшипник A | Подшипник B | |||
| 1 | FrA / YA ≤ FrB / YB | Ka ≥ 0 | Fa = Ka + 0,5 ∙ FrB / YB | Fa в расчетах не учитывается |
| 2 | FrA / YA > FrB / YB | Ka > 0,5 · ( FrA / Ya - FrB / YB ) | Fa = Ka + 0,5 ∙ FrB / YB | Fa в расчетах не учитывается |
| 3 | FrA / YA > FrB / YB | Ka ≤ 0,5 ∙ ( FrA /YA - FrB /YB ) | Fa в расчетах не учитывается | Fa = 0,5 ∙ FrA / YA - Ka |
Пояснение к формулам: подшипники, на которые действует внешняя осевая сила Ka, обозначаются буквой A, а противопоставленные подшипники — буквой B. Расчеты исходят из того, что все подшипники не имеют зазора и предварительного натяга.
| FrA | Радиальная сила в подшипнике A | [кН] |
| FrB | Радиальная сила в подшипнике B | [кН] |
| YA | Расчетный коэффициент для подшипника A (см. таблицу со схемой установки «X» и «O») | [-] |
| YB | Расчетный коэффициент для подшипника B (см. таблицу со схемой установки «X» и «O») | [-] |
| Ka | Внешняя осевая сила | [кН] |
| Fa | Результирующая осевая сила | [кН] |
в) Уменьшение динамической допускаемой нагрузки в комплекте подшипников
В случае монтажа одинаковых радиально-упорных шарикоподшипников непосредственно рядом друг с другом по схеме «X», «O» или параллельной схеме необходимо расчетное уменьшение допускаемой нагрузки для пакета подшипников. Для динамической допускаемой нагрузки справедлива следующая закономерность:
| Cr | динамическая допускаемая нагрузка комплекта подшипников | [кН] |
| Cr, single bearing | динамическая допускаемая нагрузка отдельного подшипника | [кН] |
| i | Количество одинаковых подшипников в комплекте подшипников | [-] |
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
a) Отдельный подшипник или параллельная схема установки
Для однорядных или параллельно расположенных радиальных шарикоподшипников, испытывающих статическую нагрузку, справедливы следующие закономерности:
| F0r | максимальная радиальная статическая сила | [кН] |
| F0a | максимальная осевая статическая сила | [кН] |
| Серия | X | Y |
| 708, 709, 718, 719 | 0,5 | 0,33 |
| 72B, 73B, 74B | 0,5 | 0,26 |
б) Схема установки «X» и «O»
Для радиально-упорных шарикоподшипников со схемой установки «X» или «O», испытывающих статическую нагрузку, справедливы следующие закономерности:
| F0r | максимальная радиальная статическая сила | [кН] |
| F0a | максимальная осевая статическая сила | [кН] |
| Серия | X | Y |
| 708, 709, 718, 719 | 1 | 0,66 |
| 72B, 73B, 74B | 1 | 0,52 |
в) Уменьшение статической допускаемой нагрузки в комплекте подшипников
В случае монтажа одинаковых радиально-упорных шарикоподшипников непосредственно рядом друг с другом по схеме «X», «O» или параллельной схеме необходимо рассчитать допускаемую нагрузку для пакета подшипников. Для статической допускаемой нагрузки справедлива следующая закономерность:
| C0 | статическая допускаемая нагрузка комплекта подшипников | [кН] |
| C0, single bearing | статическая допускаемая нагрузка отдельного подшипника | [кН] |
| i | Количество одинаковых подшипников в комплекте 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 радиально-упорных шарикоподшипников ориентировочно составляет 1 % от статической допускаемой нагрузки C0 подшипника. При падении параметра ниже этого значения следует обращаться в инженерно-технологическую службу компании KRW.
