Сьогодні існує багато різних типів підшипників, але інформації про відмінності між ними мало. Можливо, ви запитували себе: «Який підшипник найкраще підходить для вашого застосування?» або «Як вибрати підшипник?
1. Класифікація підшипників
По-перше, вам потрібно знати, що більшість підшипників з тілами кочення поділяються на дві великі категорії:
Шарикопідшипники Роликові підшипники
У цих групах є підкатегорії підшипників з унікальними функціями або оптимізованими конструкціями для покращення продуктивності. Чудова продуктивність, стійкість до високих температур, надміцність тощо у світі нових матеріалів.
2. Підтвердьте чотири пункти в заявці та виберіть правильний тип підшипника
1. Знайти несуче навантаження та вантажопідйомність
Навантаження на підшипник зазвичай визначається як сила реакції, яку компонент чинить на підшипник під час його використання.
Вибираючи правильний підшипник для вашого застосування, ви повинні спочатку визначити несучу здатність. Вантажопідйомність — це величина навантаження, яку може витримати підшипник, і є одним із найважливіших факторів при виборі підшипника.
По-перше, зрозумійте тип і величину навантаження на підшипник. Шарикопідшипники зазвичай найкраще підходять для малих і середніх навантажень. Важкий режим роботи зазвичай найкраще підходить для роликових підшипників.
Навантаження на підшипники можуть бути осьовими (упорними), радіальними або комбінованими. Осьові (або упорні) навантаження на підшипник — це коли сила діє паралельно осі вала.
Радіальне навантаження на підшипник - це коли сила перпендикулярна валу. Тоді комбіноване навантаження на підшипник – це коли паралельні та перпендикулярні сили створюють кутову силу відносно вала.
Кулькові підшипники розроблені зі сферичними кульками для розподілу навантаження на площу поверхні помірного розміру. Вони, як правило, більше підходять для малих і середніх навантажень, розподіляючи навантаження через одну точку контакту.
Ось коротка довідка щодо типів навантажень підшипників і найкращих кулькових підшипників:
Радіальні (перпендикулярні до осі) і легкі навантаження:
Виберіть радіальні кулькові підшипники (також відомі як радіальні кулькові підшипники). Радіальні підшипники є одними з найпоширеніших типів підшипників на ринку.
Осьове (усійне) (паралельне до осі) навантаження:
Вибір упорного кулькового підшипника
Комбіновані радіальні та осьові навантаження:
Вибирайте радіально-упорні підшипники. Кулі контактують з доріжками під кутом, який краще витримує комбіноване навантаження.
Комбіновані радіальні та осьові навантаження:
Вибирайте конічні роликові підшипники
картина
2. Знайте швидкість свого обладнання для нанесення
Визначає швидкість обертання програми. Високі швидкості (RPM), як правило, найкращі для кулькових підшипників, тоді як низькі швидкості, як правило, найкращі для кулькових підшипників. Швидкість обертання обладнання для нанесення є фактором, який слід враховувати при виборі підшипників.
Кулькові підшипники зазвичай є першим вибором, якщо ваше застосування працюватиме на високих швидкостях обертання. Вони працюють краще на вищих швидкостях і пропонують більший діапазон швидкостей, ніж роликові підшипники.
Однією з причин є те, що контакт між елементами кочення та доріжками кочення в кульковому підшипнику є точкою, а не лінією контакту, як у підшипнику. Оскільки тіла кочення втискаються в доріжки кочення під час кочення поверхонь, деформація поверхні відбувається набагато менше під час точкових навантажень у кулькових підшипниках.
Ще одна причина, чому шарикопідшипники кращі для високошвидкісних застосувань, це відцентрова сила. Відцентрова сила визначається як сила, яка штовхає об’єкт, що рухається навколо центру, назовні та створюється інерцією об’єкта. Відцентрова сила є основним обмежуючим фактором для швидкості підшипника, оскільки вона перетворюється на радіальні та осьові навантаження на підшипник. Оскільки маса роликового підшипника більша, ніж маса кулькового підшипника, роликовий підшипник створюватиме вищі відцентрові сили, ніж кульковий підшипник такого ж розміру.
Іноді швидкість застосовуваного обладнання перевищує номінальну швидкість шарикопідшипника.
Якщо це сталося, простим і поширеним рішенням є заміна матеріалу шарикопідшипника зі сталі на кераміку. Це зберігає розмір підшипника незмінним, але збільшує рейтинг швидкості приблизно на 25 відсотків. Оскільки керамічні матеріали легші за сталь, керамічні кульки створюють меншу відцентрову силу за будь-якої заданої швидкості.
Радіально-упорні підшипники найкраще підходять для високошвидкісних робіт
Радіально-упорні підшипники є найкращим вибором для високошвидкісних робіт. Однією з причин є те, що кульки менші, менші кульки важать менше і обертаються з меншою відцентровою силою. Радіально-упорні підшипники також мають вбудоване попереднє натягування підшипника, яке працює за допомогою відцентрової сили, щоб правильно котити кульки в підшипнику.
Якщо ви проектуєте для високошвидкісних застосувань, вам знадобляться високоточні підшипники, як правило, у межах класу точності ABEC 7
Підшипники нижчої точності виготовляються з більшим простором для ворушіння, ніж підшипники високої точності. Тому, коли підшипник використовується на високій швидкості, кульки швидко котяться по доріжці кочення підшипника, знижуючи надійність, що призводить до поломки підшипника. Високоточні підшипники виготовляються відповідно до суворих стандартів і з мінімальними відхиленнями від специфікацій. Високоточні підшипники надійні для швидкого використання, оскільки вони забезпечують хорошу взаємодію кульки та доріжки кочення.
3. Фактори биття та жорсткості підшипників
Биття підшипника — це величина обертання валу від його геометричного центру під час обертання. Деякі програми, такі як інструментальні шпинделі, допускають лише невеликі відхилення обертових компонентів. Якщо ви проектуєте для такого застосування, тоді виберіть високоточний підшипник, оскільки підшипник виготовляється з дуже жорсткими допусками, і він буде створювати менше биття системи.
Жорсткість підшипника — це опір силам, які викликають відхилення вала від його осі, і відіграє ключову роль у мінімізації биття вала. Жорсткість підшипника зумовлена взаємодією тіл кочення з доріжками кочення. Чим сильніше тіла кочення вдавлюються в доріжку кочення, тим відбувається пружна деформація, а жорсткість вище.
Жорсткість підшипників зазвичай класифікується наступним чином:
Осьова жорсткість
радіальна жорсткість
Чим вища жорсткість підшипника, тим більша сила потрібна для переміщення валу під час використання.
Давайте подивимося, як це працює з точними радіально-упорними підшипниками. Ці підшипники зазвичай мають виробничі зміщення між внутрішнім і зовнішнім кільцями. Коли встановлені радіально-упорні підшипники, зсув усувається, що змушує кульки втискатися в доріжки кочення без будь-якої сторонньої сили. Це називається попереднім натягом, і цей процес збільшує жорсткість підшипника ще до того, як підшипник зазнає будь-якої прикладеної сили.
4. Знайдіть правильний мастильний матеріал для потреб підшипників обладнання для нанесення
Знання ваших потреб у мастилі підшипників є важливим для вибору правильного підшипника, і це необхідно враховувати на ранній стадії розробки обладнання для застосування. Неправильне змащення є однією з найпоширеніших причин несправності підшипників.
Змащення створює масляну плівку між тілами кочення та доріжками кочення підшипників, що запобігає тертю та перегріву.
Найпоширенішим видом мастила є мастило, яке складається з масла з загусником. Згущувач утримує масло на місці, тому воно не залишає підшипник. Коли кульки (кулькові підшипники) або ролики (роликові підшипники) котяться по мастилу, згущувач відділяється, залишаючи лише масляну плівку між тілами кочення та доріжками кочення підшипників. Після того, як тіла кочення пройдуть, масло і загусник знову поєднуються.
Для високошвидкісних застосувань важливо знати, як швидко масло і загущувач відокремлюються та повторно додаються. Це називається застосуванням або значенням пеленга n*dm. Перш ніж вибрати мастило, вам потрібно знайти значення n dm для вашого застосування. Для цього помножте число обертів на хвилину застосування на діаметр (dm) центру кульки в підшипнику. Порівняйте ваше значення n dm із значенням максимальної швидкості для мастила в технічному паспорті.
Якщо ваше значення n*dm вище, ніж значення максимальної швидкості мастила в технічному паспорті, мастило не забезпечить належного змащення, і відбудеться передчасний вихід з ладу.
Іншим варіантом змащування для високошвидкісних застосувань є система масляного туману, яка змішує масло зі стисненим повітрям і впорскує його в обойми підшипників з певними інтервалами. Цей варіант дорожчий, ніж мастило, оскільки вимагає зовнішньої системи змішування та дозування та фільтрованого стисненого повітря. Однак системи масляного туману дозволяють підшипникам працювати на вищих швидкостях, виробляючи при цьому менше тепла, ніж підшипники з мастилом.
Для низькошвидкісних застосувань звичайними є масляні ванни. Масляна ванна – це коли частина підшипника занурена в масло. Для підшипників, які працюватимуть в екстремальних умовах, можна використовувати сухі мастила замість мастил на основі нафти, але через характер мастильних плівок, які з часом руйнуються, термін служби підшипників часто скорочується. Існує кілька інших факторів, які слід враховувати при виборі мастила для вашого застосування.
