Радиальные подшипники: типы, применение и производительность

Что такое радиальный подшипник?

Радиальный подшипник (radial bearing) — тип катящегося подшипника (rolling-element bearing), 주로 используемый для восприятия радиальных нагрузок. Классические типы: глубоковпайные шарикоподшипники (deep groove ball bearings), игольчатые подшипники (needle bearings), цилиндрические ролликовые подшипники (cylindrical roller bearings). Что такое катящийся подшипник? Их подразделяют на радиальные, угловые контактные (angular contact) или упорные (thrust) в зависимости от типа нагрузки.

Катящиеся подшипники работают с низким трением качения, подходят для валов. При легких нагрузках (велосипеды) широко используются шарикоподшипники. Для тяжелых нагрузок или нагрузок, меняющихся при поворотах, предпочитают конические ролликовые подшипники (например, в грузовиках). Для осевых нагрузок (вертикальные валы) — упорные подшипники. Классические типы упорных: упорные шарикоподшипники, цилиндрические ролликовые упорные, сферические ролликовые упорные, конические ролликовые упорные.

В тяжелых применениях с требованием низкого трения также популярны гидростатические и магнитные подшипники без катящихся элементов. Хотя радиальные подшипники могут воспринимать ограниченные осевые нагрузки, их главное назначение — радиальные применения.

Что учитывать при использовании радиальных подшипников?

Радиальные подшипники создают низкое трение. Выполняют миссию с номинальными максимальными нагрузками и высокой производительностью. Для максимального ресурса подшипники должны быть надлежащо смазаны маслом или смазкой.

Подходящие смазочные материалы должны иметь минимальную динамическую вязкость для конкретных радиальных подшипников. Смазка маслом дает преимущества, включая допуск нагрузок выше номинальных. Но масло должно содержаться в подшипнике разными методами, иначе операция склонна к утечке масла.

Масло как смазка подходит для применений с механическими операциями при относительно низких температурах, где масло не нагревается выше 50 °C — замену раз в год. Если масло нагревается выше 50 °C, но ниже 100 °C — замена 4 раза в год. В двигателях транспорта масло достигает 100 °C, поэтому есть масляный фильтр для поддержания качества, позволяющий реже менять масло.

При работе подшипника в осцилляционных условиях масло — идеальный выбор. Если нужна смазка, рекомендуется смазка с более высокой скоростью утечки масла и более низкой вязкостью базового масла. Состав должен соответствовать параметрам операции.

Разные типы радиальных подшипников

Радиальные подшипники делятся на три вида катящихся подшипников: глубоковпайные шарикоподшипники, игольчатые, цилиндрические ролликовые. Катящиеся подшипники поддерживают широкий спектр легких до тяжелых нагрузок, помещая шарики или ролики между кольцами подшипника (расами). Относительное движение колец приводит к качению шариков/роликов с малым сопротивлением.

● Глубоковпайный шарикоподшипник:

Глубоковпайный дизайн — самый распространенный классический стиль. Шарикоподшипники используют шарики для разделения колец. Материалы: нержавейка, нитрид кремния, хромистая сталь. Большинство шарикоподшипников имеют меньшую грузоподъемность из-за размера и меньшей контактной площади, чем другие катящиеся подшипники. Но терпят несоосность внутренних и внешних колец как угловые контактные. Глубоковпайные позволяют более тяжелые нагрузки, чем мелковпайные, и работают и на радиальные, и на осевые нагрузки. Но не имеют выбора контактного угла грузоподъемности.

Глубоковпайные эффективно снижают трение вращения. Одно кольцо неподвижно, другое на валу или втулке. Шарики дают намного меньшее сопротивление, чем скольжение поверхностей.

● Цилиндрические ролликовые подшипники:

Ролликовые подшипники обычно используют цилиндры, превышающие по размерам диаметры. Большинство ролликовых подшипников имеют более высокую грузоподъемность для радиальных нагрузок, чем шарикоподшипники. Но под осевыми нагрузками — относительно высокое трение и низкая грузоподъемность. Грузоподъемность быстро падает при несоосности колец. Как и все радиальные подшипники, внешняя нагрузка постоянно перераспределяется среди цилиндрических роликов. Обычно менее половины роликов воспринимает существенную часть нагрузки.

● Игольчатые ролликовые подшипники:

Третий тип — игольчатые ролликовые подшипники, специальный стиль ролликовых. В структуре длинные и значительно тонкие цилиндрические ролики. В общих ролликовых подшипниках ролики немного длиннее диаметра. Здесь игольчатые ролики как минимум в 4 раза длиннее диаметра. Также эффективно снижают трение вращения поверхности и отлично подходят для радиальных нагрузок.