Як вибрати підшипник

Сьогодні існує багато різних типів підшипників, але інформації про відмінності між ними дуже мало.Можливо, ви запитували себе: «Який підшипник буде найкращим для вашого застосування?»Або «як вибрати підшипник?»Ця стаття допоможе вам відповісти на ці запитання.
Перш за все, вам потрібно знати, що більшість підшипників з елементом кочення поділяються на дві великі групи:

Шарикопідшипники
Роликові підшипники
У цих групах є підкатегорії підшипників, які мають унікальні характеристики або оптимізовані конструкції для підвищення продуктивності.
У цій статті ми розглянемо чотири речі, які вам потрібно знати про своє застосування, щоб вибрати правильний тип підшипника.

Знайдіть навантаження на підшипник і вантажопідйомність
Навантаження на підшипник зазвичай визначають як силу реакції, яку компонент чинить на підшипник під час використання.
Вибираючи правильний підшипник для свого застосування, спочатку слід визначити його вантажопідйомність.Вантажопідйомність - це величина навантаження, яку може витримати підшипник, і є одним із найважливіших факторів при виборі підшипника.
Навантаження на підшипники можуть бути осьовими (упорними), радіальними або комбінованими.
Осьове (або упорне) навантаження на підшипник - це коли сила паралельна осі вала.
Радіальне навантаження на підшипник - це коли сила перпендикулярна до валу.Тоді комбіноване навантаження на підшипник — це коли паралельні та перпендикулярні сили створюють кутову силу відносно вала.

Як шарикопідшипники розподіляють навантаження
Кулькові підшипники розроблені зі сферичними кульками і можуть розподіляти навантаження на площу поверхні середнього розміру.Вони, як правило, краще працюють для вантажів малого та середнього розміру, розподіляючи навантаження через одну точку контакту.
Нижче наведено коротку довідкову інформацію щодо типу навантаження на підшипник і найкращого кулькового підшипника для роботи:
Радіальні (перпендикулярні до валу) і невеликі навантаження: обирайте радіальні кулькові підшипники (також відомі як радіальні кулькові підшипники).Радіальні підшипники є одними з найпоширеніших типів підшипників на ринку.
Осьові (упорні) (паралельні до валу) навантаження: виберіть упорні кулькові підшипники
Комбіновані радіальні та осьові навантаження: виберіть радіально-упорний підшипник.Кулі контактують з доріжкою під кутом, який краще витримує комбіновані навантаження.
Роликові підшипники та навантаження на підшипники
Роликові підшипники розроблені з циліндричними роликами, які можуть розподіляти навантаження на більшу площу поверхні, ніж кулькові підшипники.Вони, як правило, краще працюють при великих навантаженнях.

Нижче наведено коротку довідкову інформацію щодо типу навантаження на підшипник і найкращого роликового підшипника для роботи:
Радіальні (перпендикулярні до валу) навантаження: виберіть стандартні циліндричні роликові підшипники
Осьові (упорні) (паралельні до валу) навантаження: виберіть циліндричні упорні підшипники
Комбіновані радіальні та осьові навантаження: виберіть конічний роликовий підшипник
Швидкості обертання
Швидкість обертання вашого застосування є наступним фактором, на який слід звернути увагу при виборі підшипника.
Якщо ваша програма працюватиме на високих швидкостях обертання, то кулькові підшипники зазвичай є кращим вибором.Вони працюють краще на вищих швидкостях і пропонують більший діапазон швидкостей, ніж роликові підшипники.
Однією з причин є те, що контакт між тілом кочення та доріжками кочення в кульковому підшипнику є точковим, а не лінією контакту, як у роликових підшипниках.Оскільки тіла кочення тиснуть на доріжку кочення, коли вони котяться поверхнею, відбувається набагато менша деформація поверхні під час точкових навантажень від кулькових підшипників.

Відцентрова сила і підшипники
Ще одна причина, чому кульковий підшипник кращий для високошвидкісних застосувань, полягає в відцентрових силах.Відцентрова сила визначається як сила, яка тисне назовні на тіло, що рухається навколо центру, і виникає внаслідок інерції тіла.
Відцентрова сила є основним фактором, що обмежує швидкість підшипника, оскільки вона перетворюється на радіальне та осьове навантаження на підшипник.Оскільки роликові підшипники мають більшу масу, ніж кулькові підшипники, роликові підшипники створюватимуть вищу відцентрову силу, ніж кулькові підшипники такого ж розміру.

Зменшіть відцентрову силу за допомогою матеріалу керамічних кульок
Іноді швидкість програми перевищує рейтинг швидкості кулькового підшипника.
Якщо це станеться, простим і поширеним рішенням є заміна матеріалу шарикопідшипника зі сталі на кераміку.Це зберігає розмір підшипника однаковим, але забезпечує приблизно на 25% більшу швидкість.Оскільки керамічний матеріал легший за сталь, керамічні кульки створюють меншу відцентрову силу для будь-якої заданої швидкості.

Високошвидкісні програми найкраще працюють із радіально-упорними підшипниками
Радіально-упорні підшипники є найкращим вибором підшипників для високошвидкісних застосувань.Одна з причин полягає в тому, що кулі менші, а менші кулі важать менше і створюють меншу відцентрову силу під час обертання.Радіально-упорні підшипники також мають вбудоване попереднє натягування підшипників, яке працює за допомогою відцентрових сил, щоб правильно котити кульки в підшипнику.
Якщо ви розробляєте високошвидкісне застосування, вам знадобиться високоточний підшипник, як правило, у межах класу точності ABEC 7.
Підшипник нижчої точності має більше розмірів «простір для ворушіння» під час виготовлення, ніж підшипник високої точності.Тому, коли підшипник використовується на високих швидкостях, кульки швидко котяться по доріжці кочення підшипника з меншою надійністю, що може призвести до поломки підшипника.
Високоточні підшипники виготовляються відповідно до суворих стандартів і мають дуже незначні відхилення від специфікацій.Високоточні підшипники надійні для швидкого застосування, оскільки вони забезпечують хорошу взаємодію кульки та доріжки кочення.

Биття та жорсткість підшипника
Биття підшипника — це величина обертання валу від його геометричного центру під час обертання.Деякі програми, як-от шпинделі ріжучого інструменту, дозволять лише невелике відхилення його обертових компонентів.
Якщо ви розробляєте подібну програму, тоді виберіть підшипник високої точності, оскільки він створюватиме менші биття системи через жорсткі допуски, з якими виготовлено підшипник.
Жорсткість підшипника — це опір силі, яка спричиняє відхилення вала від своєї осі та відіграє ключову роль у мінімізації биття вала.Жорсткість підшипника виникає внаслідок взаємодії тіла кочення з доріжкою кочення.Чим більше тіло кочення вдавлюється в доріжку кочення, викликаючи пружну деформацію, тим вище жорсткість.

Жорсткість підшипника зазвичай класифікують за:
Осьова жорсткість
Радіальна жорсткість
Чим вища жорсткість підшипника, тим більша сила потрібна для переміщення вала під час використання.
Давайте подивимося, як це працює з точними радіально-упорними підшипниками.Ці підшипники, як правило, постачаються зі зміщенням між внутрішньою та зовнішньою доріжками кочення.Коли встановлюються радіально-упорні підшипники, зсув усувається, що змушує кульки натискати на доріжку кочення без будь-якої зовнішньої сили.Це називається попереднім натягом, і цей процес збільшує жорсткість підшипника ще до того, як підшипник побачить будь-які прикладені зусилля.

Змащення підшипників
Знання ваших потреб у змащуванні підшипників є важливим для вибору правильних підшипників, і це необхідно враховувати на ранній стадії розробки програми.Неправильне змащення є однією з найпоширеніших причин поломки підшипників.
Змащення створює масляну плівку між елементом кочення та доріжкою кочення підшипника, що запобігає тертю та перегріву.
Найпоширенішим типом мастила є мастило, яке складається з масла із загусником.Загущувач утримує мастило на місці, тому воно не залишає підшипник.Коли кулька (кульковий підшипник) або ролик (роликовий підшипник) котиться по мастилу, загусник відокремлюється, залишаючи лише масляну плівку між елементом кочення та доріжкою кочення підшипника.Після того, як рухомий елемент проходить повз, масло та загусник знову з’єднуються.
Для високошвидкісних застосувань важливо знати швидкість, з якою олія та загущувач можуть розділятися та знову з’єднуватися.Це називається застосуванням або значенням пеленга n*dm.
Перш ніж вибрати мастило, вам потрібно знайти значення ndm для ваших застосувань.Для цього помножте кількість обертів на хвилину застосування на діаметр центру кульок у підшипнику (dm).Порівняйте значення ndm зі значенням максимальної швидкості мастила, указаним у таблиці даних.
Якщо ваше значення n*dm вище, ніж значення максимальної швидкості мастила в технічному паспорті, то мастило не зможе забезпечити достатнє змащення, і відбудеться передчасний вихід з ладу.
Іншим варіантом змащування для високошвидкісних застосувань є системи масляного туману, які змішують масло зі стисненим повітрям, а потім впорскують його в доріжку кочення підшипника з певними інтервалами.Цей варіант є дорожчим, ніж змащення консистентним мастилом, оскільки вимагає зовнішньої системи змішування та дозування та фільтрованого стисненого повітря.Однак системи масляного туману дозволяють підшипникам працювати на вищих швидкостях, виробляючи при цьому меншу кількість тепла, ніж змащені підшипники.
Для застосування з меншою швидкістю масляна ванна є звичайною.Масляна ванна – це коли частина підшипника занурена в масло.Для підшипників, які працюватимуть в екстремальних умовах, можна використовувати суху мастило замість мастила на основі нафти, але термін служби підшипника зазвичай скорочується через характер плівки мастила, яка з часом руйнується.Існує кілька інших факторів, які необхідно враховувати при виборі мастила для вашого застосування. Перегляньте нашу докладну статтю «Все, що вам потрібно знати про змащування підшипників».

Анотація: Як вибрати підшипник
Як правильно вибрати підшипник для вашого застосування:

Знайдіть навантаження на підшипник і вантажопідйомність
По-перше, знайте тип і величину навантаження на підшипник, яку ваша програма створюватиме на підшипник.Вантажі малого та середнього розміру зазвичай найкраще працюють із шарикопідшипниками.Роботи з великими навантаженнями зазвичай найкраще працюють із роликовими підшипниками.

Знайте швидкість обертання вашої програми
Визначте швидкість обертання вашої програми.Високі швидкості (об/хв) зазвичай найкраще працюють із кульковими підшипниками, а нижчі – з роликовими.

Фактор биття та жорсткості підшипника
Ви також хочете визначити, яке биття дозволить ваша програма.Якщо застосування допускає лише невеликі відхилення, то найкращим вибором буде кульковий підшипник.

Знайдіть відповідне мастило для своїх підшипників
Для високошвидкісних застосувань обчисліть значення n*dm, і якщо воно вище максимальної швидкості мастила, то мастило не зможе забезпечити достатнє змащення.Існують інші варіанти, як-от масляне розпилення.Для низькошвидкісних застосувань хорошим вибором є масляна ванна.
Запитання?Наші інженери на місці будуть раді попрацювати з вами та допомогти вибрати найкращий підшипник для вашого застосування.