Ключевые факторы при выборе цилиндрических роликоподшипников для тяжелых нагрузок

На цементном заводе в провинции Цзянсу три раза за восемь месяцев вышел из строя редуктор НУ2240 в редукторе привода печи. Все три замены имели один и тот же номер детали, но только подшипник третьего поставщика прослужил год. В Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company мы часто видим эту закономерность: номинальная нагрузка, сепаратор, материал, зазор и смазка определяют срок службы в большей степени, чем размер отверстия.

Начните с номинальной нагрузки, а не только с размера отверстия

Размер отверстия определяет конверт; базовая динамическая нагрузка C определяет срок службы. Два подшипника NU2206 с одинаковым диаметром отверстия 30 мм могут отличаться по C более чем на 10 процентов из-за количества роликов и геометрии дорожки качения. C — это нагрузка, при которой 90 процентов идентичной группы совершают один миллион оборотов внутреннего кольца без усталости. C0 контролирует, сколько ударов поглощает подшипник, прежде чем дорожки качения деформируются.

На диаграмме ниже показано, почему доминирует соотношение нагрузки. В стандарте ISO 281 базовый номинальный срок службы указан как L10 = (C/P)^(10/3) миллиона оборотов. Из-за показателя степени 10/3 занижение эквивалентной нагрузки P на 20 процентов снижает расчетный срок службы L10 примерно на 45 процентов.

Для практического взгляда прочитайте наш анализ цилиндрические роликоподшипники в тяжелом машиностроении .

Цилиндрические роликоподшипники высокой грузоподъемности серии NU200 Этот цилиндрический роликоподшипник открытой конструкции обеспечивает большую радиальную грузоподъемность и жесткость, а также свободное осевое перемещение. Он выдерживает большие нагрузки и работу на высоких скоростях, что делает его актуальным для понимания того, как расположение ребер контролирует осевую свободу. Просмотреть продукт →

Выберите код проектирования: NU, Нью-Джерси, НУП или НФ.

Нормы проектирования определяют, где вал может увеличиваться при повышении температуры, а где он должен оставаться фиксированным. Цилиндрические роликоподшипники представляют собой линейно-контактные подшипники: ролики соприкасаются с обеими дорожками качения вдоль линии, что обеспечивает высокую радиальную жесткость, но практически не воспринимает осевую нагрузку и практически не допускает смещения. NU, N, NJ, NUP и NF описывают расположение ребер, которое контролирует осевую свободу.

Для фиксирующего положения в тяжелом зубчатом приводе NUP является классическим выбором, поскольку он фиксирует вал в осевом направлении в обоих направлениях. Нью-Джерси определяет местоположение только в одном направлении и подходит для систем, в которых противоположная тяга распространяется в другом месте. При очень тяжелых комбинированных нагрузках добавьте отдельный упорный подшипник для осевого рычага.

Однорядные цилиндрические роликоподшипники серии NJ2200 Благодаря внутреннему кольцу с одним бортом и наружному кольцу с двумя бортами этот подшипник обеспечивает высокую радиальную грузоподъемность и осевое позиционирование в одном направлении. Он подходит для коробок передач и тяжелой техники и соответствует обсуждению положений расположения и требований к сепаратору. Просмотреть продукт →

Сопоставьте клетку со спектром нагрузки

Клетка представляет собой несущую конструкцию, а не распорку. При вибрации, ударах или реверсивном крутящем моменте слабый сепаратор деформируется, расстояние между роликами становится неравномерным, а подшипник начинает шуметь и заедать. В спецификациях для тяжелых нагрузок доминируют три семейства: обработанная латунь, штампованная сталь и полиамид.

При постоянной большой радиальной нагрузке двухсекционный латунный сепаратор направляет каждый ролик в свой карман и сохраняет одинаковое расстояние, в то время как кольца упруго отклоняются. Штампованный стальной сепаратор легче и подходит для более высоких скоростей и умеренных нагрузок. Избегайте использования полиамида при температуре выше 120°C или агрессивных синтетических масел.

Выберите марку материала для ударного корпуса

Марка материала определяет, выдержит ли подшипник удар, а не выдержит ли он постоянную радиальную нагрузку. Большинство цилиндрических роликоподшипников изготовлены из хромистой стали SAE 52100 сквозной закалки с твердостью от 58 до 62 HRC, что позволяет выдерживать продолжительные тяжелые нагрузки. Там, где удары являются обычным явлением, например, в строительном оборудовании и карьерных экскаваторах, используйте науглероженную сталь: прочный сердечник с твердым корпусом, который выдерживает кратковременные перегрузки без растрескивания. Наш страница строительной отрасли подробно описывает эти приложения.

• SAE 52100 (GCr15): стандарт для продолжительной тяжелой радиальной нагрузки с ограниченной ударной нагрузкой.
• Цементированная низкоуглеродистая легированная сталь: для дробилок, виброгрохотов и приводов мельниц с непрерывным ударным нагружением.
• Марки со стабилизированными размерами (от S1 до S3): для рабочих температур выше 150°C, где важна стабильность размеров.
• Более высокие классы точности (P6): улучшают распределение нагрузки, когда выравнивание вала или корпуса не может быть идеальным.

Перед смазкой установите внутренний зазор и посадки.

Внутренний зазор поглощается посадкой с натягом и тем, что внутреннее кольцо нагревается сильнее, чем наружное. Если рабочий зазор достигает нуля, ролики подклинивают, скользят и загрязняют дорожки качения. Вот почему С3 используется по умолчанию для тяжелых нагрузок, а C4 зарезервирован для сильных ударов или высоких температурных перепадов.

Смазка является последним компонентом, несущим нагрузку. Для редукторов с масляной смазкой, работающих при больших радиальных нагрузках, обычно используется стандарт ISO VG 320 с противозадирными присадками; в положениях с низкой скоростью и сильными ударами используется ISO VG 460 или 680. ISO 281 регулирует срок службы с помощью коэффициента вязкости каппа. Настройте каппа между 2 и 4 и убедитесь, что расчетная толщина пленки превышает шероховатость поверхности композита.

Двухручьевые цилиндрические роликоподшипники серии NUP200 Эта разъемная конструкция с двумя боковыми стопорными кольцами выдерживает радиальные и небольшие осевые нагрузки, обеспечивая высокую жесткость и простоту установки. Он соответствует контексту определения позиций в зубчатых передачах и окончательным решениям по выбору подшипников. Просмотреть продукт →

Пятиэтапный контрольный список выбора тяжелых нагрузок

Надежная спецификация — это пять последовательных решений, принимаемых по порядку, чтобы не навязывать типовую подгонку неопределенным вариантам нагрузки.

1. Определите количественный спектр нагрузки: запишите максимальную радиальную нагрузку, время на каждом уровне нагрузки, профиль скорости, осевые нагрузки и ударные события.
2. Выберите код конструкции: NU для плавающего положения, NUP или NJ для фиксирующего положения в зависимости от теплового расширения.
3. Проверьте номиналы: сопоставьте C и C0 с расчетной эквивалентной нагрузкой и проверьте s0 для случая наихудшего удара.
4. Выберите сепаратор, материал и зазор: обработанная латунь для вибрации, науглероженная сталь для ударов, C3 для тяжелых продолжительных нагрузок.
5. Определите посадки и смазку: выберите посадки вала и корпуса из таблицы рабочих условий, затем выберите вязкость масла, чтобы поддерживать каппа между 2 и 4.

Часто задаваемые вопросы

Что означают C и C0 в спецификациях цилиндрических роликоподшипников?

C — это базовая динамическая нагрузка, нагрузка, при которой 90 процентов одинаковой группы подшипников выдерживают один миллион оборотов. C0 — это базовая статическая нагрузка, нагрузка, вызывающая остаточную деформацию, равную 0,0001 диаметра ролика при самом сильном контакте. Используйте C для расчета усталостной долговечности и C0 для статического коэффициента запаса прочности s0 = C0/P0 в условиях удара.

Когда мне следует использовать подшипник NJ вместо подшипника NUP?

Используйте NUP там, где вал должен располагаться в осевом направлении в обоих направлениях, что является стандартным расположением фиксированного положения в зубчатой ​​передаче. Используйте NJ, когда требуется расположение только в одном направлении, а противоположная тяга передается другим компонентом, поскольку сборка NJ проще и не имеет незакрепленного реберного кольца.

Почему в цилиндрических роликоподшипниках, рассчитанных на большие нагрузки, обычно используется зазор C3?

Посадка на вал с натягом и более теплое внутреннее кольцо удаляют большую часть номинального зазора во время работы. Если рабочий зазор приближается к нулю, ролики заклинивают и скользят, вызывая размазывание и быстрый выход из строя. C3 обеспечивает запас прочности для установленных, работающих в теплом режиме устройств, а C4 зарезервирован для ударных нагрузок и высоких температурных перепадов.

Могу ли я заменить сферический роликоподшипник цилиндрическим роликоподшипником?

Только если выравнивание контролируется. Стандартный цилиндрический роликоподшипник допускает смещение примерно от 1 до 2 угловых минут, тогда как сферический роликоподшипник выдерживает отклонение примерно на 1 градус и более. Если вал прогибается под нагрузкой, цилиндрический роликоподшипник испытывает краевую нагрузку и быстро выходит из строя, несмотря на более высокий радиальный номинал. Перед внесением изменений проверьте соосность корпуса и вала.