Представляют собой обычные подшипники качения, где телами качения выступают не шарики, а специальные удлиненные цилиндры или ролики. Применение роликовых подшипников было обусловлено повышением осевой нагрузки, а также стремлением максимально препятствовать прогибу и перекосу вала под нагрузкой.

В зависимости от формы и назначения различают несколько типов роликовых подшипников:

• подшипник роликовый цилиндрический радиальный
• подшипник роликовый конический
• подшипник роликовый игольчатый

Рассмотрим различные типы роликовых подшипников качения.

Подшипник роликовый цилиндрический радиальный

Роликовые подшипники цилиндрические различаются по размеру роликов. Это обеспечивает стабильную работу с различными по силе нагрузками. Выпускаются с сепараторами и без них. Значительные осевые перекосы вызывают повышенное кромочное напряжение, поэтому данные подшипники с укороченными роликами требуют точной настройки соосности рабочего вала. Различаются несколькими подвидами:

• Подшипники роликовые прямые
• Подшипники упорные роликовые конические радиальные
• Подшипники роликовые сферические радиальные

Как уже говорилось выше, прямые роликовые подшипники различаются по длине ролика. Цилиндрические роликовые подшипники радиальные разрабатывались именно для восприятия радиальной нагрузки. Однако некоторые модификации таких подшипников способны обеспечивать работу узла при осевой нагрузке. Основное достоинство - восприятие весьма значительных радиальных нагрузок на узел.

Подшипник роликовый радиально-упорный сконструирован специально для восприятия и осевых, и радиальных нагрузок. Данные свойства достигаются благодаря конической форме подшипника. Подшипник роликовый однорядный конический работает значительно медленнее аналогичных шариковых конических подшипников, но способен обеспечивать надежную работу при значительных нагрузках. Не допускает осевого перекоса при нагрузках. Требует точной регулировки при посадке на рабочий вал.

Сферические роликовые радиальные подшипники предназначены для работы в узлах с радиальной нагрузкой. Но благодаря сферическому расположению роликов данные подшипники способны воспринимать и небольшие осевые нагрузки. При умеренных перекосах оси способны обеспечивать нормальную и стабильную работу узла. Двухрядный сферический роликовый подшипник способен воспринимать радиальную нагрузку почти в два раза превышающую нагрузку на однорядный подшипник.

Существуют многорядные радиальные роликовые подшипники, которые выпускаются специально для работы в узлах с повышенной нагрузкой.

Основная сфера использования радиальных подшипников - машиностроение, станкостроение, рабочие механизмы редукторов, вентиляторов, станков и так далее.

Подшипник роликовый конический

Роликовые подшипники конические являются разъемными, что упрощает монтаж и демонтаж колец и тел качения (роликов). Данный тип роликовых подшипников способен воспринимать разные по направленности нагрузки: осевую (продольную) и радиальную (поперечную). Причем, при возрастании осевой нагрузки и увеличении угла контакта, радиальная нагрузка уменьшается.

Существует два основных подвида данного типа подшипников:

• Подшипники однорядные роликовые
• Подшипники двухрядные роликовые

Подшипник роликовый однорядный конический способен воспринимать радиальную и одностороннюю осевую нагрузки. Величины воспринимаемых нагрузок значительны, что требует тщательной регулировки. При некоторых нагрузках целесообразнее использовать роликовый упорный подшипник со специальным бортом, что значительно облегчает обработку посадочных мест в корпусе. Данные подшипники выпускаются и без внутреннего кольца (в целях уменьшения общих радиальных габаритов). Дорожка качения выполняется прямо на валу.

Подшипник роликовый двухрядный конический способен воспринимать радиальную двухстороннюю осевую нагрузки. Выпускается со специально заданным зазором, что не требует наладки на узлах. Подшипник воспринимает нагрузку, почти в два раза превосходящую нагрузку однорядного подшипника. Это дает возможность его использования в узлах с повышенной нагрузкой

Используются конические роликовые подшипники в автомобилестроении и механизмах общего машиностроения. Двухрядные подшипники используются в автомобильных узлах, требующих особенной ответственности, например, в ступицах колес переднеприводных машин. Используются для обслуживания мощных шкивов, приводных валов, барабанов и промышленных вентиляторов.

Подшипники роликовые игольчатые

Основное достоинство игольчатых роликовых подшипников состоит в восприятии значительных нагрузок. Эта достоинство достигается за счет малых радиальных размеров, что позволяет использовать их в системах с ограниченными размерами. Также благодаря удлиненному ролику и скруглению на концах практически отсутствует такое понятие как кромочное напряжение. Условно игольчатые подшипники можно разделить на три подвида:

• Подшипник роликовый игольчатый с внутренним кольцом
• Подшипник роликовый игольчатый без внутреннего кольца
• Подшипник роликовый игольчатый комбинированный

Игольчатый роликовый подшипник с внутренним кольцом используется при невозможности применения закаленного шлифованного вала. Однако осевое смещение при этом незначительное. При значительных нагрузках на такой вал возникает необходимость ее компенсирования. Для этого применяют роликовые подшипники с расщиренным внутренним кольцом.

Игольчатый роликовый подшипник без внутреннего кольца дает возможность использовать его на шлифованных закаленных валах. Благодаря этому достигается максимальная прочность и жесткость вращающегося узла.

Комбинированный роликовый подшипник представляет собой объединение шарикового и игольчатого подшипников. Потребность в комбинированных роликовых подшипниках возникает при необходимости сочетания скорости вращения и обеспечения надежной работы узла при больших нагрузках. Шариковые подшипники, в данном случае, выполняют скоростную роль, а роликовые подшипники обеспечивают работоспособность узла при нагрузке.

Стандарты

Роликовые подшипники выполняются в соответствии с Государственными стандартами (ГОСТы). Ниже приведены основные из них.

ГОСТ 520-2002	Качения подшипники. Общие технические описания и условия.
ГОСТ 3395-89	Качения подшипники. Типы и конструктивные исполнения.
ГОСТ 4657-82	Роликовые подшипники игольчатые радиальные однорядные. Технические требования. Размеры.
ГОСТ 5377-79	Роликовые подшипники радиальные с укороченными цилиндрическими роликами при отсутствии внешнего кольца или внутреннего кольца. Основные размеры, подвиды и типы.
ГОСТ 5721-75	Сферические роликовые подшипники радиальные двухрядные. Основные размеры, подвиды и типы.
ГОСТ 6364-78	Роликовые подшипники конические двурядные. Основные размеры.
ГОСТ 6870-81	Роликовые подшипники. Игольчатые ролики. Технические условия
ГОСТ 8328-75	Роликовые подшипники радиальные с укороченными цилиндрическими роликами. Основные размеры и типы.
ГОСТ 9942-90	Сферические роликовые подшипники упорно-радиальные одинарные. Технические условия

Ремонт и обслуживание

Обслуживание и смазка роликовых подшипников зависит от типа используемых подшипников. Закрытые типы не подразумевают дополнительное обслуживание после заводского выпуска. Открытые типы (например, без внутреннего кольца) выходят из строя значительно быстрее и, поэтому, нуждаются в обслуживании

Ремонт роликовых подшипников осуществляется специалистами с использованием специфических инструментов и оборудования.

Однорядные роликовые подшипники.

Широкий ассортимент однорядных цилиндрических роликоподшипников (Рис.1) имеет разборную конструкцию для упрощения монтажа. Подшипники и ролики способны воспринимать большие радиальные нагрузки, достигая определенно высоких частот вращения. Ролики и сепаратор могут направляться внутренним или внешним кольцами; из двух колец составляющихподшипниктот, которое направляет ролики имеет борты, а второе съемное и без бортов. Главным образом то, что отличает исполнения подшипников с цилиндрическими роликами - это тип борта.Далее приводятся самые основные исполнения.

Конструктивное исполнение NU
Наружное кольцо подшипника конструкции NU имеет два борта, а внутреннее кольцо бортов не имеет. Подшипник может компенсировать осевоесмещениевалаотносительнокорпусавобоихнаправленияхзасчет внутреннего смещения колец (Рис. 2).

Конструктивное исполнение N
Внутреннее кольцо подшипника конструкции N имеет два борта, а наружное кольцо бортов не имеет. Подшипник может компенсировать осевоесмещениевалаотносительнокорпусавобоихнаправленияхзасчет внутреннего смещения колец (Рис. 3).

Конструктивное исполнение NJ
Наружное кольцо подшипника конструкции NJ имеет два борта, а внутреннее кольцо - один борт. Поэтомуподшипникспособен фиксировать вал в одном направлении (Рис. 4).

Конструктивное исполнение NUP
Наружное кольцо подшипника конструкции NUP имеет два борта, внутреннее - один борт и одно свободное фланцевое кольцо. Подшипник можно использовать как фиксирующий, т.е. он может фиксировать вал в осевом направлении в обе стороны (Рис. 5).

Фасонные кольца
Такие кольца носят суффикс обозначения HJ, и предназначены для осевой фиксации подшипников с цилиндрическими роликами. Фасонные кольца изготавливаются из углеродистой легированной хромом стали, закаливаются и шлифуются. Максимально допустимое торцевое биение кольца соответствует нормальному полю допуска соответствующего подшипника. Фасонные кольца указываются в таблицах подшипников под собственным обозначением и размерами совместно с применяемым подшипником.
Конструктивное исполнение NU + фасонное кольцо HJ
Данная конструкция используется для осевой фиксации вала в одном направлении. Не допустима установка стандартных фасонных колец HJ с двухсторон подшипника, так как это может привести к осевому заклиниванию роликов (Рис. 6).

Конструктивное исполнение NJ + фасонное кольцо HJ
Данная конструкция используется для осевой фиксации вала в двух направлениях (Рис. 7).

Подшипники с коническим отверстием
Обычно, подшипники с цилиндрическими роликами имеют цилиндрическое отверстие. Однако, существуют конструкции подшипников с коническим отверстием 1:12 (Рис. 8), обозначаемые суффиксом Kи радиальным внутренним зазором более широким чем тот, который соответствует цилиндрическому отверстию. Возможность поставки таких подшипников нужно уточнить в отделе разработки эксплуатационных характеристик производства.

Подшипники с канавкой под упорное пружинное кольцо
Подшипники, обозначаемые суффиксом N, это особый тип подшипниковсканавкой подупорноепружинное кольцона внешнем кольце (Рис. 9). Возможность поставки таких подшипников нужно уточнить в отделеразработки эксплуатационныххарактеристикпроизводства.

Размеры

Размеры фасонных колец HJ соответствуют требованиям стандарта ISO 246:1995.
допуски
Однорядные цилиндрическиероликоподшипники^стандартного исполнения изготавливаются по нормальному классу точности ISO 492:2002.
Радиальный внутренний зазор
Серийные однорядные цилиндрические роликоподшипники имеют нормальный радиальный внутренний зазор. Многие исполнения однорядных цилиндрических роликоподшипников^также производятся с уменьшеннымзазором(C2),увеличеннымзазором(C3)илиоченьувеличенным внутреннимзазором (C4). Все компоненты подшипников с цилиндрическими роликами имеют разборную конструкцию.
Перекос
Этот особый тип подшипников обладают ограниченной способностью компенсировать перекосы. Любые перекосы укорачивают срок службы подшипников.
Осевое смещение
Однорядные цилиндрические роликоподшипники конструкции NJ, N, NUP могут компенсировать некоторое осевое перемещение вала относительно корпуса, возникающее в результате теплового расширения. Так как осевое перемещение происходит в подшипнике, оно практически не оказывает влияния на трение в подшипнике при вращении.
Рабочая температура

Сепараторы
Однорядные цилиндрические роликоподшипники оснащаются следующими сепараторами:
. оконного типа (Рис. 10a);
. Литой сепаратор оконного типа из незакаленной листовой стали (Рис. 10b);
. Неразъемный, механически обработанный сепаратор из латуни (Рис. 10с),
. Составной механически обработанный сепаратор, центрированный на роликах (Рис. 10d).

Минимальная нагрузка
Для надежной работы на однорядные цилиндрические роликоподшипники ^постоянно должна воздействовать определенная минимальная нагрузка. Это особенно важно, когда подшипники вращаются с высокой скоростью, увеличивая число оборотов или резко меняя направление, когда силы инерции роликов сепаратора, а также трение в смазочном материале могут оказывать отрицательное воздействие на условия качения в подшипнике и вызвать проскальзывание роликов по дорожке качения.
Динамическая осевая грузоподъёмность
Однорядные цилиндрические роликоподшипники с бортами на обоих кольцах пригодны для восприятия нагрузок, действующих как в радиальном так и в осевом направлениях. Данная способность воспринимать осевыенагрузкизависит от смазки, рабочей температуры и рассеяния тепла подшипника.
Радиальный внутренний зазор меньше нормального Радиальный внутренний зазор больше нормального Радиальный внутренний зазор больше C3 Штампованный сепаратор из листовой стали Коническое отверстие, конусность 1:12 Составной механически обработанный сепаратор, центрированный на роликах

центрированный по внешнему кольцу
Составной механически обработанный сепаратор из латуни,
центрированный по внутреннему кольцу

Канавка под стопорное кольцо на наружном кольце подшипника
с установленным в нее стопорным кольцом
Литой сепаратор из стеклонаполненного полиамида 6,6
оконного типа
Окружная канавка и три смазочных отверстия на внешнем кольце
Коническое отверстие, конусность 1:30
Литой сепаратор из стеклонаполненного полиамида 6,6
оконного типа, центрируемый по шарикам

Двухрядные роликовые подшипники.

Двухрядные цилиндрическиероликоподшипники бывают двухтипов: NNU (Рис. 1) и NN (Рис. 2).

Ролики подшипников формы NNU направлены между бортами наружного кольца, а ролики подшипников NN направлены между бортами внутреннего кольца.
Второе кольцо не имеет бортов. Эти подшипники могут компенсировать осевыесмещения валаотносительнокорпуса. Подшипники имеют разборную конструкцию, т.е. кольцо с бортами, ролики и сепаратор можно снять с другого кольца и установить отдельно. Таким образом, данный тип подшипников достаточно прост в монтаже.
Двухрядные цилиндрические роликоподшипники обычно наделены набольшим радиальным размером, значительной грузоподъемностью и низкой упругой осадкой. Конструктивные решение выполненные с применением данного типа подшипников обладают высокойжесткостью и пригодны для восприятия сильных нагрузок. Поэтому двухрядные цилиндрические роликоподшипники главным образом находят применение встанкахипрокатныхстанах,атакжеустанавливаютсявузлахбольших промышленных редукторов.
Двухрядные цилиндрические подшипники могут поставляться с цилиндрическим или коническим отверстиями (конусность 1:12).

Для обеспечения простой и эффективной смазки, почти все подшипники имеют кольцевую канавку и три или шесть смазочных отверстий на наружном кольце.

Четырехрядные роликовые подшипники.

Наилучшее применение четырехрядные цилиндрические роликоподшипники (Рис. 3) находят в прокатных станах. Четырехрядные цилиндрические роликоподшипники наделены меньшим коэффициентом трения по отношению к любым другим роликовым подшипникам, и могут использоваться в тех случаях, когда требуется работа на высоких скоростях вращения.

Четырехрядные цилиндрические роликоподшипники поставляются в исполнениях FC (Рис. 4a), FCP (Рис. 4b) и FCDP (Рис. 4c).

В четырехрядных цилиндрических роликоподшипниках ролики движутся пределах направляющих бортов или свободных колец, выполненных по наружному кольцу. Внутреннее кольцо без бортов; таким образом подшипник способен компенсировать, в определенных пределах, осевые смещения вала относительно корпуса.

В зависимости от назначения, четырехрядные цилиндрические роликоподшипники могут поставляться с цилиндрическим или коническим отверстиями.Внутренниеинаружныекольцамогутпоставлятьсяодним компонентом или же в разобранном виде.

Подшипники способны компенсировать некоторые осевые смещения вала относительно корпуса.

Основныеразмеры однорядныхцилиндрическихроликоподшипников соответствуют требованиям стандарта IS0 15:1998.

Внутренний и наружный диаметры большинства четырехрядных цилиндрических роликоподшипников соответствуют стандартным значениям ряда диаметров 9 или 0.

Допуски
Допуски всех подшипников конструкторского исполнения NN соответствуют нормальному классу точности; допуски подшипников исполнения NNU соответствуют спецификации класса P6, а точность хода изготавливается в соответствии с классом P5.
Четырехрядные цилиндрические роликоподшипники с цилиндрическим или коническим отверстием изготавливаются в соответствии с точностью размера по классу P6 и точностью хода по классу P5.
Зазор
Обычно, двухрядные цилиндрические роликоподшипники поставляются с радиальным зазором группы C1 (согласно требований и конструкций станков); это определение не указывается в обозначении. Не рекомендуется переставлять кольца данного типа подшипников, иначе зазор может превратиться в слишком большой или наоборот, в очень маленький.
Подшипники класса точности SP, главным образом подшипники серии NNU 49, могут поставляться ч увеличенными радиальным зазором, т.е. сзазором группы C3, необходимые для использования вузлахпрокатных станов.
Четырехрядные цилиндрические роликоподшипники с цилиндрическим и коническим отверстиями изготавливаются с радиальным зазором C3 или C4, в зависимости от области назначения.
Перекос
Двух- и четырехрядные цилиндрические роликоподшипники не способны компенсировать перекосы.
Рабочая температура
Цилиндрические роликовые подшипники проходят специальную термическую обработку. При комплектации подшипников стальными или латунными сепараторами, они могут работать при температуре до + 150°C. В случае использования сепаратора из полиамида 6.6, можно достигнуть максимальной рабочей температуры равной + 120°C.
Сепараторы
В общем, двухрядные цилиндрические роликоподшипники поставляются либо с одним механически обработанным латунным двугребенчатым сепаратором неразъемной конструкции, либо с двумя отдельными гребенчатыми сепараторами из стеклонаполненного полиамида 6,6 оконного типа (суффикс обозначения TN9). Некоторые подшипники изготавливаются со стальными сепараторами на распорках.
Четырехрядные цилиндрические роликоподшипники поставляются с двумя механически обработанными латунными или стальными двугребенчатыми сепараторами, или с четырьмя стальными сепараторами на распорках.

Размеры
Основные размеры однорядных цилиндрических роликоподшипников, выпускаемых компанией SKF, соблюдаются в соответствии с международным стандартом ISO15:1998. Что же касается размеров фасонных колец HJ, то данные параметры соответствуют требованиям стандарта ISO 246:1995.

Допуски
Стандартное исполнение однорядных цилиндрических роликоподшипников компании SKF соответствует нормальному классу точности. По точности вращения данные подшипники имеют класс точности Р6. Значения допусков, соответствующих стандарту ISO 492:2002, представлены в таблицах 3 и 4.

Внутренний зазор
Стандартное исполнение однорядных цилиндрических роликоподшипников подразумевает нормальный радиальный внутренний зазор. Однако многие типоразмеры подшипников могут принадлежать к группе С3, что соответствует увеличенному радиальному внутреннему зазору. Возможен вариант поставки некоторых типоразмеров подшипников, имеющих уменьшенный зазор (группа С2) либо увеличенный (группа С4 или С5). Также компания SKF производит однорядные цилиндрические роликоподшипники, имеющие нестандартные допуски внутреннего зазора – смещенные либо суженные. Ввиду того, что такие параметры не соответствуют стандартам, то диапазон предельных значений несколько уже, чем при нормальных зазорах. Таким образом, специальные зазоры могут частично перекрывать допуски зазоров соседних групп. В соответствии с требованиями заказчика, возможен вариант изготовления однорядных цилиндрических роликоподшипников, имеющих нестандартный внутренний зазор.

В таблице 1 отображены значения максимальных радиальных внутренних зазоров, соответствующие стандарту ISO 5753:1991:

Значения внутренних зазоров действительны для однорядных цилиндрических роликоподшипников, соответствуют нулевой измерительной нагрузке и сняты перед установкой.

Осевой внутренний зазор
В таблице 2 указаны размеры осевых внутренних зазоров, характерных для цилиндрических роликоподшипников типа NUP, основное назначение которых – зафиксировать вал в определенном положении с двух сторон.

В таблице 3 приведены значения осевых внутренних зазоров, характерных для типа подшипников NJ, имеющих фасонные кольца HJ.

Стоит отметить, что значения зазоров, указанные в таблицах 2 и 3 являются ориентировочными. Нужно принимать во внимание возможность образования перекоса роликов. Следовательно, при последующем измерении осевого зазора, величина может быть больше табличной и равняться, к примеру:

• радиальному зазору, свойственному 2, 3, 4 сериям подшипников;
• приблизительно 2/3 радиального зазора, свойственного 22 и 23 сериям подшипников.

Перекос
Способность компенсировать относительный перекос колец у однорядных цилиндрических роликоподшипников весьма ограничена интервалом в несколько угловых минут. Конкретные величины имеют следующие значения:

• для 10, 12, 2, 3, 4 серий подшипников – 4 угловые минуты;
• для 20, 22, 23 серий подшипников – 3 угловые минуты.

Данные величины – ориентировочные и характерны для плавающих подшипников. Неизменное положение корпуса и вала – необходимое условие. Возможны и большие значения перекосов, однако срок эксплуатации, в таком случае, резко сокращается. При необходимости эксплуатации в таких условиях рекомендуется получить консультацию у специалистов компании SKF.

Если основное назначение подшипника – фиксация вала в осевом направлении, то необходимо уменьшить максимально допустимый перекос. В противном случае, направляющие борта будут быстро изнашиваться, не исключена возможность их разрушения под воздействием неравномерной нагрузки.

К подшипникам типов NUP и NJ, оснащенных фасонными кольцами HJ, максимально допустимые значения перекосов не применимы. В них может образоваться осевое нагружение, ведь данные подшипники имеют сравнительно малый осевой внутренний зазор и по паре внутренних и наружных бортов. При необходимости эксплуатации в таких условиях рекомендуется получить консультацию у специалистов.

Осевое смещение
Подшипники типов NU и N, не имеющие бортов на внутренних либо наружных кольцах, а также подшипники NJ, внутреннее кольцо которых имеет один цельный борт, могут частично компенсировать относительное смещение вала и корпуса в осевом направлении. Такая ситуация может возникать, к примеру, при температурном удлинении и конструктивно показана на рисунке 9.

Поскольку осевое смещение возникает внутри подшипника, а не между кольцом подшипника или валом и отверстием корпуса, увеличения трения при вращении подшипника практически непроисходит. Величины допустимого осевого смещения одного кольца подшипника относительно другого приведены в таблице подшипников.
Воздействие температуры на материал подшипника
Специальной термообработке подвергаются цилиндрические роликоподшипники. Эксплуатационная температура подшипников с сепараторами из латуни, стали либо РЕЕК может достигать +150 o С.

Сепараторы
На рисунке 10 приведены различные типы сепараторов, которыми, в зависимости от серии, размеров и конструкции, могут оснащаться стандартные цилиндрические роликоподшипники.

• На рис. 10(а) представлен литой сепаратор, центрируемый по роликам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиамид 6,6 (суффикс обозначения Р).
• На рис. 10(b) представлен штампованный, незакаленный сепаратор, центрируемый по роликам. Материал исполнения – сталь (суффикс обозначения J).
• На рис. 10(с) представлен механически обработанный, цельный сепаратор, оконного типа. Центрировка по наружному кольцу (суффикс обозначения МР) либо по внутреннему (суффикс обозначения ML). Материал исполнения – латунь.
• На рис. 10(d) представлен механически обработанный сепаратор, составной. Центрировка по наружному кольцу (суффикс обозначения МА), по внутреннему кольцу (суффикс обозначения MВ) либо по роликам (суффикс обозначения M). Материал исполнения – латунь.

В зависимости от дальнейших условий эксплуатации возможны поставки различных типов подшипников из стандартного ассортимента компании SKF, укомплектованных разнообразными сепараторами. В таблице подшипников изложены вариации. К примеру, сепараторы, выполненные из стеклонаполненного полиамида РЕЕК, имеют литую конструкцию и обладают повышенной прочностью, технологичностью, эластичностью и термостойкостью. Основное их назначение – эксплуатация в тяжелых условиях. Вопросы, связанные с наличием и поставкой подшипников, оснащенных вышеупомянутыми сепараторами, дополнительно оговариваются с заказчиком.

Примечание
Расчетная рабочая температура однорядных цилиндрических роликоподшипников, оснащенных сепараторами из полиамида 6,6, составляет +120 o С. Смазочные материалы, которые обычно используются вдля подшипников качения, не ухудшают характеристик таких сепараторов, за исключением некоторых сортов синтетических масел, пластичных смазок на синтетической основе и смазочных материалов, имеющих большое содержание антизадирных присадок в условиях высоких температур.
Что же касается тяжело нагруженных подшипниковых узлов, которые подвержены работе в экстремальных условиях, то для них наиболее подходящими будут однорядные цилиндрические роликоподшипники, оснащенные металлическими сепараторами – таковы рекомендации специалистов компании SKF. Если же оборудование работает с такими хладагентами, как фреон либо аммиак, то в нем рекомендуется применять подшипники, оснащенные полиамидными сепараторами, эксплуатационная температура которых может достигать 70 o С. Если же эксплуатационная температура еще более высока, рекомендовано применение подшипников, оснащенных латунными, стальными сепараторами, либо же выполненными из полимера РЕЕК.

Раздел «Материалы сепараторов» наиболее полно отображает сведения о назначении и устойчивости к температурному воздействию сепараторов.

Скорости вращения
Существуют определенные критерии для вычисления предельных скоростей вращения, среди которых – прочность сепаратора, стабильность формы. Подробнее с данными критериями Вы можете ознакомиться в раделе «Предельные частоты вращения». Все величины, приведенные в таблице подшипников характерны для стандартных сепараторов. В таблице 4 обозначены коэффициенты, которые позволяют производить расчет предельных скоростей вращения подшипников, имеющих альтернативные сепараторы, по упрощенной схеме.
Минимальная нагрузка определенной величины – необходимое условие нормальной работы однорядных цилиндрических роликоподшипников. Впрочем, это условие характерно для всех подшипников качения. Наличие минимальной нагрузки особенно важно при условии, когда частота вращения подшипника настолько высока, что инерционные силы сепаратора и роликов, а также силы трения в смазке негативно влияют на условия качения, следствием чего может являться проскальзывание роликов подшипника по дорожке качения.

Ниже приведена формула, по которой определяется минимально-необходимая радиальная нагрузка, которая должна воздействовать на однорядные цилиндрические роликоподшипники: F rm – величина минимальной радиальной нагрузки, измеряемая в кН;
k r – коэффициент минимальной радиальной нагрузки, определяется из таблицы подшипников;

n r – номинальная частота вращения, измеряемая в об/мин, определяется из таблицы подшипников;
d m =0,5(d+D) – средний размер шарикоподшипника, измеряется в мм.

В некоторых случаях возникает необходимость приложения еще больших нагрузок. Такая потребность может быть обусловлена работой при пониженных температурах либо же при применении смазочных материалов повышенной вязкости. В большинстве случаев минимальная нагрузка полностью возмещается массой деталей, которые поддерживает подшипник и наружными силами. Однако, как показывает практика, возникают ситуации, когда необходима дополнительная радиальная нагрузка на подшипник.

Динамическая осевая грузоподъемность
Восприимчивость, как к радиальным нагрузкам, так и к осевым характерна для однорядных цилиндрических роликоподшипников, внутренние и наружные кольца которых оснащены направляющими бортами. Определяющим фактором осевой грузоподъемности, как правило, является несущая способность роликовых торцов, а также бортов в месте контакта с роликами. На несущую способность, главным образом, влияет смазывание, рассеивание тепла от подшипника, а также рабочая температура.

Ниже приведены условия, допустимая осевая нагрузка для которых рассчитывается по следующей формуле: F ар – величина максимальной допустимой осевой нагрузки, измеряемая в кН;
С 0 – величина статической грузоподъемности, измеряемая в кН;
F r – величина фактической радиальной нагрузки, приложенной к подшипнику, измеряемая в кН;
n – частота вращения, измеряемая в об/мин;
d – диаметр отверстия подшипника, измеряется в мм;
D – диаметр наружного кольца подшипника, измеряется в мм;
k 1 – коэффициент, имеющий величину
1,5 – если смазывание осуществляется маслом;
1 – если смазывание осуществляется пластичной смазкой;
k 2 – коэффициент, имеющий величину
0,15 – если смазывание осуществляется маслом;
0,1 – если смазывание осуществляется пластичной смазкой;

Ниже приведены нормальные условия эксплуатации, на которых основано вышеуказанное уравнение:

• Температура подшипника отличается от температуры окружающей среды на 60 o С;
• Для поверхности наружного кольца подшипника (πDB) характерна удельная теплоотдача 0,5 мВт/мм 2 o С.
• Величина относительной вязкости к≥2.

Если используется пластичная смазка, то для нее характерна вязкость базового масла. Возможно увеличение коэффициента трения и, как следствие, сокращение эксплуатационного ресурса подшипника, при условии, что к≥2. Путем применения смазок с антизадирными и противоизносными присадками, можно добиться понижения данного эффекта на пониженных скоростях вращения.

При длительном воздействии осевых нагрузок, если используются пластичные смазки, то следует выбрать смазку, которая при рабочей температуре имеет хорошее маслоотделение более 3% в соответствии с требованиями стандарта DIN 51 817. Повторную смазку также рекомендовано производить чаще.

Значение величины F ар, вычисленное по приведенному выше уравнению, характерно для зоны контакта с бортами – поверхности роликовых торцов, к которым подается достаточное количество смазки и постоянно приложена осевая нагрузка. При условии кратковременного осевого нагружения, значение F ар возрастает вдвое, а при осевых ударных нагрузках – втрое.

Чтобы борта не ломались, постоянная осевая нагрузка Fа, приложенная к подшипнику, не должна выходить за рамки следующих значений:
Случайная ударная нагрузка, приложенная к подшипнику, не должна выходить за рамки следующих значений:
F a max – величина осевой нагрузки, случайно либо постоянно воздействующей на подшипник, измеряемая в кН;
D – диаметр наружного кольца подшипника, измеряется в мм.

Чтобы, при больших осевых нагрузках, вал вращался точно, а нагрузка на борт действовала равномерно, необходимо тщательно соблюдать допуски осевого биения и размеров, характерные для поверхностей деталей, сопряженных с подшипником. На рисунке 11показана опора внутреннего кольца на половину высоты борта.

Компания SKF рекомендует выполнить такую опору, чтобы соблюдалась точность размеров заплечников. Диаметр заплечника вала определяется по формуле:
d 1 – величина диаметра борта внутреннего кольца, измеряется в мм;
F – величина диаметра дорожки качения внутреннего кольца, измеряемая в мм.

Кардинальное изменение характера воздействия нагрузки на борт наблюдается при условии, что относительный перекос колец подшипника больше одной угловой минуты. В таком случае может быть недостаточно коэффициентов запаса, являющихся ориентировочными. В данной ситуации рекомендуется проконсультироваться со специалистами компании SKF.

Для плавающих подшипников характерно соотношение Р=F r . В случае, когда подшипник, кольца которого оснащены бортами, применяется для фиксации вала в двух направлениях, эквивалентная динамическая нагрузка определяется следующими выражениями:
е – величина коэффициента, который может быть равен:
0,2 – применимо к 10, 2, 3, 4 сериям подшипников;
0,3 – применимо к другим сериям подшипников.
Y – величина коэффициента осевой нагрузки, который может быть равен:
0,6 – применимо к 10, 2, 3, 4 сериям подшипников;
0,4 – применимо к другим сериям подшипников.

Величина соотношения F a /F r не должна быть больше 0,5, так как цилиндрические роликоподшипники, находящиеся под воздействием осевой нагрузки, могут нормально функционировать лишь при одновременном приложении к ним радиальной нагрузки.

Дополнительные обозначения
Некоторые характеристики однорядных цилиндрических роликоподшипников, производимых компанией SKF, в своем обозначении имеют суффиксы, список и значение которых приведены ниже:

CN – нормальный радиальный зазор. Данный суффикс, как правило, применяется в комбинации с буквами H, L, P, которые говорят о смещенном или суженном поле зазора.
Н – суженное поле зазора. Данное поле соответствует полю зазора конкретной группы (его верхней половине).
L – суженное поле зазора. Данное поле соответствует полю зазора конкретной группы (его нижней половине).
Все вышеприведенные буквы могут применяться в комбинации с такими классами зазоров, как С2, С4, С5 (к примеру С2Н).

С2 – внутренний радиальный зазор отличается от нормального в меньшую сторону;
С3 – внутренний радиальный зазор отличается от нормального в большую сторону;
С4 – внутренний радиальный зазор отличается от С3 в большую сторону;
С5 – внутренний радиальный зазор отличается от С4 в большую сторону;
НА3 – материал исполнения внутреннего кольца – цементируемая сталь.
НВ1 – наружное и внутреннее кольца подшипника закалены на бейнит.
HN1 – наружное и внутреннее кольца подшипника имеют специальную термообработку поверхности.
J – сепаратор штампованный, центрированный по шарикам. Материал исполнения – сталь.
К – отверстие коническое, имеющее конусность 1:12.
M – сепаратор, обработанный механически, центрированный по шарикам, материал исполнения – латунь. Данный суффикс может применяться с цифрами, которые говорят о конструктивных отличиях либо о других материалах исполнения (к примеру М1).
МА – сепаратор, обработанный механически, центрирование по наружному кольцу, материал исполнения – латунь.
МВ – сепаратор, обработанный механически, центрирование по внутреннему кольцу, материал исполнения – латунь.
ML – механически обработанный сепаратор, цельный, оконного типа. Центровка по наружному либо внутреннему кольцу. Материал исполнения – латунь.
МР – механически обработанный сепаратор, цельный, оконного типа. Центровка по наружному либо внутреннему кольцу. Материал исполнения – латунь. Оснащен протянутыми либо фрезерованными карманами.
MR – механически обработанный сепаратор, цельный, оконного типа. Центровка по роликам. Материал исполнения – латунь.
N – канавка, расположенная на наружном кольце подшипника, предназначенная для расположения стопорного кольца.
NR – аналогично суффиксу N, однако обозначает дополнительное наличие стопорного кольца.
N1 – одиночный паз, расположенный на торце наружного кольца. Служит для применения фиксатора.
N2 – два паза, предназначенных для фиксации, расположены относительно друг друга под углом 180 o на торце наружного кольца.
Р – сепаратор, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиамид 6,6.
РН – сепаратор литой, центрируемый по шарикам. Материал исполнения – стеклонаполненный полиэфирэфиркетон (РЕЕК).
РНА – сепаратор литой, центрируемый по наружному кольцу. Материал исполнения – стеклонаполненный полиэфирэфиркетон (РЕЕК).
S1 – кольца, имеющие стабилизацию для работы при максимальной температуре в +200 o С.
S2 – кольца, имеющие стабилизацию для работы при максимальной температуре в +250 o С.
VA301 – роликоподшипник, применяемый в железнодорожных тяговых двигателях.
VA305 – тот же подшипник VA301, прошедший спецконтроль.
VA350 – роликоподшипник железнодорожный, буксовый.
VA380 - роликоподшипник железнодорожный, буксовый, выполнен в соответствии с EN 12080:1998, имеет класс 1.
VA3091 – VA301+VL0241
VC025 – подшипник, предназначенный для эксплуатации в загрязненной среде, имеющий износостойкие дорожки качения.
VL0241 – электроизолированное внешнее кольцо. Назначение – электроизоляционная защита при воздействии до 1000 В. Материал исполнения – оксид алюминия.
VL2071 - электроизолированное внутреннее кольцо. Назначение – электроизоляционная защита при воздействии до 1000 В. Материал исполнения – оксид алюминия.
VQ015 – внутренне кольцо, дорожки качения которого – комбинированные. Назначение – компенсация перекосов, превышающих норму.

Любые устройства и конструкции, которые содержат в себе элементы, служащие для вращения, обязаны быть укомплектованы подшипниками. По сути, этот элемент является сборочным узлом, который входит в состав опоры или упора. Подшипники поддерживают подвижную часть всей конструкции, будь то вал либо ось. Именно подшипники одновременно обеспечивают вращение или качение, а также помогают фиксировать положение в пространстве.

Естественно, что для разных типов конструкций применяются разные виды подшипников, классификация которых происходит по определенным характеристикам и признакам. Наиболее распространенным видом считаются роликовые цилиндрические подшипники, о которых и пойдет речь дальше.

Особенности, разновидности роликовых цилиндрических подшипников.

Стоит сказать, что каждый вид подшипников имеет и свои подвиды, которые используются при определенных условиях. Роликовые цилиндрические подшипники - не исключение из правила.

Подшипники этого типа, в отличие от радиальных шарикоподшипников таких же размеров, являются действительно лучшими по части максимальной грузоподъемности, хотя и частично отстают от них по показателям скорости. Такие подшипники достаточно жесткие, применяются в компактных изделиях.

Особенностью функционирования таких подшипников является тот факт, что они заметно реагируют на сдвиги, которые происходят с внутренними кольцами из-за наружных колец. Связано это с тем, что при таких сдвигах получается перегруз самого ролика. Чтобы предупредить подобную ситуацию, рекомендуется использовать следующие варианты подшипников:

• подшипники с одним бортом наружного кольца;
• подшипники с наружными кольцами, которые вообще не имеют бортов;
• подшипники с однобортными внутренними кольцами;
• подшипники с внутренними кольцами, лишенными бортов;
• подшипники, оснащенные внутренними кольцами без бортов, но при этом имеют специальное упорное фасонное кольцо;
• подшипники, оснащенные фасонным кольцом (упорным) и однобортным внутренним кольцом;
• подшипники с однобортным внутренним кольцом и плоским упорным кольцом.

Есть и специальная комплектация роликовых цилиндрических подшипников, которая считается самой оптимальной. Такие подшипники имеют ролики, предназначенные для работы с большими грузами и нагрузками.

Также отметим, что существуют подшипники, которые имеют короткие цилиндрические ролики, обычно это однорядные подшипники. Они, кроме всего прочего, оснащены специальными штампованными сепараторами. Эти сепараторы производятся из нержавеющей или малоуглеродистой стали. Заметим, что центровка массивных (штамповочных) сепараторов в подшипнике осуществляется по двубортному кольцу. Далее детальнее рассмотрим такую разновидность подшипников, как однорядная.

Однорядные цилиндрические роликоподшипники.

Однорядные подшипники, в отличие от других видов, имеют определенный радиальный зазор. Разные типы таких подшипников могут иметь либо увеличенный, либо уменьшенный зазор. Например, у подшипников С3 этот зазор несколько больше, чем стандартный, при этом у подшипников типа С4 радиальный зазор больше, чем у подшипников С3. Увеличение зазора в таких подшипниках позволяет избежать напряжения, которое возникает в кромке. Кроме того, это дает возможность для определенной самоустановки подшипника. Роликоподшипники цилиндрические производят однорядными и разъемными. Это необходимо для более удобного монтажа/демонтажа. Кольца подшипников можно установить с натягом.

Что касается однорядных цилиндрических роликовых подшипников, существует четыре разных вида, в которые входят такие подшипники, как:

• NU (двубортное внешнее кольцо, внутреннее кольцо не имеет бортов);
• N (внешнее кольцо бортов не имеет, а внутреннее - двубортное);
• NJ (внешнее кольцо - двубортное, внутреннее - борта отсутствуют).
• NUP (внешнее имеет два борта, внутреннее - однобортное, кроме этого, есть съемный борт, который является свободным кольцом).

Относительно различий в качествах модель NU компенсирует осевое смещение вала по отношению к корпусу подшипника в двух направленностях. Иная ситуация с N и NJ - они позволяют выполнить осевую фиксацию вала исключительно в одностороннем порядке.

И, наконец, NUP - фиксирует вал по оси с обеих сторон.

Телами качения у роликовых подшипников являются именно цилиндрические ролики, заключенные в сепараторы. Их используют, когда предполагается, что подшипник будет подвержен большим радиальным нагрузкам, тогда как осевые нагрузки будут отсутствовать. Что касается уступок шариковым подшипникам по скорости, цилиндрические роликоподшипники уступают не сильно, но требуют точной координации осей посадочных мест.

Применение роликовых цилиндрических подшипников.

Такие роликоподшипники широко применяют в насосах, редукторах с высокой мощностью, осевых буксах железнодорожного транспорта, косозубых механических передачах, легковой автопромышленности и др.

Трение в цилиндрических роликоподшипниках не очень большое, почти такое же, как у других подшипников. Цилиндрические роликоподшипники бывают различных конструкций, серий и типоразмеров, начиная с однорядных подшипников и выше. Разъемная конструкция таких подшипников невероятно удобна и значительно упрощает их обслуживание, отсюда и популярность их применения в разных конструкциях для разных нужд. В зависимости от того, каким является роликоподшипник (однорядным, двурядным и далее), варьируется и его использование.