<< На главную страницу    << Индустриальная продукция

| Конические роликовые подшипники NTN

 

 

Смотрите также:

 

 

 

 

Содержание

  

 

Введение

1. Основные типы конических роликоподшипников согласно стандартов ABMA и NTN

2. Выбор типа подшипника

3. Некоторые особенности конструкции конического роликового подшипника

4. Основные размеры и классы точности конических роликовых подшипников

5. Конструкционные материалы

6. Обозначение конических роликовых подшипников NTN

7. Однорядные конические роликовые подшипники

8. Двухрядные конические роликовые подшипники

9. Четырехрядные конические роликоподшипники

10. Упорные конические роликоподшипники

11. Упорные подшипники усиленные для нажимных механизмов (нажимных винтов) прокатных станов

12. Буксовые подшипники кассетного типа для железнодорожного транспорта

13. Подшипники ступиц колес (ступичные подшипники)
 
14. Каталоги

15. Дополнительная информация

  

    

3. Некоторые особенности конструкции конического роликового подшипника

  

  

Конический роликовый подшипник состоит из четырех основных компонентов (рисунок 3.1):

  

- внутреннего кольца, имеющего форму усеченного конуса с внутренним отверстием под вал, проходящим вдоль оси вращения, с удерживающим и направляющим бортом на наружной поверхности;
- наружного кольца чашеобразной формы со сквозным коническим отверстием;
- тел качения – конических роликов вращающихся между дорожками качения внутреннего и наружного кольца;
- сепаратора, который удерживает и направляет тела качения.

 

Основные элементы конического роликового подшипника

 

Рисунок 3.1 - Основные элементы конического роликового подшипника

  

Обычно внутреннее кольцо с комплектом тел качения и сепаратором образуют так называемое “внутреннее кольцо в сборе” (рисунок 3.2). Оно, как правило, легко может быть отделено от наружного кольца, тем самым упрощая сборку оборудования.

  

Внутреннее кольцо в сборе и наружное кольцо конического роликового подшипника 

 

 Рисунок 3.2 - Внутреннее кольцо в сборе и наружное кольцо конического роликового подшипника

  

У конического роликового подшипника линии контакта ролика с кольцами, если их продолжить, пересекаются на оси вращения подшипника, образуя общую вершину (рисунок 3.3). При этом достигается равенство окружных скоростей кольца и тела качения в каждой точке их соприкосновения. Благодаря чему в ненагруженном состоянии создается так называемое “чистое качение”, т.е. отсутствует проскальзывание роликов относительно колец, которое в противном случае приводит к повышению сопротивления вращению подшипника и снижению его долговечности (срока службы).

 

Конструкция с общей вершиной конуса обеспечивает качение ролика по всей его длине без проскальзывания

  

 Рисунок 3.3 - Конструкция с общей вершиной конуса обеспечивает качение ролика по всей его длине без проскальзывания

  

Еще одним преимуществом конических роликовых подшипников является стабильность положения тел качения. Конический профиль роликов не только обеспечивает качение без проскальзывания по всей длине, но также действие так называемой “посадочной силы” (рисунок 3.4), прижимающей ролики к направляющему борту внутреннего кольца. Посадочная сила образуется в результате различных значений углов наклона дорожек качения колец. Она не дает возможность отклониться от вершины осям вращения роликов, выравнивая ролики в дорожке качения и создавая контакт с направляющим бортом внутреннего кольца. Фактически речь идет о самовыравнивании роликов, что также увеличивает долговечность подшипников.

 

Прижимающая сила на борте внутреннего кольца выравнивает ролики на дорожке качения

 

Рисунок 3.4 - Прижимающая сила на борте внутреннего кольца выравнивает ролики на дорожке качения

 

Наличие наклонных дорожек качения позволяет коническому роликоподшипнику воспринимать одновременно радиальную и осевую нагрузку. Чем больше угол наклона между дорожкой качения наружного кольца и осью вращения подшипника, тем более значительную осевую нагрузку может воспринимать подшипник (таблица 3.1). Этот угол формально называется углом конусности. Однако фактически он приравнивается номинальному углу контакта (или просто угол контакта), представляющего собой  угол между линией, параллельно которой нагрузка передается от одной дорожки качения на другую через ролик (так называемая линия действия нагрузки или линия нагружения), и линией перпендикулярной оси вращения подшипника.

  

Линия действия нагрузки (линия нагружения) у конического роликового подшипника – линия, вдоль которой действует равнодействующая сила от радиальной и осевой нагрузки (фактически речь идет об эквивалентной нагрузке)

  

Рисунок 3.5 -  Линия действия нагрузки (линия нагружения) у конического роликового подшипника – линия, вдоль которой действует равнодействующая сила от радиальной и осевой нагрузки (фактически речь идет об эквивалентной нагрузке)

 

Также о величине угла контакта можно судить по коэффициенту e (характеризует отношение радиального и осевого усилий, приводится в каталогах). Чем больше величина e, тем больше угол контакта, а значит способность подшипника к восприятию осевых нагрузок.

  

В технической документации и в каталогах NTN угол контакта чаще всего обозначается буквой греческого алфавита α (альфа), а значение задается в угловых градусах.

  

Угол контакта (α) конического роликового подшипника

 

Рисунок 3.6 - Угол контакта (α) конического роликового подшипника

 

Таблица 3.1 - Зависимость величины воспринимаемой осевой нагрузки от угла контакта (α) для однорядного радиально-упорного конического роликоподшипника*

 

Допускаемая осевая нагрузка Fa

α = 10 … 17º

α = 17 … 24º

α = 24 … 32º

до 0.7 F’r **

до 1.1 F’r

до 1.6 F’r

  

* В качестве примера.

** Fr – неиспользованная допустимая радиальная нагрузка.

  

Высокая грузоподъемность конического роликоподшипника обеспечивается большой протяженностью поверхности соприкосновения ролика с дорожкой качения. Поэтому, в совокупности со способностью к восприятию одновременно радиальных и осевых нагрузок в любой комбинации конические роликовые подшипники находят применение в большинстве областей промышленности, в ряде случаев позволяя не использовать многорядную установку или отдельный упорный подшипник.

 

 

Рисунок 3.7 - Виды конических роликовых подшипников NTN в зависимости от комбинации воспринимаемых нагрузок

 

В зависимости от комбинации воспринимаемых нагрузок конические роликовые подшипники NTN бывают (рисунок 3.7):

 

- радиально-упорные – с углом контакта до 45º (α < 45º ), способные нести радиальные и осевые нагрузки;
- упорные – с углом контакта 90º (α = 90º ), способные нести лишь осевые нагрузки.

 

Также существуют упорно-радиальные конические роликовые подшипники с углом контакта более 45⁰, но менее 90⁰ (45º < α < 90º ). Они предназначены для восприятия в основном осевой нагрузки и незначительной радиальной. Однако они применяются в крайне редких случаях и поэтому практически не производятся.

 

 

Рисунок 3.8 – Виды конических роликовых подшипников в зависимости от числа комплектов тел качения (рядов)

 

Для повышения грузоподъемности конструкцию конических роликоподшипников модифицируют - увеличивают число комплектов тел качения (рядов), создавая следующие виды подшипников (рисунок 3.8):

 

- однорядные - имеют один комплект роликов, являются наиболее распространенными;
- двухрядные – имеют два комплекта роликов, создаются путем расположения однорядных подшипников рядом друг с другом с объединением их одним общим двухрядным (сдвоенным) кольцом;
- четырехрядные - имеют четыре комплекта роликов, создаются путем расположения двухрядных подшипников рядом друг с другом с объединением их одним общим двухрядным (сдвоенным) кольцом. 

 

<<Наверх

  

   

4. Основные размеры и классы точности конических роликовых подшипников

  

  

Основные размеры большинства подшипников метрической размерности установлены стандартом JIS B 1512, который базируется на стандартах ISO. Ряд подшипников метрической размерности выпускаются с размерами согласно внутренней нормативной документации NTN. Размеры конических роликовых подшипников дюймовой размерности соответствуют стандартам:

 

- радиально-упорные - AFBMA 19-1974 / ABMA 19.2-1994;
- упорные - ABMA 23.2-1988.

В настоящее время стандартизированы следующие размеры подшипников: диаметры наружного и посадочного отверстий; ширина, высота, радиусы монтажных фасок (то есть все те размеры, которые определяют взаимозаменяемость). Однако, как правило, размеры некоторых внутренних элементов подшипника не регламентируются международными стандартами и задаются внутренней нормативной документацией производителей подшипников.

Для облегчения работы с каталогами NTN ниже приведены обозначения основных размеров элементов конических роликовых подшипников и их значения на примере однорядного радиально-упорного конического роликоподшипника. Все линейные размеры задаются в миллиметрах, а угловые - в угловых градусах (минутах, секундах).

  

 Основные размеры однорядного радиально-упорного конического роликоподшипника

 

Рисунок 4.1 - Основные размеры однорядного радиально-упорного конического роликоподшипника

 

Таблица 4.1 - Обозначение основных размеров подшипников (к рисунку 4.1) 

 

Обозначение

Пояснение

α

Номинальный угол контакта - угол наклона линии действия нагрузки (нагружения)

a

Расстояние от широкого торца внутреннего кольца до действительного центра опоры (точка пересечения линии действия нагрузки с осью вращения подшипника/вала)

r

Размер монтажной фаски внутреннего кольца (для широкого торца)

r1

Размер монтажной фаски наружного кольца (для широкого торца)

d

Диаметр посадочного отверстия (внутренний диаметр) подшипника

B

Номинальная ширина внутреннего кольца

С

Номинальная ширина наружного кольца

D

Наружный диаметр подшипника

E

Малый диаметр внутреннего конуса наружного кольца.

T

Номинальная ширина подшипника

 

Так называемая “точность ” (или, иначе говоря, допуски на размеры, форму и взаимное расположение поверхностей элементов подшипника, а также плавность хода) конического роликового подшипника NTN регулируется стандартами JIS, ISO и ABMA. Для некоторых специализированных подшипников точность задается внутренними нормативными документами NTN. Допустимые значения определяются классами точности (таблица 4.2).

 

Таблица 4.2 - Классы точности конических роликовых подшипников NTN

 

Тип подшипника

Стандарт

Класс точности*

Радиально-упорные конические роликоподшипники

метрические

JIS B 1514 (ISO 492)

0,6X

6

5

4

-

дюймовые

ABMA 19

4

2

3

0

00

J серии**

ABMA 19.1

K

N

C

B

A

Упорные конические роликоподшипники

метрические

нормативы

 NTN

0

-

-

-

-

дюймовые

ABMA 23

2

-

-

-

-

* Перечень классов (слева направо) дан в порядке повышения точности.

** У подшипников J-серии размеры и допуски наружных и внутренних колец соответствуют метрической системе. Такие подшипники считаются дюймовыми подшипниками с метрическим отверстием, наружным диаметром и шириной.

  

Чем точнее изготовлен подшипник (то есть значение допусков уменьшается), тем меньше трение и биение, а значит минимизируется тепловыделение и улучшаются динамические характеристики, в том числе увеличивается предельная скорость вращения. Но усложняется технология изготовления подшипника и растет его конечная стоимость.

Поэтому класс точности подшипников выбирается в зависимости от области применения и предъявляемых требований к динамическим характеристикам, тепловыделению и уменьшению энергопотерь. Так, например, радиально-упорные конические роликоподшипники 6, 6X и 0 класса (по JIS и ISO) применяются в подшипниковых узлах автомобилей и общемашиностроительном оборудовании, 5 класса (по JIS и ISO) – в металлургическом оборудовании, 4 класса (по JIS и ISO) – в шпинделях станков.

 

<<Наверх

    

  

5. Конструкционные материалы

 

  

Элементы конических роликовых подшипников NTN изготавливаются из высококачественных материалов, обеспечивающих длительный срок службы.

  

NTN использует различные технологии термообработки стали для улучшения ее микроструктуры, тем самым оказывая положительное влияние на надежность и долговечность работы подшипников в самых сложных условиях

 

Рисунок 5.1 - NTN использует различные технологии термообработки стали для улучшения ее микроструктуры, тем самым оказывая положительное влияние на надежность и долговечность работы подшипников в самых сложных условиях

 

Кольца и ролики изготавливаются из поверхностно или объемно упрочненных по специальной технологии подшипниковых сталей. Тщательный контроль размеров, термообработки и финишной обработки поверхности способствует длительной работе подшипника. В ряде подшипников, к которым предъявляются значительные требования по надежности и долговечности, используются компоненты из стали высокой чистоты (premium cleanliness steel).

Сепараторы подшипников изготавливаются из штампованного и механически обработанного металла (сталь, латунь), а также из стеклонаполненного полиамида. Для подшипников, длительное время работающих при высоких температурах или в тяжелых условиях, рекомендуется использовать сепараторы из стали или специального термостойкого полимера. В случае сверхбольших ударных нагрузок – из латуни.

Более подробно об используемых при изготовлении подшипников NTN конструкционных материалах рассказано в статье:

 

 Конструкционные материалы, используемые при производстве подшипников NTN

 

Информация о применяемых NTN основных технологиях химико-термической обработки и модификации стали, используемой для изготовления колец и роликов конических роликовых подшипников, представлена в таблице 5.1. По требованию клиента при серийном производстве NTN может комплектовать подшипники компонентами не прошедшими специальную химико-термическую обработку.

  

Таблица 5.1 - Основные технологии модификации конструкционных материалов и конструкции конических роликовых подшипников NTN

 

Технология

Описание

Обозначение в маркировке подшипника (префикс или суффикс)

Объемная закалка

Особенности:

- высокоуглеродистая подшипниковая сталь повышенной чистоты с низким содержанием кислорода и строго контролируемым химическим составом;

- объемная закалка колец и тел качения для получения высокой износостойкости.

Является морально устаревшей технологией обработки. Применяется в основном для крупногабаритных подшипников и подшипников с большими размерами поперечного сечения метрической размерности, обеспечивая им конкурентоспособную цену. Подшипники, прошедшие объемную закалку, допускаются к работе лишь в условиях умеренных нагрузок в отсутствии ударных.

U

или без специального обозначения

Например: 32211U

4-TOP

Особенности:

- сталь повышенной чистоты с низким содержанием кислорода и строго контролируемым химическим составом;

- специальная термо-химическая обработка (цементация) поверхности для предотвращения износа и увеличения ударостойкости;

- возможность использования при расчете долговечности поправочный коэффициент  a2 *= 1.4 (фактически речь идет об увеличении долговечности на 40%).

Принята NTN в качестве стандартной технологии при производстве конических подшипников общего назначения. Обычно применяется для подшипников с внешним диаметром до 260 мм.

4T-

Например:

4T-T4CB140X1PX2

ET

((Endurance Tapered)

Особенности:

- сталь повышенной чистоты с низким содержанием кислорода и строго контролируемым химическим составом;

- поверхностное упрочнение (цементация) проводится на специально рассчитанную глубину с дополнительной уникальной термической обработкой для образования одновременно вязкой “сердцевины” и твердого поверхностного слоя с целью создания оптимального сочетания износостойкости, ударостойкости и усталостной долговечности;

- возможность использования при расчете долговечности поправочный коэффициент a2 = 1.9 (увеличение долговечности на 90%).

Широко используются при производстве автомобильных подшипников. Может применяться для конических роликоподшипников малых размеров.

ET-

Например:

ET-33015STPX1V1

 

AS

(Austenite Strengthening)

Особенности:

- конструкционные материалы повышенной чистоты;

- специальная химико-термическая обработка сочетающая азотирование и цементацию, что обеспечивает стабилизацию зерна остаточного аустенита в поверхностном слое, для увеличения сопротивления усталости, стойкости к трещинообразованию и износу при больших скоростях вращения, монтаже и других условиях, которые могут вызвать значительное тепловыделение и недостаточное смазывание;

- долговечность (L10) подшипников по сравнению с подшипниками, подвергнутыми стандартной цементации, значительно увеличена: до 5 раз больше при загрязненной смазке, до 2 раз при чистой смазке;

- возможность использования при расчете долговечности поправочный коэффициент a2 = 2.1 … 2.8 (увеличение долговечности на 110 ... 180%);

- способны заменить более габаритные и массивные стандартные подшипники при сохранении того же ресурса.

Является дальнейшим развитием технологии ET. Из-за высокой стоимости применяется для конических роликоподшипников высокоскоростных или большого диаметра.

 EA-
(
крупногабаритные подшипники)

ETA- (конические подшипники небольшого размера)

Например:

ETA-LM11749/LM11710

ECO-Top

Особенности:

- использование конструкционных материалов особой чистоты с минимизированным числом ликваций для увеличения усталостной долговечности;

- специальная термообработка поверхностей (цианирование) для снижения износа и трения;

- модифицированная внутренняя конструкция и геометрия, обеспечивающая более легкий монтаж и обслуживание;

- долговечность (L10) подшипников по сравнению с подшипниками 4-TOP значительно увеличена: до 10 раз больше при загрязненной смазке, до 2 раз при чистой смазке;

- возможность использования при расчете долговечности поправочный коэффициент a2 = 2.9 (увеличение долговечности на 190%);

- способны заменить более габаритные и массивные стандартные подшипники при сохранении того же ресурса.

Применяется для конических роликоподшипников малых и средних размеров, работающих в машинах, к которым предъявляются повышенные требования по энергопотерям, металлоемкости и компактности.

ECO-

Например:
ECO-32005X

FA

(Fine Austenite Strengthening)

Особенности:

- модифицированная внутренняя конструкция и геометрия, обеспечивающая более легкий монтаж и обслуживание;

- цианирование поверхности для повышения поверхностной твердости, сопротивления износу и трению;

- двойная объемная закалка после цианирования для уменьшения размера зерна остаточного аустенита (размер зерна в 2 раза меньше, чем у традиционно используемых материалов), что увеличивает усталостную долговечность и обеспечивает работу при повышенных температурах;

- долговечность (L10) подшипников по сравнению с подшипниками 4-TOP увеличена значительно: до 14 раз больше при загрязненной смазке, до 3 раз при чистой смазке;

- возможность использования при расчете долговечности поправочный коэффициент a2 = 3.7 ... 4.0 (увеличение долговечности на 270 ... 300%);

- способны заменить более габаритные и массивные стандартные подшипники при сохранении того же ресурса.

Является дальнейшим развитием технологии AS и ECO-Top. Применяется для конических роликоподшипников с внешним диаметром до 145 мм. В настоящее время такие подшипники находят свое применение в автомобилестроении.

FA-

Например:
FA-CR-07A18H

  

* для использования в формуле определения долговечности (млн. оборотов):

 

 Lna = a1a2a3a4a5(C/P)10/3,

 

где С - динамическая нагрузка, P - эквивалентная динамическая нагрузка, a1 - коэффициент долговечности при надежности, отличной от 90%, a2 - коэффициент, зависящий от свойств конструкционного материала, a3 - коэффициент, зависящий от условий смазки подшипника, a4 - коэффициент, зависящий от несоосности колец подшипника, a5 - коэффициент, зависящий от зоны действия нагрузки (участок дорожки качения несущий нагрузку), которая моделируется и рассчитывается на компьютере.

 

Подшипник, изготовленный из высокоуглеродистой стали прошедшей стандартную термическую обработку, не рекомендуется применять при температуре более 120ºC. Из-за присутствия остаточного аустенита в микроструктуре стали при высокой температуре эксплуатации происходят процессы, приводящие к изменению размеров подшипника, что ведет к потере его работоспособности.

  

Чтобы избежать недопустимых изменений размеров конструкционные материалы подшипников подвергаются специальной термической обработке – TS treatment (стабилизация размеров). Она положительно влияет на долговечность, но уменьшает твердость и грузоподъемность. В случае постоянной эксплуатации подшипников в условиях высоких температур может потребоваться корректировка динамической грузоподъемности.

  

В зависимости от максимальных рабочих температур различаются несколько уровней термической стабилизации (таблица 5.2), зависящие от технологии обработки и влияния на срок службы подшипников. Если температура эксплуатации подшипника превышает максимально допустимую температуру, то следуют использовать подшипник с более высоким уровнем термической стабилизации.  

 

Таблица 5.2 - Стабилизация размеров 

  

Термообработка

Максимальная температура эксплуатации

Поправочный коэффициент при расчете долговечности a2*

TS2

160ºC

1.00

TS3

200ºC

0.73

TS4

250ºC

0.48

 

* для использования в формуле определения долговечности

   

<<Наверх   Продолжение на следующей странице>>

  

 

 

Конструкционные материалы, используемые при производстве подшипников NTN

 

Обозначения подшипников SNR

 

Взаимозаменяемость подшипников ГОСТ - SNR

 

Осевая фиксация подшипников на валах и в корпусах

 

Технические каталоги NTN

 

 

Следы качения при повреждении подшипников и их значение

 

 


Сайт содержит информацию о продукции компаний NTN-SNR Roulements (до 2010 г. называлась SNR Roulements) и NTN, а также их партнеров: подшипники, ремонтные комплекты из подшипников и других компонентов, подшипниковые узлы, сервисные продукты...

Любое цитирование и иное использование данных материалов возможно только со ссылкой на сайт snr.com.ru и исключительно для рекламирования либо распространения продукции NTN-SNR. Подробнее в "Правовой информации".

Страницы оптимизированы для просмотра Internet Explorer версии 6.х и выше

©2005-2008, Авторизированный дистрибьютор NTN-SNR - Правовая информация - Карта сайта