Цилиндрические роликовые подшипники играют жизненно важную роль в огромном количестве механических систем в разных отраслях, таких как автомобильная, производственная и тяжелая техника. Эти подшипники, известные своей высокой радиальной нагрузкой и надежной конструкцией, спроектированы для поддержки вращающихся валов с минимальным трением. Тем не менее, общий вопрос среди инженеров и операторов машин: могут ли цилиндрические роликовые подшипники обрабатывать осевые нагрузки? Эта статья направлена на то, чтобы обеспечить углубленное исследование осевых возможностей обработки нагрузки цилиндрических подшипников ролика, в комплекте с техническими пониманиями, практическими соображениями и четкими примерами.
Понимание цилиндрических роликовых подшипников: структура и функция
Цилиндрические роликовые подшипники определяются их уникальной конструкцией - серией цилиндрических роликов, которые расположены параллельно оси подшипника. Этот дизайн отличает их от шариковых подшипников, которые используют сферические элементы катания. Линейный контакт между роликами и гоночными дорогами обеспечивает большую площадь контакта, увеличивая распределение нагрузки и позволяя подшипнику эффективно обрабатывать более высокие радиальные нагрузки.
В отличие от конических или сферических роликовых подшипников, цилиндрические роликовые подшипники не предназначены по своей природе для осевых нагрузок. Их основная функция заключается в поддержке радиальных нагрузок, особенно в приложениях, которые включают высокоскоростное вращение и высокую радиальную силу. Эти подшипники обычно делятся на несколько типов, такие как типы Nu, N, NJ и NUP, различающиеся по своей способности приспособить осевое смещение или осевую нагрузку.
Например:
| тип подшипника |
радиальной нагрузки |
способности осевой нагрузки |
осевое смещение |
| Ню |
Очень высоко |
Никто |
Да |
| Нью -Джерси |
Высокий |
Ограничен (в одном направлении) |
Частично |
| НУП |
Высокий |
Умеренный (оба направления) |
Ограничен |
Эта таблица показывает, что только определенные конфигурации, такие как NJ и NUP, могут управлять некоторой степенью осевой нагрузки. Но в какой степени? Давайте углубимся.
Могут ли цилиндрические роликовые подшипники направлять осевые нагрузки?
Короткий ответ - да, но с ограничениями . В то время как стандарт Цилиндрические роликовые подшипники не предназначены в основном для обработки осевых нагрузок, определенные типы, такие как NJ и NUP, могут в ограниченной степени приспособиться к осевым силам.
Опорная нагрузка в подшипниках типа NJ
Подшипники типа NJ имеют плечо на одной стороне внутреннего кольца и отдельный воротник. Эта конфигурация позволяет подшипнику поддерживать осевые нагрузки в одном направлении. Однако количество осевой нагрузки, которое они могут переносить, значительно ниже, чем у подшипников, разработанных специально для осевых сил, таких как подшипники тяги или конические роликовые подшипники.
Эти подшипники обычно используются в приложениях, таких как коробки передач и компрессоры, где умеренные осевые силы происходят в качестве вторичного эффекта радиальных сил или термического расширения. Тем не менее, очень важно убедиться, что осевые нагрузки не превышают спецификации производителя, так как это может вызвать преждевременный износ или сбой подшипника.
Опорная нагрузка в подшипниках типа NUP
Цилиндрические роликовые подшипники типа NUP обеспечивают немного более высокие осевые характеристики обработки нагрузки. Они включают два фиксированных плеча на внутреннем кольце и одно фиксированное плюс один свободный фланец на внешнем кольце, что позволяет им поддерживать осевые нагрузки в обоих направлениях. Это делает их пригодными для применений с небольшими двунаправленными осевыми нагрузками, такими как электродвигатели и ящики для ось железнодорожных путей.
Однако даже в подшипниках типа NUP, емкость осевой нагрузки, как правило, является лишь частью радиальной емкости. Например, подшипник NUP, оцененный для радиальной нагрузки 100 кН, может управлять только 10–15 кН осевой нагрузки. Следовательно, дизайнеры должны тщательно рассчитать ожидаемые нагрузки и выбирать правильный тип подшипника соответственно.
Инженерные соображения при использовании цилиндрических роликовых подшипников для осевых нагрузок
При принятии решения о том, использовать ли Цилиндрические роликовые подшипники В приложениях, связанных с осевыми нагрузками, необходимо учитывать несколько инженерных факторов:
Анализ коэффициентов нагрузки : инженеры должны оценить соотношение между радиальными и осевыми нагрузками. Если осевые нагрузки превышают 20–25% от радиальной нагрузки, другой тип подшипника может быть более подходящим.
Определение жилья и вала : смещение может усугубить напряжение на роликах, особенно при осевых силах. Правильное выравнивание обеспечивает даже распределение нагрузки.
Скорость и смазка : более высокие скорости могут привести к увеличению трения и тепла, особенно когда присутствуют осевые силы. Адекватная смазка необходима для предотвращения контакта с металлом к металлу.
Конфигурация монтажа : правильное монтаж типов NJ и NUP имеет решающее значение для правильной обработки осевой нагрузки. Неправильная сборка может вызвать деформацию проскальзывания или фланца.
Пример расчета для пригодности осевой нагрузки
Давайте рассмотрим подшипник типа NJ с радиальной емкостью 120 кН и осевым пределом 12 кН. Если приложение включает в себя радиальную нагрузку 90 кН и осевую нагрузку 10 кН, соотношение:
Осевое / радиальное соотношение нагрузки = 10/90 = 0,111 или 11,1%
Поскольку 11,1% находится в пределах безопасного предела (обычно ниже 15–20%), этот подшипник может считаться подходящим - применяются другие условия, такие как смазка и выравнивание, правильно рассмотрены.
Альтернативы для лучшей поддержки осевой нагрузки
Если осевые нагрузки в вашей системе являются значительными, может быть разумно рассмотреть альтернативные типы подшипников, которые предлагают выделенную осевую поддержку. Вот несколько:
| тип |
нагрузки с радиальной нагрузкой типа подшипника |
осевой |
Типичный применение |
| Конические роликовые подшипники |
Высокий |
Высокий |
Автомобильные центры, коробки передач |
| Упорные шариковые подшипники |
Низкий |
Очень высоко |
Применения с низкой скоростью осевой нагрузки |
| Угловые контактные подшипники |
Умеренный |
Умеренный высокий |
Насосы, машины |
Эта таблица подчеркивает, почему Цилиндрические роликовые подшипники часто выбираются для применения радиальной доминантной нагрузки. Для истинной осевой поддержки конические или угловые контактные подшипники часто лучше подходят.
Заключение
Цилиндрические роликовые подшипники , хотя и исключительны для радиальных нагрузок, имеют ограниченные возможности , когда речь идет о осевых силах. Такие типы, как NJ и NUP, обеспечивают некоторую гибкость, но их осевые оценки нагрузки по своей природе ниже. Для инженеров и дизайнеров важно понять эти пределы и выбрать соответствующий тип подшипника на основе фактических потребностей применения.
Тщательно анализируя требования к нагрузке, консультируя техническую документацию и, учитывая ограничения проектирования, вы можете безопасно использовать цилиндрические роликовые подшипники в приложениях с участием света до умеренных осевых сил. Однако, когда доминируют осевые нагрузки, переход на специализированные типы подшипников не только рекомендуется-это необходимо для долгосрочной надежности и эффективности.
