Опубликовано: · Обновлено:
Для чего нужны упорные подшипники и как их выбирать?
Упорные подшипники передают осевое усилие. Сравниваем шариковые и роликовые конструкции, одинарное и двойное действие и требования к установке.
Упорный подшипник нужен для передачи осевой силы от вращающейся детали в корпус. Его выбирают по направлению и величине этой силы, скорости, жёсткости и условиям смазывания. Обычный упорный шариковый подшипник не предназначен для восприятия радиальной нагрузки: поперечное положение вала должна обеспечивать другая подходящая опора. У отдельных роликовых упорных конструкций возможности отличаются.
Как осевая сила проходит через опору
В простом упорном шариковом подшипнике шарики с сепаратором находятся между двумя кольцами с дорожками. Одно кольцо связано с валом, другое опирается на корпус. При рабочей осевой нагрузке кольца прижимаются через шарики, и сила передаётся вдоль оси. Такие кольца также называют валовым и корпусным; их функции нельзя назначать по случайному положению деталей на столе.
Например, винт подъёмного механизма может передавать на опору усилие вдоль собственной оси. Упорная часть поддерживает эту силу, а радиальные опоры направляют винт. Вес вертикального ротора также создаёт осевую нагрузку, но для выбора нужно учитывать дополнительные рабочие силы, пуски, торможения и возможный подъём ротора, а не только его массу.
Одинарное и двойное действие
Подшипник одинарного действия воспринимает осевую силу одного направления. При изменении направления силы такой подшипник сам по себе не обеспечивает требуемую функцию. В конструкции двойного действия предусмотрены две группы контактов для противоположных направлений нагрузки. Конкретную компоновку и закрепление проверяют по чертежу выбранного изделия.
«Одинарный» не означает, что подшипник можно установить любой стороной и получить одинаковый результат. Валовые и корпусные посадочные поверхности, размеры колец и направление упора имеют значение. При ремонте полезно сохранить схему исходного узла, обозначения деталей и порядок их расположения, а затем сверить его с документацией.
Шариковые и роликовые упорные конструкции
| Тип | Основная задача | Особенность проверки |
|---|---|---|
| Упорный шариковый | Осевая нагрузка в предусмотренном направлении или направлениях | Радиальную нагрузку обычное исполнение не воспринимает |
| Упорный цилиндрический роликовый | Значительная осевая нагрузка и осевая жёсткость | Требуются подходящие опорные поверхности и проверка скоростных условий |
| Упорный игольчатый | Передача осевой силы при ограниченном осевом пространстве | Для работы без отдельных колец сопряжённые поверхности должны быть подготовлены как дорожки |
| Упорный сферический роликовый | Большая осевая нагрузка с возможностью самоустановки | Может воспринимать некоторую радиальную силу одновременно с осевой при установленных ограничениях |
Слово «упорный» объединяет назначение, а не все свойства. Нельзя перенести допустимую радиальную составляющую сферического роликового исполнения на обычный упорный шариковый. Также наличие сферической посадочной поверхности у отдельных шариковых вариантов не делает их эквивалентом самоустанавливающегося сферического роликового типа.
Почему важны минимальная нагрузка и скорость
Для устойчивого качения изготовитель может задавать необходимую минимальную осевую нагрузку. При слишком слабом прижатии тела качения способны проскальзывать, особенно в неблагоприятных скоростных режимах. Поэтому заведомо большой подшипник «с огромным запасом» не всегда полезен. Условия минимальной нагрузки и способ её обеспечения берут из документации конкретного исполнения.
Допустимую скорость также проверяют отдельно. Контактное трение, движение тел качения и смазывание ограничивают разные конструкции по-разному. Фраза «упорные работают только медленно» слишком груба, но и перенос скорости обычного радиального шарикового подшипника на упорный тип необоснован. Нужны каталожные значения и оценка реального теплового режима.
Последовательность выбора
- Определите осевую силу для всех режимов и выясните, может ли она менять направление.
- Отдельно найдите радиальные силы и назначьте опору, которая их воспринимает.
- Уточните скорость, допустимое осевое перемещение и требования к жёсткости.
- Проверьте долговечность, статические условия и минимальную нагрузку выбранного типа.
- Согласуйте смазывание, защиту, точность и жёсткость опорных поверхностей.
Перекос и прогиб основания могут нарушить распределение усилия по окружности. Если корпусное кольцо опирается на деформируемую тонкую поверхность, высокая каталожная грузоподъёмность не исправит слабое основание. Важны полная поддержка колец, перпендикулярность упорных поверхностей и способ осевого закрепления по чертежу узла.
Частые вопросы
Можно поставить упорный подшипник вместо радиального, если совпал диаметр?
Нет. У них разные функции, схема передачи силы и посадочные поверхности. Нужно заново проверить всю опору и радиальное направление вала.
Подшипник двойного действия воспринимает радиальную силу?
Само двойное действие означает два направления осевой силы. Оно не добавляет обычному упорному шариковому подшипнику радиальную грузоподъёмность.
Нужно ли дополнительно прижимать кольца пружиной?
Только когда это предусмотрено расчётом и документацией узла для обеспечения нужной нагрузки. Универсального усилия пружины или правила затяжки нет.
Первичные источники
NSK — Thrust Ball Bearings; NTN — конструкции и характеристики упорных подшипников.
Продолжить изучение
- Что такое радиальная и осевая нагрузка на подшипник?
- Как работают радиально-упорные подшипники и угол контакта?
- Когда подшипнику нужна масляная, а когда пластичная смазка?
- Как установить подшипник без повреждения колец и дорожек?
Как разобраться в подшипниках? Учебник от основ до заказа
Предыдущий урок: Как работают радиально-упорные подшипники и угол контакта?. Следующий урок: Чем отличаются цилиндрические подшипники N, NU, NJ и NUP?.