Осевые подшипниковые узлы в Санкт-Петербурге

Об осевых подшипниковых узлах

Осевые подшипниковые узлы - это корпусные опоры вращающегося вала, для которых при подборе необходимо учитывать нагрузку, действующую вдоль его оси. В зависимости от конструкции установленного подшипника узел может воспринимать радиальные и осевые усилия в определенном соотношении.

Для таких опор могут использоваться различные подшипниковые узлы. Выбирать их необходимо по конструкции подшипника, диаметру вала, монтажной геометрии и фактическому сочетанию действующих нагрузок.

Что такое осевая нагрузка

Нагрузка на подшипниковую опору может иметь несколько составляющих. Их направление относительно оси вращения определяет характер работы подшипника и требования к его конструкции.

• Радиальная нагрузка действует поперек оси вала.
• Осевая нагрузка направлена вдоль оси и стремится сместить вал относительно опоры.
• Комбинированная нагрузка возникает при одновременном действии радиальной и осевой составляющих.

Если в механизме присутствует осевое усилие, недостаточно проверить только общую грузоподъемность подшипника. Необходимо определить допустимую осевую составляющую и ее сочетание с радиальной нагрузкой.

Конструкция корпусного подшипникового узла

Подшипниковый узел состоит из корпуса и установленного в нем подшипника. Корпус обеспечивает монтаж опоры на оборудование, а подшипник определяет характер воспринимаемых нагрузок и условия вращения вала.

• Корпус передает нагрузки от подшипника на раму, станину или другую несущую конструкцию.
• Вставной подшипник обеспечивает вращение вала и воспринимает нагрузки в пределах своей конструкции.
• Элементы фиксации удерживают внутреннее кольцо относительно вала.
• Уплотнения, если они предусмотрены, ограничивают попадание загрязнений в рабочую зону.
• Смазочный узел может использоваться в обслуживаемых исполнениях для подачи смазки.

Как подшипник воспринимает осевое усилие

Способность корпусной опоры работать при осевой нагрузке определяется геометрией дорожек качения, типом тел качения и способом фиксации колец. Поэтому два внешне похожих блока могут иметь различную допустимую осевую нагрузку.

Для некоторых вставных подшипников осевая составляющая допустима только в определенном соотношении с радиальной. Если осевая нагрузка становится основной или значительной, может потребоваться подшипник другой конструкции либо отдельная упорная опора.

Направление осевой нагрузки

При подборе важно учитывать не только величину осевого усилия, но и направление его действия. В зависимости от конструкции подшипник может по-разному воспринимать нагрузку в одном или обоих направлениях.

• Постоянное направление характерно для механизмов, где вал нагружен вдоль оси преимущественно в одну сторону.
• Реверсивное усилие возникает при изменении направления работы механизма.
• Переменная осевая нагрузка требует учета наиболее неблагоприятного рабочего режима.

При наличии реверса необходимо убедиться, что схема фиксации вала и конструкция подшипниковых опор рассчитаны на передачу осевых сил в требуемых направлениях.

Фиксирующая и свободная опоры вала

В механизмах с несколькими подшипниковыми опорами важно определить, какая из них задает осевое положение вала. Жесткая фиксация в осевом направлении сразу в нескольких точках может создавать дополнительные нагрузки при температурных деформациях и погрешностях монтажа.

• Фиксирующая опора задает положение вала вдоль оси и воспринимает предусмотренное конструкцией осевое усилие.
• Свободная опора поддерживает вал, но допускает необходимое осевое перемещение в рамках выбранной схемы установки.

Тип корпуса и осевая нагрузка

Форма корпуса определяет способ установки подшипниковой опоры, но сама по себе не характеризует ее способность воспринимать осевое усилие. Подшипники с похожей внутренней конструкцией могут устанавливаться в корпусах разной формы.

• Корпуса на лапах устанавливаются основанием на монтажную поверхность.
• Фланцевые корпуса крепятся к плоскости вокруг оси вала.
• Натяжные корпуса применяются там, где положение опоры должно регулироваться.

При выборе корпуса необходимо проверить его прочность, крепежную схему и направление передачи нагрузки на основание. Это особенно важно, если осевое усилие создает дополнительную нагрузку на корпус и крепеж.

Фиксация подшипника на валу

Осевое усилие должно передаваться не только через внутреннюю конструкцию подшипника, но и через его соединение с валом. Поэтому способ фиксации внутреннего кольца имеет значение для всей опорной схемы.

• Установочные винты применяются в некоторых вставных подшипниках для фиксации внутреннего кольца.
• Эксцентриковое кольцо используется в отдельных конструкциях корпусных узлов.
• Закрепительная втулка применяется с соответствующими подшипниками с коническим отверстием.

Выбранный способ фиксации должен соответствовать валу, нагрузке и требованиям конкретного подшипникового узла. Совпадения одного внутреннего диаметра недостаточно.

Самоустановка и осевая нагрузка

В некоторых корпусных блоках наружная поверхность вставного подшипника выполнена сферической и сопрягается с соответствующей посадкой корпуса. Такая конструкция позволяет компенсировать небольшой угловой перекос.

Самоустанавливающаяся способность не увеличивает автоматически допустимую осевую нагрузку. Более того, значительная несоосность может изменять распределение нагрузок и должна оставаться в пределах допуска конкретного узла.

Какие нагрузки необходимо учитывать

Для корректного выбора нужно определить полную нагрузочную схему опоры, а не только максимальное осевое усилие.

• Радиальная сила определяется массой, натяжением передач и другими поперечными воздействиями.
• Осевая сила может возникать от винтовых передач, наклонных зубьев, рабочих органов или других элементов механизма.
• Динамические нагрузки появляются при разгоне, торможении, ударах и реверсе.
• Температурные воздействия могут изменять положение вала и нагрузку на фиксирующие опоры.

Расчет должен учитывать одновременное действие этих факторов и способ распределения нагрузок между несколькими опорами.

Где применяются осевые подшипниковые узлы

Корпусные опоры с учетом осевой составляющей применяются в механизмах, где вращающийся вал испытывает не только поперечные, но и продольные усилия.

• приводные и промежуточные валы;
• конвейерные и транспортирующие механизмы;
• вентиляторное и технологическое оборудование;
• станочные и машиностроительные узлы;
• другие механизмы, в которых конструкция привода создает усилие вдоль оси вращения.

Как подобрать подшипниковый узел при осевой нагрузке

Подбор начинается с расчета действующих сил и определения функции конкретной опоры в механизме. После этого проверяются подшипник, способ его фиксации и монтажная геометрия корпуса.

• Диаметр вала. Должен соответствовать посадочной схеме подшипника.
• Радиальная нагрузка. Определяется для конкретной опоры с учетом всей схемы вала.
• Осевая нагрузка. Учитываются величина, направление и возможный реверс.
• Конструкция подшипника. Должна допускать требуемое сочетание радиальных и осевых сил.
• Функция опоры. Необходимо определить, фиксирует ли она вал в осевом направлении.
• Способ фиксации на валу. Проверяется как часть пути передачи осевой нагрузки.
• Тип корпуса. Выбирается по монтажной схеме оборудования.
• Присоединительные размеры. Проверяются высота оси, габариты и крепежная геометрия.
• Частота вращения и смазка. Учитываются совместно с нагрузкой и температурным режимом.

Подбор при замене существующего узла

При ремонте желательно использовать полную маркировку установленного блока и подшипника. Если обозначение неизвестно, необходимо определить параметры всего опорного узла.

• измерьте диаметр вала;
• определите тип установленного подшипника;
• проверьте способ фиксации внутреннего кольца;
• определите радиальную и осевую составляющие нагрузки;
• снимите габариты корпуса и крепежные размеры;
• проверьте функцию второй опоры и общую схему осевой фиксации вала.

Монтаж и эксплуатация

Осевые нагрузки делают особенно важным правильное взаимное положение опор и корректную фиксацию подшипника на валу. Монтаж не должен создавать дополнительных усилий, не предусмотренных расчетной схемой.

• корпуса устанавливают на подготовленные и жесткие монтажные поверхности;
• несколько опор одного вала выставляют без принудительного перекоса;
• осевую фиксацию выполняют в соответствии с принятой схемой опирания;
• не следует жестко фиксировать обе стороны вала без конструктивного обоснования;
• состояние уплотнений и смазки контролируют с учетом режима эксплуатации;
• при работе отслеживают температуру, шум, вибрацию и изменение осевого или радиального люфта.