дуплексированные подшипники что это
Предварительный натяг в опорах и дуплексация подшипников качения
1. Предварительный натяг в опорах с подшипниками качения
Зазоры в подшипниках и упругие деформации его деталей при работе под действием нагрузки вызывают осевые и радиальные вибрации вала, которые в ряде машин и механизмов недопустимы. Жесткость опор на подшипниках качения может быть значительно повышена при создании предварительного натяга. В обычных подшипниках относительное осевое смещение колец под действием осевой нагрузки слагается из свободного перемещения в пределах имеющейся в подшипнике осевой игры, а также от упругой деформации рабочих поверхностей в местах контакта тел качения с дорожками качения. Сущность предварительного натяга заключается в том, что пара подшипников получает предварительную осевую нагрузку, которая ликвидирует осевую игру в комплекте, создавая начальную упругую деформацию в местах контакта рабочих поверхностей колец с телами качения. Если затем к подшипнику приложить рабочую осевую нагрузку, то относительное перемещение его колец вследствие дополнительной деформации рабочих поверхностей будет значительно меньше, чем до создания предварительного натяга.
Предварительный натяг вызывает одинаковую деформацию в обоих подшипниках, а вал на участке установки пары подшипников испытывает растяжение от нагрузки Ао (рис. 1, а).
Рис. 1. Опора на подшипниках с предварительным натягом до (а) и после (б) приложения рабочей осевой нагрузки А
После приложения рабочей осевой нагрузки А увеличивается нагружение подшипника 1 (рис. 1, б) и уменьшается нагружение подшипника 2, а растягивающее усилие на валу уменьшается на величину Т. В результате давление на шарики подшипника 2 составит Ао–Т, а давление на шарики подшипника 1 будет А+Ао–Т. По мере увеличения осевой рабочей нагрузки А при определенном соотношении сил подшипник 2 и вал будут полностью разгружены от усилия, а подшипник 1 будет находиться только под действием внешней осевой нагрузки А.
Предварительный натяг увеличивает внутреннее трение в подшипниках (особенно конических), однако под действием рабочей нагрузки создание предварительного натяга на внутреннее трение практически не влияет.
По мере износа тел и дорожек качения в процессе эксплуатации предварительный натяг будет уменьшаться, и если не принять соответствующие меры, то в подшипнике образуется осевая игра на величину зазора. Для сохранения в подшипниковых узлах предварительного натяга в процессе эксплуатации, предусматривают в них компенсирующие устройства, поддерживающие предварительный натяг на постоянном уровне, что сохраняет работоспособность механизма (шлифовального шпинделя станка).
Минимальный предварительный натяг для радиально-упорных подшипников:
где Fr – радиальная нагрузка на подшипник, Н; Fa – осевая нагрузка, Н; α° – угол контакта.
Знак «+» относится к подшипнику, воспринимающему действующую осевую нагрузку; знак «–» – к подшипнику, который под действием внешней осевой нагрузки разгружается от усилий предварительного натяга. Усилие предварительного натяга А0min выбирают по наибольшему из двух полученных значений.
Предварительный натяг подшипников обычно заключается в принудительном смещении одного из колец подшипника в осевом направлении относительно другого кольца на величину, соответствующую требуемому предварительному натягу. Это достигается приложением постоянной предварительной нагрузки.
С предварительным натягом устанавливают подшипники шариковые радиальные, радиально-упорные, роликовые конические, а также подшипники с короткими цилиндрическими роликами типа 3182000, монтируемые на конусную шейку вала с натягом, способным вызвать расширение внутреннего кольца и полностью ликвидировать в подшипнике радиальный зазор.
Основные методы выполнения предварительного натяга у радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников: при помощи прокладок или втулок разной длины (рис. 2, а), путем осевого сжатия друг с другом наружных и внутренних колец; с помощью пружин, опирающихся на кольцо подшипника (рис. 2, б); регулирующей гайкой (рис. 2, а), доведенной до соприкосновения с кольцом подшипника и затем завернутой на заранее установленный угол, исходя из требуемого осевого смещения кольца, или крышкой. Сборка должна быть выполнена с учетом компенсации погрешностей колец подшипников.
Рис. 2. Создание предварительного натяга с помощью: а – втулок различной длины; б – пружин
Подшипники, работающие с предварительным натягом, должны быть тщательно подобраны попарно, с минимальной разницей допусков на ширину колец и отклонениями от параллельности торцовых поверхностей, а также с минимальными значениями радиального биения посадочных цилиндрических поверхностей и осевого биения торцов, т.е. должна быть произведена их дуплексация.
2. Дуплексация подшипников
Дуплексация подшипников – подбор комплекта шариковых радиально-упорных подшипников по параллельности беговой дорожки и торцов, доработка по точности посадочных поверхностей деталей, их соединяющих, для выбора зазоров (рис. 3).
Рис. 3. Дуплексация подшипников: а – определением размера внутреннего кольца; б – определением размера наружного кольца
Точность сопрягаемых с подшипниками деталей должна соответствовать указанной в чертежах точности подшипников, применяемых в сборочной единице. Например, цилиндричность и конусность отверстия шариковых радиально-упорных подшипников для внутришлифовального шпинделя станка, параллельность беговой дорожки и торцов, радиальное биение и параллельность торцов подшипников – не более 0,5 мкм. Допуск точности шариков по размеру и форме – не более 0,125 мкм. Разброс угла контакта шариков с дорожками качения – не более 1-2° у пары подшипников.
При дуплексированной установке этой пары подшипников необходимо обеспечить точность шеек шпинделя и посадочных отверстий в корпусе под подшипники: круглость – 0,5-2 мкм, овальность – 1-3 мкм, радиальное биение относительно оси – 1-2 мкм, несоосность отверстий под подшипники в корпусе – 2 мкм на длине 400 мм, шероховатость поверхности – Ra=0,025-0,1 мкм. В зависимости от радиального размера подшипников величина осевого усилия, которым обеспечивается предварительный натяг подшипников, может изменяться от 30 до 60 кГ.
Дуплексация подшипников
Дуплексация подшипников подразумевает принудительное смещение наружного или внутреннего кольца по оси и создание предварительного натяга внутри подшипника.
Для сохранения натяга величина постоянной предварительной нагрузки должна быть больше, чем рабочая нагрузка при эксплуатации.
Предварительный натяг создается с использованием:
Подшипники с заданным предварительным натягом для комплектации тщательно подбираются. Натяг получается после сборки подшипника, стягивания пары. Подшипники в парах должны иметь минимальную разницу допуска на параллельность торцевых поверхностей, посадочные поверхности, ширину колец.
Комплект при дуплексации подшипников обязательно поставляется в одной упаковке. Изделия из разных пар не взаимозаменяемы. На лицевой стороне подшипника отмечается линией участок с радиальным биением кольца, имеющим максимальную величину. Взаимное положение подшипников при спаривании, изготовленных в России, отмечается стрелочками (они смотрят друг на друга). В импортных подшипниках линии имеют V-образную форму. Стрелочки и линии указываются на наружной поверхности спаренного комплекта.
На опорные поверхности подшипники монтируются в парах так, чтобы участки с наибольшим радиальным биением колец, были параллельны оси вала.
Схемы дуплексации подшипников
Дуплексирование подшипников может иметь разную схему комплектации, это влияет на работу механизмов. Она зависит от требований, которые предъявляются к действующей нагрузке и жесткости. Различают схемы комплектации «О», «Х» и «Т». Они отличаются расположением оси подшипника и линии нагрузки.
В схеме «О» — линии расходятся, что создает повышенную устойчивость на изгиб в разных направлениях. В схеме «Х» — линии сходятся к осям подшипников, дуплексирование подшипников обеспечивает большую устойчивость и жесткость. В схеме «Т» — линии параллельны друг другу, это обеспечивает повышенную устойчивость к изгибу в одном направлении. Наиболее часто используется схема комплектации «О» и « Тендем ».
Дуплексирование подшипников по схеме «тандем» («Т») используется с целью увеличения грузоподъемности узла. При этом сохраняются небольшие типоразмеры подшипника. Они используются для высокоскоростных шпинделей. Подшипники в комплекте подбираются с созданием предварительного натяга, чтобы усилие при работе распределялось между двумя подшипниками в комплектах равномерно.
Дуплексирование подшипников по схеме «О» — обычно делают для улучшения фиксации вала от нежелательных осевых смещений. Обычно дуплексирование делается для передних подшипников.
Преимущества использования дуплексации подшипников
Дуплексирование подшипников используется в наиболее ответственных подшипниковых узлах оборудования. Оно способствуют улучшению характеристик, например, для обеспечения соответствия критериям высокоточного станкостроения.
Дуплексация подшипников имеет основные достоинства:
Если при эксплуатации агрегатов предъявляются высокие требования к точной работе механизмов, то лучше использовать дуплексные комплекты, в которых нагрузка на подшипники распределяется равномерно.
Радиально-упорные шариковые подшипники
Радиально-упорные шарикоподшипники имеют дорожки качения на внутреннем и наружном кольцах, смещённые относительно друг друга вдоль оси подшипника. Такая конструкция позволяет подшипнику воспринимать комбинированные нагрузки, то есть нагрузки, действующие в радиальном и осевом направлениях. Подшипник радиально упорный может выдерживать только осевую нагрузку и работать с высокими скоростями.
Осевая грузоподъёмность радиально-упорного шарикоподшипника возрастает с увеличением угла контакта. Угол контакта — это угол между линией, соединяющей точки контакта шарика с дорожками качения, по которым нагрузка передаётся от одной дорожки качения на другую, и линией, перпендикулярной оси подшипника (рис. 1).
Рис.1 Угол контакта
На рис. 2 представлены наиболее распространёнными типами радиально-упорных шарикоподшипников являются:
Рис.2 Типы радиально-упорных шариковых подшипников
Дуплексом называется комплект из двух сдвоенных подшипников, равномерно воспринимающих нагрузку и способных работать как один подшипник. Каждая пара таких подшипников имеет свой уникальный номер, указанный вместе со стрелочками, показывающими направление дуплексации, на внешнем кольце (рис.3). Каждый подшипник из комплекта может применяться как одинарный, но два одинарных подшипника, не сдуплексированных, в качестве дуплексных использовать нельзя. Высокоточные дуплексные подшипники используются, например, в шпинделях металлорежущих станков.
Рис.3 Дуплексированный подшипник
Подшипники, скомплектованные из двух радиально-упорных подшипников с одинаковыми углами контакта имеют три варианта схемы комплектации (дуплексации) (рис.4). Это схема «О» (пример: 236208), схема «Х» (пример: 336317) и схема «Т» («тандем»; пример: 466311). При схеме «О» линии действия нагрузки пересекают осевую линию в двух сравнительно отдаленных точках. При схеме «Х» точки пересечения линий действия нагрузки и осевой линии находятся вблизи друг друга (иногда – линии действия нагрузки пересекаются до достижения линии оси). При схеме «Т» (тандем) линии действия нагрузки параллельны друг другу.
Подшипники дуплекс
Если на первый план выходит точная работа механизмов, лучший вариант — выбрать дуплекс. Это комплект, в который входит пара подшипников. Они выполняют одну функцию и принимают равномерную нагрузку.
Особенности и применение
Дуплексный комплекс работает как один одинарный шарикоподшипник радиально-упорного типа. На внешнее кольцо детали нанесена маркировка с уникальным номером по ГОСТ, а также стрелки, позволяющие определить направление дупликации.
Подшипник дуплекс обладает двумя характерными особенностями:
Дуплексы находят применение в тех сферах, где возникает необходимость обеспечить повышенный уровень жесткости и максимальную точность узлов рабочего механизма. Изделия этого типа устанавливают во вращающемся оборудовании, обрабатывающих устройствах, шпинделях промышленных станков.
Преимущества использования дуплексов
Установка дуплексного комплекта подшипников позволяет решить следующие задачи:
Таким образом, применение дуплексов дает возможность увеличить интервал выполнения ремонта промышленных механизмов, добиться их более эффективной, безопасной и длительной эксплуатации.
Особенности подбора дуплексных подшипников
При выборе комплекта-дуплекса главную роль играет схема комплектации. Она бывает таких видов:
От правильного выбора дуплексного комплекта зависит эффективность эксплуатации механизма. Компания Newpodshipnik предлагает исключительно сертифицированную продукцию, отвечающую заявленным характеристикам, а наши специалисты окажут квалифицированную помощь в вопросе подбора комплекта в соответствии с требованиями заказчика и рабочими параметрами оборудования.
Комплекты подшипников дуплекс: для чего нужны, схемы установки
Комплекты подшипников дуплекс используют при необходимости обеспечить высокий уровень жесткости и точности узлов различных механизмов.
Дуплекс представляют собой комплекты подшипников, в которые входят две детали, выполняющие одну функцию, нагрузка на которые распространяется равномерно. Внешнее кольцо таких элементов маркируют номером, кроме того, на него наносят стрелочки, по которым можно определить направление дупликации. Любая из входящих в комплект деталей может быть использована как одинарная, однако те же изделия, но не с дуплексированные, нельзя применять в качестве дуплексных.
Должны быть соблюдены следующие условия:
— с высокой точностью расположены оси вращения втулок;
— учтена возможность сближения колец для достижения необходимого натяга деталей.
Комплектуют устройства при условии, если минимальными являются такие значения, как:
— показания биения втулок.
Дуплексные подшипники используют во вращающихся высокоточных механизмах, в обрабатывающем оборудовании и в шпинделях станков. Их применение позволяет решить следующие задачи:
— уменьшить разрушительный для станков эффект вибрации;
— повысить точность, с которой выполняются вращения;
— предотвратить вероятность возникновения неисправностей по причине биений узла;
— повысить характеристики жесткости опор.
Изготовление таких изделий требует применения исключительно радиально-упорных подшипников, особенность которых состоит в наличии на кольцах дорожек качения. Конструктивные особенности позволяют детали выдерживать длительное время нагрузки в двух направлениях, что обеспечивает отсутствие аварий и продолжительность срока эксплуатации устройства. Подобные приспособления могут функционировать без сбоев и длительное время даже при условии того, что скорость работы механизмов будет очень высокой.
Допускается использование комплектующих следующих типов:
— однорядных, направление действий которых одно;
— контактирующих в четырех точках.
Возможно несколько вариантов комплектации:
использование схемы 0 предусматривает, что осевая линия пересекается линиями нагрузки в 2 точках, намного отдаленных друг от друга. Дупликация изделий позволяет получить детали для использования в шпинделях, поскольку данные устройства без повреждений воспринимают все виды нагрузок. При компоновке шпинделей дуплекс устанавливают на место переднего подшипника;
— схема Х предполагает близкое расположение участков, в которых линии действия нагрузок и осевые линии пересекаются;
— применение схемы Т предусматривает параллельность воздействия линий нагрузок.
Она может быть следующих видов:
— установка универсальная. Используют схемы Т, Х или 0.Такие подшипники по примеру (Подшипник шариковый радиально-упорный Т-436105 Е)вы можете посмотреть и приобрести здесь Дуплекс этого типа отличается взаимозаменяемостью элементов. Указатель направления в виде стрелки отсутствует;
— установка группами. В данном случае детали устанавливают по 3-4 штуки. При необходимости выполнения посадки с высокой точностью используют радиально-упорные подшипники с одним рядом;
— спаренные комплекты. Используют схемы Х либо 0.
Особенности использования дуплексов с учетом схемы установки.
При этом следует брать во внимание такие моменты:
— использование типа установки по схеме 0 позволяет изделию воспринимать без напряжения усилия, передаваемые в обоих направлениях, при этом такая конструкция отличается при работе высоким уровнем устойчивости на изгиб. Особенность комплекта этого типа состоит в том, что всю нагрузку воспринимает одна деталь;
— при применении схемы установки Х характерной особенностью является то, что усилия передаются в обоих направлениях. Во время функционирования узла всю нагрузку воспринимает один из элементов, по причине чего в отношении изгиба отмечается меньшая устойчивость;
— при использовании схемы установки Т или «тандем» восприятие осевых усилий идет в одном направлении. Для такого дуплекса характерна повышенная устойчивость.
Заменить подшипники деталями из различных пар невозможно.
Обозначение технических данных.
Комплекты дуплекс маркируют следующим образом:
— после него справа указывают букву У, затем идут одна\две цифры (количество деталей с нагрузкой в одну сторону и при необходимости их количество с линией действия в другую сторону).
Правильный выбор комплекта обязателен для эффективного использования оборудования. Важнейшим условием долговечности техники является приобретение запчастей для нее у надежного поставщика, предлагающего сертифицированный товар, характеристики которого отвечают заявленным параметрам и удовлетворяют имеющиеся у заказчика требования.