Игольчатые подшипники INA

Добавлено 30.10.2025

Игольчатые подшипники INA: конструкция, типы, применение и монтаж в электротехнике и энергетике

Игольчатые подшипники качения, производимые под брендом INA (входящим в группу Schaeffler), представляют собой класс подшипниковых узлов, характеризующихся использованием цилиндрических роликов с большим отношением длины к диаметру (иголок) в качестве тел качения. Отсутствие внутреннего кольца в базовой конструкции, малая радиальная высота и значительная грузоподъемность на единицу объема делают их ключевым компонентом в проектировании компактных и высоконагруженных узлов, что особенно актуально для энергетического и электротехнического оборудования.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основой игольчатого подшипника является комплект закаленных и шлифованных игольчатых роликов, удерживаемых сепаратором. В наиболее распространенном исполнении (игольчатый подшипник без внутреннего кольца) ролики катятся непосредственно по закаленной и шлифованной поверхности вала, которая выполняет роль беговой дорожки. Это требует высокой твердости (не менее 58 HRC) и низкой шероховатости поверхности вала. Применение внутреннего кольца (надеваемого на вал) оправдано при невозможности обеспечения требуемых параметров на самом валу или для упрощения сборки/разборки. Наружное кольцо может отсутствовать в случае, если посадочное отверстие в корпусе соответствует требованиям к твердости и шероховатости. Конструкция сепаратора, обычно изготавливаемого из штампованной стали, полиамида или латуни, обеспечивает точное направление и равномерное распределение роликов.

Классификация и типы игольчатых подшипников INA

Программа производства INA охватывает все основные разновидности игольчатых подшипников, каждая из которых решает специфические инженерные задачи.

Игольчатые подшипники без внутреннего кольца (тип RNA, NK, NKI и др.): Наиболее компактный вариант. Требуют закалки и шлифовки посадочной поверхности вала. Используются в зубчатых передачах, муфтах, узлах с ограниченными радиальными габаритами.
Игольчатые подшипники с внутренним кольцом (тип IR, NA, NKIS и др.): Упрощают монтаж и позволяют использовать валы из обычных сталей. Внутреннее кольцо имеет высокую твердость и монтируется на вал с натягом.
Закрытые игольчатые подшипники (тип HK, BK): Оснащены штампованными защитными крышками, удерживающими пластичную смазку и защищающими от попадания загрязнений. Применяются в узлах, где повторная смазка затруднена или не требуется.
Игольчатые роликовые комплекты (игольчатые клетки, тип K, KB, KZK): Представляют собой сепаратор с роликами без колец. Обеспечивают максимальную компактность. Требуют обработки вала и корпуса как беговых дорожек.
Игольчатые подшипники с упорным буртиком (тип AXK): Комбинированные подшипники, воспринимающие не только радиальные, но и односторонние осевые нагрузки. Критически важны для фиксации валов в осевом направлении в компактных узлах.
Сферические игольчатые подшипники (тип SL, SLI): Игольчатые ролики расположены под углом, что позволяет подшипнику компенсировать несоосность вала и корпуса. Применяются в шарнирных соединениях, например, в крестовых шарнирах карданных валов.

Материалы, смазка и уплотнения

Ролики и кольца изготавливаются из подшипниковых сталей (например, 100Cr6), подвергаемых сквозной закалке до высокой твердости. Сепараторы изготавливаются из штампованной листовой стали (массовые серии), полиамида 6.6 (уменьшенный вес, хорошие ходовые свойства) или механически обработанной латуни (для высоких скоростей и температур). Стандартной начальной смазкой для большинства подшипников INA является консистентная смазка на литиевом мыле. Для специальных условий (высокие/низкие температуры, пищевая промышленность, вакуум) применяются смазки на основе синтетических масел или твердых смазочных материалов (дисульфид молибдена, графит). Закрытые исполнения (с металлическими или пластиковыми крышками) обеспечивают защиту от загрязнений и удержание смазки, но не являются абсолютно герметичными.

Применение в энергетике и электротехнической продукции

Игольчатые подшипники INA находят широкое применение в узлах оборудования, где сочетание высокой радиальной нагрузки, ограниченного монтажного пространства и умеренных скоростей вращения является определяющим фактором.

Электродвигатели и генераторы: Установка на концах валов роторов (особенно в компактных конструкциях), подшипники опор вспомогательных устройств (вентиляторы охлаждения).
Редукторы и зубчатые передачи: Опоры промежуточных валов, шестерен планетарных передач, где радиальные габариты критически малы. Игольчатые роликовые комплекты часто используются непосредственно между шестернями и корпусом редуктора.
Коммутационная аппаратура (выключатели, разъединители): Опоры поворотных валов механизмов привода. Высокая надежность и стойкость к знакопеременным нагрузкам.
Турбомашины и вспомогательное оборудование: Опоры валов насосов, компрессоров, небольших турбин, где требуется высокая радиальная грузоподъемность.
Муфты механические: Ключевой элемент крестовых шарниров карданных валов (сферические игольчатые подшипники), обеспечивающий передачу крутящего момента при переменных углах.
Силовые трансформаторы: В системах регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) – опоры валов механизмов переключения ответвлений.

Расчет и выбор подшипника. Таблица ключевых параметров

Основными критериями выбора являются статическая (C₀) и динамическая (C) грузоподъемность, предельная частота вращения, требования к посадочным поверхностям и монтажное пространство. Динамическая грузоподъемность C определяет ресурс подшипника при циклических нагрузках. Статическая C₀ – допустимую нагрузку в неподвижном состоянии или при очень медленном вращении. Расчет ведется по стандартам ISO 281. Для игольчатых подшипников без внутреннего кольца критически важно соблюдение требований к твердости и шероховатости вала.

**Сравнительные характеристики типов игольчатых подшипников INA (пример для диаметра вала ~30 мм)**
Тип подшипника	Пример обозначения	Динамическая грузоподъемность C, кН	Статическая грузоподъемность C₀, кН	Предельная частота, об/мин	Особенность применения
Без внутр. кольца	NK30/20	40.5	66.0	11000	Макс. компактность, требует закалки вала
С внутр. кольцом	NA4904	31.0	48.0	13000	Упрощенный монтаж на обычный вал
Закрытый	HK3020	28.1	41.0	9500	Предварительная смазка, защита от загрязнений
С упорным буртиком	AXK3047	Радиальная: 19.0 Осевая: 39.5	Радиальная: 31.5 Осевая: 110	6000	Восприятие комбинированных нагрузок

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж определяет долговечность игольчатого подшипника. Для подшипников без внутреннего кольца вал должен иметь твердость 58-64 HRC, шероховатость поверхности Ra ≤ 0,2 мкм и отклонение от круглости не более IT4/2. Монтаж осуществляется запрессовкой сепаратора с роликами на вал с помощью монтажной оправки, исключающей перекос. Запрещено передавать усилие прессования через ролики. Подшипники с внутренним кольцом монтируются на вал с натягом, наружное кольцо – в корпус обычно с небольшим зазором. Смазка должна быть совместима с заводской, а ее количество и периодичность пополнения регламентированы условиями работы (нагрузка, скорость, температура, окружающая среда). В закрытых исполнениях смазка закладывается на весь срок службы узла. В процессе эксплуатации необходим мониторинг вибрации, шума и температуры подшипникового узла.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное преимущество игольчатого подшипника перед шариковым радиальным?

Основное преимущество – значительно более высокая радиальная грузоподъемность при одинаковом наружном диаметре и ширине. Это достигается за счет увеличенной площади контакта роликов с дорожками качения. Игольчатый подшипник является оптимальным решением для узлов с преобладающей радиальной нагрузкой и жесткими ограничениями по радиальным габаритам.

Когда обязательно нужно использовать внутреннее кольцо?

Внутреннее кольцо необходимо, если материал или термообработка вала не позволяют достичь требуемой твердости (58 HRC и выше), если поверхность вала не может быть отшлифована до низкой шероховатости, или если требуется упростить сборку/разборку узла (например, при частых ремонтах). Также внутреннее кольцо используется при работе на очень высоких скоростях для улучшения условий качения.

Можно ли использовать игольчатый подшипник для восприятия осевых нагрузок?

Стандартные радиальные игольчатые подшипники не предназначены для восприятия осевых нагрузок. Для комбинированного нагружения существуют специальные типы: игольчатые подшипники с упорным буртиком (AXK) воспринимают радиальную и одностороннюю осевую нагрузку; также возможна комбинация радиального игольчатого подшипника с отдельным упорным шарикоподшипником.

Как правильно подготовить посадочную поверхность вала для подшипника без внутреннего кольца?

Поверхность вала должна быть закалена на глубину, достаточную для восприятия рабочих нагрузок (рекомендуется сквозная закалка или цементация), до твердости 58-64 HRC. После термообработки обязательна шлифовка. Допуск по диаметру соответствует h6 или h7, шероховатость Ra ≤ 0,2 мкм (0,1 мкм для высокоскоростных применений). Галтели должны иметь радиус, меньший радиуса закругления роликов.

Чем отличается игольчатый роликовый комплект (клетка) от игольчатого подшипника?

Игольчатый роликовый комплект (тип K, KB) – это сепаратор с роликами, но без каких-либо колец. Он является наиболее компактным решением, но требует, чтобы и вал, и отверстие в корпусе были закалены и отшлифованы для работы в качестве беговых дорожек. Игольчатый подшипник обычно поставляется хотя бы с одним кольцом (наружным или внутренним), что упрощает требования к одной из посадочных поверхностей.

Каковы типичные причины выхода из строя игольчатых подшипников?

Задиры и выкрашивание рабочей поверхности: Недостаточная или неправильная смазка, перегрузка, попадание абразивных частиц.
Пластическая деформация дорожек качения: Чрезмерная статическая нагрузка, удары при монтаже.
Усталостное выкрашивание: Естественный износ после длительной работы под нагрузкой, но может быть ускорен перекосом, вибрациями, загрязнением.
Поломка сепаратора: Неправильный монтаж (удар по сепаратору), экстремальные центробежные силы на высоких скоростях, химическая несовместимость материала сепаратора со смазкой или средой.

Заключение

Игольчатые подшипники INA являются высокоспециализированным и незаменимым решением для инженерных задач, где на первый план выходят требования к высокой радиальной грузоподъемности в условиях минимального монтажного пространства. Широкий типоразмерный ряд, разнообразие конструктивных исполнений (с кольцами и без, открытые и закрытые, комбинированные) и строгий контроль качества позволяют интегрировать их в ответственные узлы энергетического и электротехнического оборудования. Успешная эксплуатация напрямую зависит от корректного выбора типа подшипника, точного соблюдения технологических требований к посадочным поверхностям и качественного монтажа. Понимание конструктивных особенностей и условий работы каждого типа подшипника INA позволяет проектировщикам и сервисным инженерам оптимизировать надежность, стоимость и габариты агрегатов.

Игольчатые подшипники INA