Роликовые цилиндрические подшипники FAG
Роликовые цилиндрические подшипники FAG: конструкция, типы, применение и монтаж
Роликовые цилиндрические подшипники FAG представляют собой подшипники качения, в которых основная нагрузка передается через цилиндрические ролики, установленные между дорожками качения колец. Их ключевая особенность — способность воспринимать исключительно высокие радиальные нагрузки при минимальном трении. Осевая грузоподъемность у большинства типов отсутствует или ограничена, что определяет их применение в узлах с чисто радиальным или с преобладающим радиальным нагружением. Продукция FAG, как части концерна Schaeffler Group, отличается высочайшей точностью изготовления, стабильностью геометрии, использованием специальных сталей и оптимизированной геометрией контактных поверхностей, что обеспечивает длительный срок службы и надежность в ответственных применениях.
Конструктивные особенности и принцип работы
Конструкция цилиндрического роликоподшипника включает наружное и внутреннее кольца, сепаратор и набор роликов. Дорожки качения на кольцах выполнены в виде плоских или слегка бочкообразных поверхностей, ограниченных бортами. Ролики — цилиндрические, с возможной модификацией профиля (логарифмический профиль) для снижения краевых напряжений. Сепаратор, изготавливаемый из стали, латуни или полиамида, центрируется по роликам и обеспечивает их равномерное распределение и правильное направление. Основное разделение типов связано с наличием и расположением бортов на кольцах, что определяет возможность разъема подшипника и его осевую фиксацию.
Классификация и типоразмеры цилиндрических подшипников FAG
Классификация FAG следует международным стандартам ISO и DIN, но включает и собственные разработки. Основные серии обозначаются буквенно-цифровыми кодами, где заложена информация о конструкции, размерах и классе точности.
Основные серии по конструкции (примеры):
- N, NU (типы 10, 12): Подшипники с двумя бортами на наружном кольце (N) или на внутреннем кольце (NU). Не воспринимают осевые нагрузки, но позволяют осевое смещение одного из колец относительно другого (NU — внутреннего кольца, N — наружного), что критически важно для компенсации тепловых расширений валов в энергетических агрегатах.
- NJ, NF (типы 22, 23): Имеют борта на обоих кольцах с одной стороны (NJ — два борта на наружном и один на внутреннем, NF — наоборот). Способны воспринимать ограниченные односторонние осевые нагрузки, фиксируя вал или корпус в одном направлении.
- NUP, NH (типы 92, 93): Конструкции, способные к фиксации вала в обоих осевых направлениях. Включают стопорное кольцо (NUP) или комбинацию колец (NH).
- HJ (тип 74) Двухрядные подшипники с коническим отверстием и разъемным внутренним кольцом, предназначенные для тяжелейших радиальных нагрузок, например, в опорах роторов турбогенераторов.
- Оптимизированный логарифмический профиль роликов: Исключает концентрацию напряжений на краях ролика, увеличивая ресурс.
- Термообработка по технологии FAG Durero: Обеспечивает стабильную твердость сердцевины и поверхности, повышая стойкость к усталости и ударным нагрузкам.
- Прецизионная обработка поверхностей: Минимальные допуски формы и шероховатости для снижения вибрации и шума.
- Сепараторы: Штампованные стальные (серия E), массивные латунные (серия M) или полиамидные (серия T) в зависимости от скорости, нагрузки и условий смазки.
- Турбогенераторы и паровые турбины: Двухрядные цилиндрические подшипники (серия HJ) используются в коренных опорах роторов. Их способность к самоустановке и высочайшая несущая способность обеспечивают стабильное положение ротора при тепловых деформациях.
- Крупные электродвигатели и генераторы: Типы NU и NJ применяются в качестве плавающих и фиксирующих опор. Они эффективно воспринимают магнитные силы и вес ротора.
- Редукторы приводов насосов и вентиляторов: Подшипники серий NJ, NUP устанавливаются в зубчатых передачах, где требуются высокая точность и жесткость.
- Насосное оборудование: В центробежных насосах используются высокоточные подшипники, часто в паре с упорными подшипниками.
Таблица 1: Сравнение основных типов цилиндрических подшипников FAG
| Тип подшипника (пример обозначения FAG) | Конструкция бортов | Осевая фиксация | Возможность осевого смещения | Типовое применение в энергетике |
|---|---|---|---|---|
| NU 10.. E | Два борта на наружном кольце | Нет | Внутреннего кольца относительно наружного | Опоры электродвигателей, турбин (плавающая опора) |
| NJ 2.. E | Два борта на наружном, один на внутреннем | В одном направлении | Ограничено | Опоры с односторонней фиксацией вала |
| NUP 3.. E | Стопорное кольцо и борта | В обоих направлениях | Нет | Фиксирующие опоры редукторов, насосов |
| HJ 4.. | Двухрядный, разъемное внутреннее кольцо, коническое отверстие | Да (чепосадочную втулку) | Нет | Коренные опоры роторов турбогенераторов, тяжелых электромашин |
Материалы, технологии и обозначения
FAG использует для производства подшипников специальные подшипниковые стали, такие как 100Cr6 (SAE 52100), а для особо нагруженных или высокоскоростных применений — стали, легированные ванадием и молибденом. Для работы в агрессивных средах предлагаются исполнения из нержавеющей стали. Ключевые технологические преимущества включают:
Обозначение подшипника FAG, например, NU 1016 E.M1.C3, расшифровывается следующим образом: NU — тип; 10 — серия ширины; 16 — размерный ряд (диаметр отверстия 16*5=80 мм); E — оптимизированная конструкция с усиленным сепаратором; M1 — латунный сепаратор; C3 — радиальный зазор больше нормального.
Применение в энергетической отрасли
Цилиндрические подшипники FAG являются критически важными компонентами в энергомашиностроении благодаря высокой радиальной грузоподъемности и точности вращения.
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж определяет ресурс подшипника. Для цилиндрических подшипников с коническим отверстием (серия HJ) обязательна посадка на коническую втулку с контролем натяга. Для подшипников с цилиндрическим отверстием применяются методы горячей посадки (нагрев до 80-120°C) или прессования с использованием специальных оправок, исключающих передачу усилия через сепаратор и ролики. Смазка — минеральными или синтетическими маслами, либо консистентными смазками в зависимости от скорости, температуры и условий эксплуатации. В энергетике преобладает циркуляционная система маслоснабжения. Техническое обслуживание включает регулярный мониторинг вибрации, температуры подшипникового узла и контроль чистоты смазочного материала.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие между типами NU и NJ?
NU-тип имеет два борта на наружном кольце и не имеет бортов на внутреннем, что позволяет внутреннему кольцу с валом свободно смещаться в осевом направлении. NJ-тип имеет два борта на наружном и один борт на внутреннем кольце, что позволяет фиксировать вал в одном осевом направлении, но не допускает свободного осевого смещения в противоположную сторону.
Можно ли использовать цилиндрический подшипник в качестве упорного?
Нет, стандартные однорядные цилиндрические роликоподшипники (NU, N) не предназначены для восприятия осевых нагрузок. Их применение в условиях осевого нагружения приведет к преждевременному выходу из строя. Для комбинированных нагрузок следует применять другие типы подшипников или комбинацию радиального и упорного подшипников.
Что означает символ «E» в обозначении подшипника FAG (например, NU 216 E)?
Символ «E» указывает на оптимизированную внутреннюю конструкцию подшипника, которая включает усиленный сепаратор (чаще всего штампованный стальной) и увеличенное количество роликов меньшего диаметра. Это повышает радиальную грузоподъемность подшипника при сохранении или даже уменьшении его габаритных размеров.
Как правильно выбрать радиальный зазор (C2, CN, C3, C4) для подшипника в электродвигателе?
Выбор зависит от условий посадки, разности температур колец и требуемой точности вращения. Для большинства электродвигателей с нормальными режимами работы, где внутреннее кольцо нагревается сильнее наружного, стандартно применяется группа зазора C3. Это предотвращает опасный предварительный натяг из-за теплового расширения. Для прецизионных шпинделей или особых условий необходимы детальные расчеты.
Почему в опорах роторов турбогенераторов часто применяют именно двухрядные цилиндрические подшипники с коническим отверстием?
Двухрядная конструкция обеспечивает максимальную радиальную грузоподъемность и жесткость. Коническое отверстие позволяет точно регулировать посадочный натяг с помощью осевого позиционирования распорной втулки, что критически важно для обеспечения правильного контакта в зацеплении шестерен и балансировки ротора. Такая конструкция также допускает незначительные перекосы, снижая чувствительность к деформациям станины.
Заключение
Роликовые цилиндрические подшипники FAG являются высокотехнологичными, надежными и специализированными компонентами, играющими ключевую роль в обеспечении работоспособности энергетического оборудования. Правильный выбор типа (NU, NJ, NUP, HJ), исполнения, класса точности и зазора, а также строгое соблюдение правил монтажа и эксплуатации являются обязательными условиями для достижения проектного ресурса и безотказной работы турбин, генераторов, электродвигателей и вспомогательных механизмов. Широкий сортамент и инженерная поддержка со стороны Schaeffler Group позволяют оптимально решать задачи как при проектировании новых агрегатов, так и при модернизации и ремонте существующих.