Подшипники радиально-упорные INA
Подшипники радиально-упорные INA: конструкция, типы, применение и монтаж
Радиально-упорные подшипники качения являются ключевым компонентом в механизмах, где одновременно присутствуют значительные радиальные и осевые нагрузки, а также предъявляются высокие требования к точности вращения и жесткости узла. Продукция немецкого концерна Schaeffler Group под брендом INA представляет собой эталон инженерной мысли в данной категории, предлагая широкий спектр конструктивных исполнений для самых требовательных отраслей, включая энергетику, тяжелое машиностроение, станкостроение и транспорт.
Принцип действия и ключевые особенности
Радиально-упорные подшипники INA спроектированы таким образом, что линии контакта тел качения (шариков или роликов) с дорожками качения наружного и внутреннего колец пересекаются в одной точке на оси подшипника. Этот угол контакта (α) является определяющим параметром. Чем больше угол контакта, тем выше способность подшипника воспринимать осевые нагрузки, но несколько снижается его радиальная грузоподъемность. Подшипники данного типа требуют точной регулировки зазора (преднатяга) при установке и, как правило, используются в паре, устанавливаемой встречно или попарно, для восприятия осевых нагрузок в обоих направлениях.
Основные типы радиально-упорных подшипников INA
1. Радиально-упорные шарикоподшипники
Наиболее распространенный тип, характеризующийся высокой скоростью вращения, низким моментом трения и точностью. INA предлагает несколько серий:
- Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники (серия B70..-C, B72..-C): Могут воспринимать осевые нагрузки только в одном направлении. Для работы требуют противодействия со стороны второго, такого же подшипника, установленного с другой стороны вала. Поставляются с различными углами контакта (например, 40°).
- Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники: Компактное решение, объединяющее две однорядных обоймы в одном корпусе. Обеспечивают жесткую опору вала и восприятие двухсторонних осевых нагрузок. Не требуют регулировки при монтаже, так как внутренний зазор устанавливается на заводе.
- Четырехточечные подшипники INA (серия QJ): Особый тип подшипников с раздельным внутренним кольцом и сферической поверхностью на наружном кольце. Обладают двумя точками контакта каждого шарика, что позволяет воспринимать очень высокие осевые нагрузки в обоих направлениях, а также комбинированные нагрузки. Широко применяются в шпинделях.
- Радиально-упорные конические роликоподшипники (серия T7, TDI, TNA): Классическое и самое распространенное решение для тяжелонагруженных опор. Конические ролики и дорожки качения расположены под углом к оси вращения. Наружное и внутреннее кольца (вместе с сепаратором и роликами) поставляются отдельно и монтируются независимо. Требуют точной регулировки зазора. INA предлагает как стандартные серии, так и исполнения для специфических применений (например, подшипники шпинделей).
- Роликоподшипники с коническими роликами двухрядные (серия TDO): Представляют собой два однорядных конических подшипника, собранных в единый узел. Воспринимают радиальные и двухсторонние осевые нагрузки. Регулировка зазора выполняется на заводе.
- Стали: Высокоочищенную подшипниковую сталь (100Cr6), а также стали для специальных применений, например, нитрированную сталь (например, марка Cronidur 30) для повышенной коррозионной стойкости и износостойкости.
- Смазка: Подшипники могут поставляться как без смазки (для последующего монтажа в централизованную систему), так и с заводской консистентной смазкой. Выбор смазки (например, на основе литиевого мыла или полимочевины) зависит от температурного диапазона, скорости и условий работы.
- Уплотнения: Доступны исполнения с металлическими защитными шайбами, контактными (резиновыми) и лабиринтными уплотнениями для защиты от попадания загрязнений и удержания смазки.
- Электродвигатели и генераторы: Опоры валов роторов средних и крупных машин, где требуется высокая точность и долговечность. Чаще применяются шариковые радиально-упорные или четырехточечные подшипники.
- Редукторы и турбины: Конические роликоподшипники INA используются в тяжелонагруженных редукторах ветроэнергетических установок, в опорах валов паровых и газовых турбин.
- Насосное оборудование: В химических, питательных и циркуляционных насосах, где помимо нагрузок присутствуют вибрации и агрессивные среды.
- Оборудование для передачи и распределения энергии: В регулировочных механизмах, поворотных устройствах.
- Подготовку посадочных мест: Обеспечение требуемых полей допусков (вал – j5, js5; корпус – H6, K6) и шероховатости поверхности.
- Метод запрессовки: Монтаж должен осуществляться с приложением усилия только к тому кольцу, которое имеет натяг (обычно вращающееся кольцо). Используются специальные оправки.
- Регулировка осевого зазора/натяга: Для однорядных конических и шариковых радиально-упорных подшипников, установленных парой, обязательна регулировка. Она осуществляется путем осевого смещения одного кольца относительно другого (с помощью регулировочных гаек, шайб или прокладок) с последующим контролем момента проворачивания или величины осевого люфта.
- Смазка: Использование рекомендованной смазки в правильном количестве. Переполнение смазкой так же вредно, как и ее недостаток, так как ведет к перегреву.
- Контроль температуры и вибрации в эксплуатации: Регулярный мониторинг позволяет выявить проблемы на ранней стадии (неправильная регулировка, износ, недостаток смазки).
2. Радиально-упорные роликоподшипники
Применяются в узлах с экстремально высокими радиальными и осевыми нагрузками при умеренных и низких скоростях вращения.
Материалы, смазка и уплотнения
Для обеспечения надежности в различных условиях эксплуатации INA использует:
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Таблица: Сравнительные характеристики основных серий
| Тип подшипника | Серия INA (пример) | Нагрузка | Скорость | Требование к регулировке | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Однорядный шариковый радиально-упорный | B7214-C-T-P4S | Радиальная + односторонняя осевая | Очень высокая | Обязательна | Шпиндели, прецизионные опоры |
| Четырехточечный шариковый | QJ314-MPA | Высокая осевая в двух направлениях, радиальная | Высокая | Требуется | Шпиндели токарных станков, роторы |
| Однорядный конический роликовый | T7FC055 | Очень высокая радиальная и односторонняя осевая | Средняя | Обязательна | Редукторы, колесные пары, тяжелые опоры |
| Двухрядный конический роликовый | TDO80AX | Очень высокая радиальная и двухсторонняя осевая | Средняя | Не требуется (заводская) | Центрирующие опоры валов, главные опоры |
Монтаж, регулировка и обслуживание
Правильный монтаж радиально-упорных подшипников INA критически важен для их долговечности. Процесс включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие между радиально-упорным шарикоподшипником и коническим роликоподшипником INA?
Шариковые радиально-упорные подшипники предназначены для высоких скоростей и умеренных нагрузок, обладают низким моментом трения. Конические роликоподшипники рассчитаны на очень высокие радиальные и ударные нагрузки при средних и низких скоростях, но создают большее трение и требуют более тщательного обслуживания.
Как правильно выбрать схему установки (расположение) двух однорядных радиально-упорных подшипников?
Существует две основные схемы: «враспор» (X-образная) и «вразвал» (O-образная). В схеме «враспор» линии действия осевых нагрузок сходятся, она обеспечивает большую жесткость и устойчивость вала к изгибу. В схеме «вразвал» линии расходятся, что делает узел менее чувствительным к перекосам вала. Выбор зависит от условий работы и требований к жесткости узла.
Что такое класс точности подшипника INA и как он влияет на применение?
Класс точности (P0, P6, P5, P4, P2 по ISO) определяет допуски на геометрические параметры (биение, соосность). Для стандартных электродвигателей часто достаточно P0 или P6. Для высокоскоростных шпинделей, прецизионных станков и точных редукторов требуются классы P4 и выше, которые обеспечивают минимальную вибрацию и нагрев.
Можно ли заменить смазку, заложенную на заводе INA, на другую?
Это допустимо только после полной очистки подшипника от старой смазки и при условии совместимости новой смазки с материалом сепаратора и уплотнений. Смешивание несовместимых смазок (например, литиевой и полимочевинной) приводит к их деградации и выходу подшипника из строя. Рекомендуется использовать смазки, указанные в технической документации Schaeffler.
Как определить причину повышенного шума или нагрева в узле с радиально-упорным подшипником INA?
Шум и нагрев – основные индикаторы проблем. Постоянный гул часто указывает на чрезмерный натяг или недостаток смазки. Вибрация и прерывистый шум – на повреждение дорожек качения или загрязнение. Локальный нагрев может быть вызван излишним натягом, общий перегрев – переполнением смазкой или ее неправильным типом. Необходим анализ условий монтажа и эксплуатации.
Каковы признаки правильной регулировки осевого зазора в паре конических роликоподшипников?
После регулировки и фиксации (затяжки контргайки) вал должен вращаться свободно, без заеданий, но без ощутимого осевого люфта. Наиболее точный метод – контроль момента проворачивания подшипника с помощью динамометрического ключа или измерение осевого люфта индикатором часового типа. Значения должны соответствовать данным, приведенным в каталоге INA для конкретного типоразмера и условий нагружения.