Роликовые игольчатые подшипники SKF

Роликовые игольчатые подшипники SKF: конструкция, типы, применение и монтаж

Роликовые игольчатые подшипники SKF представляют собой подшипники качения с цилиндрическими роликами, длина которых значительно превышает их диаметр. Эти ролики, называемые иглами, характеризуются малым диаметром и обеспечивают высокую грузоподъемность при минимальных радиальных габаритах. Основное преимущество конструкции — возможность создания компактных и легких узлов при значительной нагрузочной способности. Подшипники данного типа предназначены преимущественно для восприятия радиальных нагрузок, хотя некоторые разновидности способны выдерживать ограниченные осевые нагрузки.

Конструктивные особенности и материалы

Базовый состав игольчатого подшипника включает наружное кольцо, комплект игольчатых роликов и сепаратор, удерживающий ролики. Внутреннее кольцо часто отсутствует, его функцию выполняет поверхность вала, которая должна быть закалена и отшлифована до высокой чистоты. Это позволяет минимизировать поперечное сечение узла. SKF производит игольчатые подшипники в нескольких исполнениях: с сепаратором (для высоких скоростей), без сепаратора (максимальное количество роликов, высокая грузоподъемность, но ограниченная скорость) и с закрытым торцом (встроенное уплотнение).

Материалы и технологии производства являются ключевыми для долговечности. Ролики и кольца изготавливаются из подшипниковых сталей, проходящих сквозную закалку для достижения высокой и однородной твердости. Сепараторы могут быть штампованными из стали или массивными, обработанными механически из латуни, полиамида или стали. Для работы в условиях загрязнения или недостаточной смазки SKF предлагает подшипники с роликами из высокопрочной нержавеющей стали или со специальными покрытиями, такими как NoWear, повышающими износостойкость и срок службы в условиях граничной смазки.

Основные типы и серии игольчатых подшипников SKF

Номенклатура SKF охватывает широкий спектр конструкций для различных условий работы.

• Радиальные игольчатые подшипники (серии NA, NK, HK, BK): Классические конструкции. Серии NA и NK — подшипники с наружным кольцом, различающиеся толщиной стенок. Серии HK (с открытыми торцами) и BK (с одним закрытым торцом) — подшипники без внутреннего кольца (снабжены).
• Игольчатые подшипники с закрытым торцом (серии BA, BAM, Y): Оснащены уплотнениями из синтетического каучука или стальными штампованными крышками. Предназначены для предварительно смазанных применений, защищены от попадания загрязнений, часто не требуют обслуживания.
• Игольчатые роликовые подшипники с витыми наружными кольцами (серии DR, D): Наружное кольцо изготовлено из листовой стали, что обеспечивает высокую упругость и компенсацию несоосностей или деформаций посадочного места. Отличаются малым весом и экономичностью.
• Сдвоенные игольчатые подшипники (серии NAB, NABM): Два подшипника, смонтированные в общем наружном кольце. Обеспечивают повышенную радиальную жесткость и точность позиционирования, воспринимают небольшие опрокидывающие моменты.
• Игольчатые роликовые подшипники для шатунов: Специализированные подшипники для кривошипно-шатунных механизмов, например, в компрессорах. Имеют сложную геометрию и рассчитаны на экстремальные циклические нагрузки.

Таблица: Сравнение основных серий игольчатых подшипников SKF

Серия	Конструкция	Внутреннее кольцо	Уплотнение	Типичные области применения
HK, BK	Открытая, без сепаратора или с сепаратором	Отсутствует (требуется закаленный вал)	Нет (HK) / Стальная крышка (BK)	Коробки передач, муфты, сельхозтехника
NA, NK	С наружным кольцом, с сепаратором	Отсутствует (требуется закаленный вал)	Нет	Редукторы, электродвигатели, промышленные насосы
BA, BAM	С наружным кольцом и уплотнением	Отсутствует	Синтетический каучук (BAM- с двух сторон)	Электродвигатели малой мощности, бытовая техника, предварительно смазанные узлы
DR, D	С витым наружным кольцом	Отсутствует	Нет	Трансмиссии, сцепления, узлы с посадкой с натягом в корпус
Y	С наружным кольцом и штампованной крышкой	Отсутствует	Стальная штампованная крышка	Низкоскоростные шарнирные соединения, педальные узлы

Критерии выбора и инженерные расчеты

Выбор конкретного типа игольчатого подшипника осуществляется на основе анализа рабочих условий.

• Нагрузка: Определяется величина и направление (радиальная, комбинированная). Для ударных нагрузок необходим запас по динамической грузоподъемности.
• Скорость вращения: Подшипники с сепаратором допускают более высокие скорости, чем полнотелые (без сепаратора). Необходимо сверяться с предельными скоростями, указанными в каталогах SKF.
• Требования к пространству: Игольчатые подшипники часто выбирают именно из-за ограничений по радиальному размеру.
• Условия смазки и окружающая среда: При наличии загрязнений или затрудненном обслуживании предпочтение отдается подшипникам с уплотнениями (BA, BAM) или специальным исполнениям.
• Точность и жесткость: Для точного позиционирования вала требуются подшипники с сепаратором и высоким классом точности. Сдвоенные подшипники повышают жесткость узла.

Расчет срока службы (номинальная долговечность L10) выполняется по стандартной методике на основе динамической грузоподъемности подшипника и эквивалентной динамической нагрузки. Для вала, выполняющего роль беговой дорожки, критическое значение имеет твердость (не менее 58 HRC) и чистота поверхности (шлифовка).

Монтаж, демонтаж и смазка

Правильный монтаж критически важен для реализации заявленных характеристик подшипника.

• Подготовка вала: Вал должен иметь требуемую твердость, шероховатость поверхности Ra ≤ 0,2 мкм для подшипников с сепаратором и ≤ 0,4 мкм для полнотелых. Необходимо обеспечить плавный переход в зоне галтели.
• Посадки: Наружное кольцо обычно устанавливается в корпус с небольшим натягом (посадка H6 или H7). Посадка на вал (или внутреннее кольцо, если оно есть) — переходная или с небольшим натягом (k6). Для витых подшипников (серия DR) корпусное отверстие должно иметь посадку H6 или H7 для обеспечения надежного крепления.
• Технология монтажа: Запрессовка должна производиться с приложением усилия непосредственно к тому кольцу, которое устанавливается с натягом. Ударные нагрузки недопустимы. Для монтажа на вал рекомендуется использовать оправку, воздействующую на торцевую поверхность наружного кольца через монтажную втулку.
• Смазка: Тип и интервал смазки зависят от скорости, температуры и нагрузки. Для высокоскоростных применений подходят масла с хорошей прокачиваемостью. Для низких скоростей и высоких нагрузок — пластичные консистентные смазки на литиевой или комплексной литиевой основе. Подшипники с уплотнениями поставляются предварительно смазанными консистентной смазкой, рассчитанной на весь срок службы узла в определенных условиях.

Применение в энергетике и смежных отраслях

В энергетическом секторе игольчатые подшипники SKF находят применение в узлах, где сочетаются высокие радиальные нагрузки и ограниченное монтажное пространство.

• Редукторы и мультипликаторы: В ступенях редукторов ветроэнергетических установок, в редукторах привода насосов и вентиляторов на ТЭЦ и АЭС.
• Электродвигатели: В качестве опор ротора в компактных электродвигателях средней мощности, особенно в мотор-редукторах.
• Турбомашины: В вспомогательных механизмах, системах регулирования клапанов турбин.
• Насосное оборудование: В циркуляционных, питательных и других типах насосов, где требуется высокая надежность и долговечность.
• Приводы задвижек и регулирующей арматуры: В редукторных блоках, преобразующих вращение электропривода в линейное перемещение штока.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается подшипник серии NA от серии NK?

Основное отличие — в толщине и конструкции наружного кольца. Подшипники серии NK имеют более массивное и толстое наружное кольцо по сравнению с серией NA. Это обеспечивает серии NK более высокую радиальную грузоподъемность и жесткость, но и несколько большие радиальные габариты при одинаковом внутреннем диаметре.

Можно ли использовать игольчатый подшипник без внутреннего кольца на незакаленном валу?

Нет, это категорически не рекомендуется и приведет к катастрофически быстрому износу. Поверхность вала, выполняющая роль беговой дорожки, должна быть закалена до твердости не менее 58 HRC и отшлифована. В противном случае ролики будут внедряться в материал вала, вызывая пластическую деформацию и разрушение как вала, так и подшипника.

Какой тип смазки предпочтительнее для игольчатых подшипников в высокоскоростном редукторе?

Для высокоскоростных применений, как правило, предпочтительна циркуляционная жидкая смазка (масло). Она обеспечивает лучший отвод тепла и более эффективный подвод смазочного материала в зону контакта. Конкретную марку масла (вязкость, класс) следует выбирать в соответствии с рекомендациями SKF, учитывая фактическую скорость (dn-значение), температуру и нагрузку.

Подшипники BA и BAM являются необслуживаемыми?

Да, подшипники серий BA (с одним уплотнением) и BAM (с двумя уплотнениями) поставляются предварительно заполненными консистентной смазкой и рассчитаны на работу в течение всего срока службы без повторного смазывания. Однако это справедливо для условий, указанных в каталоге (определенные диапазоны температур, скоростей, нагрузок). В экстремальных условиях срок службы смазки может сократиться.

Как правильно монтировать игольчатый подшипник без внутреннего кольца на вал?

Ключевое правило: усилие запрессовки должно прикладываться к наружному кольцу, но НЕ через ролики. Стандартная методика предполагает использование монтажной оправки, которая упирается в торец наружного кольца. Если подшипник устанавливается в корпус, а затем насаживается на вал, то запрессовывать нужно корпус, а не вал. Ни в коем случае нельзя передавать ударную нагрузку на ролики, это приведет к образованию вмятин на беговых дорожках.

В чем преимущество витых подшипников (серия DR)?

Подшипники с витым наружным кольцом компенсируют небольшие несоосности и деформации корпуса благодаря упругости своего кольца. Они обеспечивают равномерное распределение нагрузки по длине роликов даже при неидеальной геометрии посадочного места. Кроме того, они легче и, как правило, экономичнее массивных подшипников, а их посадка в корпус с натягом обеспечивает надежное крепление без проворачивания.