Подшипниковые узлы. Виды и применения
Подшипниковый узел – это конструкционный элемент, состоящий из корпуса, внутри которого находится подшипник качения с уплотнением и смазкой. Используется в составе различной промышленной, сельскохозяйственной техники, станков, установок. С его помощью обеспечивается опора и фиксация вращающегося вала в осевом и радиальном направлении.
Из чего состоят подшипниковые узлы?
Подшипниковый узел – это многокомпонентная конструкция, в состав которой входят следующие элементы:
- подшипники – обеспечивают свободное вращение вала с минимальным трением и износом; могут применяться шариковые, роликовые, игольчатые, конические роликовые, сферические и другие типы подшипников;
- корпус – формирует посадочное место для подшипника и удерживает его там; может иметь различную геометрическую форму (квадрат, цилиндр, прямоугольник), производится из металла, пластика, композитных материалов;
- вал – вращающейся элемент в виде металлической оси, которая крепится с помощью подшипниковых узлов; детали и элементы крепления – обеспечивают фиксацию подшипников в корпусе, вала на подшипниках и самого узла на оборудовании;
- уплотнительные элементы – предотвращают попадание пыли, влаги и других загрязнений в подшипниковый узел, обеспечивают его герметизацию;
- устройства подвода смазки – предназначены для подачи масла в подшипниковый узел; имеют исполнение в виде маслёнок, фитингов для подключения к централизованной системе смазки;
- крепёж – гайки, болты, шпильки, шайбы, обеспечивающие фиксацию всех элементов подшипникового узла.
Виды подшипниковых узлов
В зависимости от решаемых технических задач и условий эксплуатации могут применяться различные виды подшипниковых узлов. Рассмотрим их разновидности, особенности и возможности применения.
По подшипнику
Существует два вида подшипниковых узлов – скольжения и качения.
На базе подшипников скольжения
В этом случае применяются элементы, состоящие из корпуса, внутри которого расположена втулка и смазывающее устройство. Трение происходит между сопряжёнными поверхностями, имеющими зазор для подачи смазки. Такие подшипниковые узлы отличаются простой конструкцией и низкой стоимостью. Они предназначены для применения в составе слабонагруженных узлов и механизмов, работающих на низких скоростях.
На базе элементов качения
В узлах устанавливаются подшипники с телами качения в виде шариков или роликов. Они снижают уровень трения, позволяя валу свободно вращаться на высоких скоростях. Предназначены для применения в составе высоконагруженных узлов и механизмов, которые совершают вращательные движения с высокой частотой. Подшипники качения более долговечны, они меньше греются в процессе работы, могут применяться в механизмах, где требуется высокая точность вращения.
Для фиксации подшипникового узла на валу используется запорное устройство. Оно может иметь одно из двух исполнений:
- винтовое зажимное устройство – для фиксации вала используются два винта;
- эксцентриковое запорное кольцо – фиксация вала осуществляется поворотом кольца в определённое положение, чтобы создать усилие, перпендикулярное оси вала.
Оба типа запорных механизмов обеспечивают скользящую посадку для валов с обычным качеством шлифования.
По материалу корпуса
Корпус подшипниковых узлов может изготавливаться из различных металлических сплавов и полимерных материалов.
- Чугунные – самые распространённые корпуса подшипниковых узлов. Отличаются высокой прочностью, износоустойчивостью, доступной стоимостью. Детали с таким корпусом подходят для широкого спектра применений в составе промышленной и сельскохозяйственной техники.
- Полимерные – для изготовления корпусов используются различные виды удароустойчивого пластика. Подшипниковые узлы получаются лёгкими, малошумными в работе, устойчивыми к коррозии. Они могут использоваться в слабонагруженных механизмах, которые работают в условиях ограниченного интервала температур.
- Штампованные – корпуса производятся из листовой стали методом штамповки. Подшипниковые узлы имеют относительно небольшой вес и габариты, они устойчивы к высоким нагрузкам. Могут использоваться в средненагруженных механизмах сельскохозяйственной техники, автомобилей, различных производственных установок.
- Нержавеющие – коррозиеустойчивые корпуса для применения в условиях агрессивной среды и широкого интервала температур. Отличаются высокой стойкостью к коррозии, прочностью, возможностью стабильной работы в условиях высоких и низких температур. Часто используются в составе оборудования для пищевой, химической и фармацевтической отрасли.
- Высокотемпературные – для производства корпусов применяются специальные композитные материалы, способные выдерживать большие температуры. Изделия отличаются высокой прочностью, хорошей износоустойчивостью и жаропрочностью. Такие подшипниковые узлы используются в конструкции высокотемпературных печей, сушильных камер, обогревательных установок.
По типу исполнения
Подшипниковые узлы имеют различное конструкционное исполнение. Рассмотрим основные типы этих устройств, их особенности и возможность применения.
Фланцевые
В корпусе есть опорная поверхность, перпендикулярная к оси вращения. Она используется для фланцевого присоединения. Согласно чертежам подшипниковых узлов этого типа, монтажная поверхность может быть круглой, квадратной, ромбовидной с несколькими монтажными отверстиями. Вал крепится с помощью зажимной втулки, кольца с эксцентриком, винтов. Корпус обеспечивает высокую точность позиционирования узла и подходит для средненагруженных механизмов.
Двухопорные
Это сдвоенные корпуса, позволяющие устанавливать по два подшипника. Они обеспечивают высокую устойчивость и жёсткость вала, подходят для высоких нагрузок. Их применяют в составе прессов, прокатных станов, другого высоконагруженного оборудования.
Стационарные корпусные подшипники на лапах
В корпусе предусмотрены монтажные лапы для крепления к поверхности оборудования. Узлы имеют простую и надёжную конструкцию, в которой отсутствуют возможности их регулировки. Устройства предназначены для малонагруженных механизмов с низкими вибрационными нагрузками. Могут устанавливаться на конвейерах, промышленных вентиляторах, маломощных установках.
Натяжные
Такие корпуса позволяют совершать регулировку подшипникового узла. Их применяют в составе техники, где используется цепные и ременные передачи. Корпуса имеют две направляющих, которые позволяют смещать узел и фиксировать его в необходимом положении.
Узлы типа Y
Эти корпуса имеют по два подшипника, расположенных под небольшим углом друг к другу. Такое конструкционное решение позволяет компенсировать возможные перекосы вала. Такие подшипниковые узлы применяют в составе оборудования горнодобывающей и металлургической отраслей.
Подвесные
Крепление таких корпусов осуществляется с помощью скоб, шпилек. Также возможно исполнение, когда вращение передаётся без фиксации корпуса к другим элементам конструкции техники. Например, подвесные подшипники карданной передачи автомобилей.
| Опорный | Фланцевый | Натяжной | Подвесной | |||||||||||
| Корпус | NSK | P | PA | PL | PH | PW | F | FC | FL | FB | FA | T | HA | |
| FKL | S | U | V | F | G | N | T | |||||||
| SKF | SY(J) | SYF | SYFJ | FY(J) | FYC | FYT | TU | |||||||
| FAG | SG | FG56 | FG16 | |||||||||||
| INA | ASE | SHE | CF/CJ | FE | CFT/CJT | |||||||||
| NTN | P | F | FC | FL | T | |||||||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|||
| Узел с подшипником UC | UCP 2XX, UCP 3XX |
UCPA 2XX, UCPA 3XX |
UCPL 2XX, UCPL 3XX |
UCPH 2XX, UCPH 3XX |
UCPW 2XX, UCPW 3XX |
UCF 2XX, UCF 3XX |
UCFC 2XX |
UCFL 2XX, UCFL 3XX |
UCFB 2XX |
UCFA 2XX |
UCT 2XX, UCT 3XX |
UCHA 2XX |
||
Виды конструкций подшипниковых узлов
Рассмотрим классификацию узлов по конструкционному исполнению их корпусов.
Цельные неразборные
Корпус представляет собой монолитный элемент, внутри которого находится однорядный подшипник с уплотнением. К валу такие узлы крепятся с помощью винтов, зажимных втулок и эксцентриковых колец. Такие подшипниковые узлы имеют небольшие размеры и отличаются высокой несущей способностью.
Разъёмные конструкции
Корпуса состоят из двух элементов, соединяющихся в плоскости, пересекающей ось вращения вала. Они удерживают двухрядные самоустанавливающиеся подшипники, которые способны выдерживать большие рабочие нагрузки. Крепление таких корпусных узлов осуществляется аналогично устройствам с цельными корпусами.
Применение подшипниковых узлов
Благодаря своим эксплуатационным характеристикам, подшипниковые узлы применяются практически во всех отраслях промышленности, где есть вращающиеся элементы. Среди основных примеров применения этих устройств можно выделить:
- машиностроение: станки, двигатели, редукторы, насосы, компрессоры, вентиляторы, конвейеры;
- сельское хозяйство: тракторы, комбайны, прочая сельхозтехника;
- строительство: подъёмные механизмы, строительные машины, лифты;
- горнодобывающая промышленность: шахтное оборудование, конвейеры;
- металлургическая промышленность: прокатные станы, металлургические печи;
- химическая промышленность: насосы, компрессоры, реакторы;
- нефтегазовая промышленность: нефтяные насосы, буровое оборудование;
- пищевая промышленность: конвейеры, упаковочные машины;
- энергетика: турбины, генераторы, электростанции.
Монтаж подшипниковых узлов
Процесс монтажа подшипниковых узлов включает в себя несколько этапов:
- подготовка подшипника и вала к установке;
- крепление корпуса подшипника к основанию техники, чтобы внутреннее кольцо заняло требуемое положение согласно чертежам;
- с целью упрощения установки вала, его концы должны иметь фаски;
- для фиксации подшипникового узла могут использоваться винты (болты) стяжные муфты, хомуты или бугели с эксцентриком;
- после завершения монтажа вал должен легко проворачиваться рукой.
Во время установки подшипниковых узлов запрещено делать удары молотком или другими инструментами.
