Самоустанавливающиеся подшипники
Самоустанавливающиеся подшипники (ещё называют «плавающие» подшипники) – это особый тип подшипников, способных самостоятельно компенсировать небольшие несносности вращающихся валов и корпусов, в которых они установлены. Несоосности возникают вследствие изгиба, перекоса вала или недостаточной жёсткости конструкции узла. Эти погрешности полностью компенсируются «плавающими» подшипниками, что снижает риск поломок механизмов и узлов техники, а также продлевает их срок службы.
Для чего нужны самоустанавливающиеся подшипники?
Самоустанавливающиеся подшипники способны компенсировать угловые и радиальные несоосности, что позволяет избежать перекосов вала и его излишнего износа. Это особенно важно для тех узлов, где точную установку валов и корпусов выполнить технически невозможно или очень сложно. Благодаря способности подшипников подстраиваться под условия эксплуатации, уменьшается уровень вибраций и шумов в рабочих механизмах. Это повышает комфорт и безопасность эксплуатации техники.
Возможность компенсации несоосности снижает динамические нагрузки на отдельные элементы механизмов. Это уменьшает их механический износ и продлевает срок службы.
В тех случаях, когда важно не только компенсировать несоосность, но и обеспечить точное позиционирование, устанавливаются самоцентрирующиеся подшипники. Это отдельный вид самоустанавливающихся подшипников, которые способны минимизировать радиальные биения, обеспечивая стабилизацию вращения вала.
Область применения
Самоустанавливающиеся подшипники находят широкое применение в различных видах оборудования:
- сельскохозяйственная техника;
- горнодобывающее оборудование;
- транспортные средства;
- промышленные приводы и двигатели;
- вентиляционные и насосные системы.
Применение «плавающих» подшипников в составе перечисленной техники позволяет существенно уменьшить риск поломок, снизить затраты на обслуживание и увеличить срок её службы.
Особенности конструкции и принцип работы
Конструкционно самоустанавливающийся подшипник состоит из следующих элементов:
- внешнее кольцо со сферической или цилиндрической внутренней поверхностью;
- внутреннее кольцо с внешней сферической поверхностью, закрепляемое на валу и поддерживающее тела качения;
- два ряда элементов качения, выполненные в виде шариков или роликов;
- сепаратор – металлический элемент, удерживающий и разделяющий тела качения.
Самоустановка подшипника происходит за счёт возможности внутреннего кольца менять угол наклона по отношению к внешнему кольцу. Когда вал отклоняется от оси или происходит небольшое смещение корпуса, внутренняя часть подшипника изменяет свой угол наклона, подстраиваясь под новые условия. При этом сохраняется равномерное распределение нагрузки на подшипниковые тела, что предотвращает их преждевременный износ и увеличивает срок службы.
Разновидности самоустанавливающихся подшипников
По способу скольжения рабочих поверхностей, подшипники бывают двух видов: трения и качения. В подшипниках трения происходит скольжение одной поверхности по другой, примером таких устройств являются втулочные подшипники. Они просты по своей конструкции, но требуют регулярной смазки, снижающей износ деталей. Среди их преимуществ следует выделить низкую стоимость и простоту изготовления, способность стабильно функционировать в условиях высоких температур внешней среды.
Более распространённым конструкционным решением являются подшипники качения. Они имеют два кольца, между которыми расположены элементы качения в виде роликов или шариков. Такое исполнение обеспечивает меньшее трение между элементами подшипника и не требует частой замены смазки. Среди их преимуществ нужно выделить большую долговечность, меньший износ конструкционных элементов, высокую эффективность работы в условиях больших нагрузок и высоких скоростей вращения.
В зависимости от используемых элементов качения, подшипники делятся на три категории: шариковые, роликовые, игольчатые.
1. В шариковых подшипниках внутренне кольцо имеет дорожки качения сферической формы, в которых размещаются сферичные тела качения. Внешнее кольцо также имеет сферическую внутреннюю поверхность, контактирующую с телами качения. Благодаря подвижности шариков подшипники хорошо компенсируют угловые несоосности. У них низкий коэффициент трения, они способны работать при высоких скоростях вращения и могут использоваться в различных механизмах.
2. В отличие от шариковых, в роликовых самоустанавливающихся подшипниках используются тела качения в виде роликовых элементов. За счёт большей площади контакта ролика с опорными кольцами, подшипники способны выдерживать большие рабочие нагрузки. Также они более устойчивы к ударным нагрузкам.
3. В игольчатых подшипниках в качестве тел качения используются ролики небольшого диаметра, который намного меньше их длины. Такое конструкционное исполнение позволяет безотказно работать в условиях больших радиальных нагрузок.
В зависимости от возможности восприятия рабочих нагрузок подшипники делятся на две категории – радиальные и упорные.
- Радиальные подшипники предназначены для механизмов, где нагрузка действует перпендикулярно оси вращения. Они производятся с телами качения в виде роликов или шариков. Такие самоустанавливающиеся подшипники способны компенсировать и радиальные, и угловые несоосности. Они универсальны в применении, могут стабильно работать при высокой скорости вращения, способствуют эффективному распределению радиальных нагрузок.
- Упорные подшипники воспринимают нагрузки, которые действуют вдоль оси вращения. Могут иметь шариковые или роликовые элементы вращения. Этот тип подшипников позволяет компенсировать угловые несоосности и воспринимать высокие осевые нагрузки. Они устойчивы к перекосам, отличаются высокой износоустойчивостью и большим сроком службы.
Стандарты, регулирующие параметры подшипников
Нормативные документы, регулирующие самоустанавливающиеся подшипники, устанавливают стандарты качества, безопасности и эксплуатационные характеристики:
- ГОСТ 520-2002, ISO 492-94, ISO 199-97 – общие технические условия подшипников качения;
- ISO 199:2014 – геометрические характеристики и допуски упорных и упорно-радиальных подшипников;
- ГОСТ 18855-2013, ISO 281:2007 – ресурс и показатели динамической грузоподъёмности подшипников качения;
- ГОСТ Р 52598-2006, ISO 15:2017 – основные размеры радиальных и радиально-упорных подшипников качения
- DIN 620-3-1982 – допуски для упорных подшипников качения;
Кроме государственных и международных стандартов, производители подшипников пользуются техническими требованиями. В них указываются специфические требования к конкретным моделям подшипников, допустимым нагрузкам, условиям эксплуатации, прочее.
Преимущества использования
- компенсация угловых отклонений вала в угловом диапазоне +/- 3 градуса;
- устойчивость к перекосам и вибрациям;
- высокая надёжность, износоустойчивость и долговечность;
- универсальность применения в механизмах и узлах различной техники;
- низкий уровень шума во время работы;
- простота монтажа и демонтажа;
- снижение эксплуатационных расходов на обслуживание техники.
Процесс монтажа
Установка самовыравнивающихся подшипников происходит в несколько шагов:
- подготовка рабочего места, инструментов и подшипников;
- очистка посадочного места от грязи, пыли, следов устаревшей смазки;
- установка подшипника на вал (используются специальные оправки или инструменты для запрессовки);
- фиксация подшипника на валу с помощью стопорного кольца, гайки или иного крепёжного элемента, предусмотренного конструкцией;
- проверка правильности размещения подшипника, при необходимости добавление дополнительной смазки через предназначенные для этого отверстия;
- проверка работоспособности подшипника, узлов и механизмов, в составе которых он используется
Особенности обслуживания
Обслуживание самоустанавливающихся подшипников включает следующие основные действия:
- периодическое смазывание согласно техническому регламенту;
- удаление пыли и грязи с рабочих поверхностей;
- проверка на износ и повреждения конструкционных элементов;
- контроль на наличие постоянных шумов; проверка крепёжных элементов;
- замена повреждённых и изношенных элементов.
