Упорный подшипник качения представляет собой опорный уел, используемых в различных механизмах. Его конструкция разработана специально для восприятия нагрузок, направленных строго вдоль оси вращения вала. Деталь относится к специализированному классу опор и не может компенсировать радиальные силы.
Конструктивные особенности
Архитектура упорной опоры отличается от классической радиальной. Она состоит из тугого (внутреннего) кольца, которое монтируется на вал, и свободного (наружного) кольца, опирающегося на корпус агрегата. Между ними располагается сепаратор с телами качения. Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение осевого давления по всей площади дорожек.
В качестве тел качения производители применяют шарики, а также цилиндрические, конические или сферические ролики:
- Шариковые модификации обеспечивают более высокие скорости вращения при малых габаритах.
- Роликовые аналоги гарантируют многократное увеличение осевой жесткости и несущей способности узла.
Материалом для колец и тел качения служат высокоуглеродистые хромистые стали. Металл проходит глубокую термическую закалку. Это надежно исключает пластическую деформацию деталей под воздействием постоянного осевого давления.
Общие технические условия и допуски для таких узлов строго регламентированы ГОСТ 520-2011.
Классификация по направлению воспринимаемой нагрузки
Главная классификация упорных подшипников строится на их способности воспринимать односторонние или двусторонние векторы осевых сил. Выбор конкретного типа жестко диктуется кинематической схемой механизма:
|
Тип исполнения
|
Конструктивная специфика
|
Направление нагрузки
|
|
Одинарные (однорядные)
|
Состоят из одного тугого, одного свободного кольца и одного ряда тел качения.
|
Воспринимают осевые усилия, направленные строго в одну сторону. Фиксируют вал в одном направлении.
|
|
Двойные (двухрядные)
|
Имеют одно центральное тугое кольцо, два свободных крайних кольца и два ряда тел качения.
|
Воспринимают двусторонние осевые векторы. Надежно фиксируют вал в обоих направлениях.
|
Одинарные модели монтируют там, где вектор силы всегда прижимает вал к опоре. Если кинематика устройства подразумевает реверсивное движение или переменный вектор тяги, устанавливают двойные модели. Двойные упорные подшипники предотвращают продольное смещение вала при смене направления осевой силы.
Виды по форме тел качения
Геометрия рабочего элемента определяет предельную грузоподъемность и скоростные лимиты опорного узла:
- Шариковые. Работают на средних и высоких скоростях при умеренном осевом давлении. Производятся согласно стандартам ГОСТ 7872-89.
- Роликовые цилиндрические. Выдерживают значительные осевые давления при низких скоростях вращения. Они крайне чувствительны к малейшим технологическим перекосам вала.
- Роликовые конические. Предназначены для работы с предельными продольными нагрузками. Допускают ударные воздействия и отличаются повышенной конструктивной жесткостью.
- Роликовые сферические. Оснащены бочкообразными роликами. Это самоустанавливающиеся узлы, способные компенсировать перекосы вала до 3 градусов.
Сферы применения
Упорные опоры применяют в узлах, где преобладает тяжелое продольное давление. Их главная задача — надежная фиксация положения вращающихся элементов относительно неподвижного корпуса агрегата.
Шариковые модели устанавливают в:
- вертикальные центрифуги:
- тихоходные редукторы;
- домкраты и червячные передачи.
Они отлично справляются с фиксацией валов в механизмах со средней нагрузкой.
Роликовые модификации незаменимы в тяжелом машиностроении. Их монтируют в нажимные устройства прокатных станов, тяжелонагруженные экструдеры, упорные блоки судовых гребных валов и поворотные платформы буровых установок. Здесь они воспринимают давление, измеряемое десятками и сотнями тонн.
FAQ
Можно ли нагружать упорный подшипник радиальной силой?
Нет. Конструкция свободных и тугих колец не имеет глубоких желобов для фиксации поперечных векторов. При воздействии радиальной силы узел мгновенно перегреется и разрушится.
Почему упорные подшипники считаются тихоходными?
При высоких оборотах центробежная сила выдавливает шарики или ролики из дорожек качения к внешнему краю кольца. Это вызывает повышенное трение о сепаратор и быстрое заклинивание механизма.
Для чего применяются подкладные сферические кольца?
Их устанавливают под свободное кольцо одинарного подшипника. Такое инженерное решение эффективно компенсирует незначительные погрешности монтажа и начальные перекосы опорной поверхности.
В чем особенность монтажа двойных упорных подшипников?
Центральное тугое кольцо жестко фиксируется на валу, а два крайних свободных кольца опираются на корпус. Такая схема гарантирует жесткую двустороннюю осевую фиксацию вращающейся оси.
Технико-коммерческий инженер ГК Индатэк Смирнов А. В.
