Навигация по таблицам
Таблица 6.1: Рекомендации по выбору типа подшипников в зависимости от условий эксплуатации
| Условия эксплуатации | Рекомендуемый тип подшипника | Рекомендуемая серия | Материал сепаратора | Тип уплотнения | Класс точности | Тип смазки | Ожидаемый ресурс (%) | Относительная стоимость (%) | Особые требования к монтажу |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Высокие температуры (до 150°C) | Роликовый цилиндрический | NU, NJ, NUP | Латунный массивный | Бесконтактные щелевые | P6/P5 | Синтетическая высокотемпературная | 80-90 | 130-150 | Увеличенный зазор, термоустойчивое крепление |
| Экстремально высокие температуры (150-350°C) | Роликовый сферический | 222, 223 | Стальной штампованный | Специальные термостойкие | P5 | Специальная термостойкая | 60-70 | 180-220 | Специальная термообработка посадочных мест |
| Низкие температуры (до -40°C) | Шариковый радиальный | 60, 62, 63 | Полиамидный | Контактные резиновые | P0/P6 | Низкотемпературная | 90-100 | 110-120 | Минимальный зазор, защита от конденсата |
| Экстремально низкие температуры (ниже -40°C) | Шариковый радиальный | 62, 63 | Специальный низкотемпературный | Специальные низкотемпературные | P6 | Специальная низкотемпературная | 70-85 | 140-160 | Специальная низкотемпературная сталь |
| Повышенная влажность (до 95%) | Шариковый радиальный | 60, 62 | Полиамидный | 2RS, 2Z | P0 | Водостойкая | 85-95 | 110-125 | Дополнительная герметизация узла |
| Высокая запыленность | Шариковый радиальный | 62, 63 | Полиамидный | 2RS | P0 | Противопылевая | 75-85 | 115-130 | Внешние уплотнения, защитные кожухи |
| Вибрационные нагрузки | Роликовый цилиндрический | NU, NJ | Латунный | Открытый или Z | P6 | Противовибрационная | 80-90 | 125-140 | Преднатяг, повышенная точность посадок |
| Ударные нагрузки | Роликовый сферический | 222, 223 | Стальной | Открытый или Z | P0/P6 | Высоковязкая EP | 70-85 | 120-135 | Усиленное крепление, повышенный зазор |
Таблица 6.2: Влияние условий эксплуатации на характеристики подшипниковых узлов
| Фактор условий эксплуатации | Диапазон значений фактора | Коэффициент снижения грузоподъемности | Коэффициент снижения ресурса | Рекомендуемые конструктивные меры защиты | Рекомендуемые материалы подшипников | Специальные покрытия и обработки | Альтернативные решения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Повышенная температура | 80-150°C | 0.85-0.70 | 0.80-0.60 | Усиленное охлаждение, тепловые зазоры | Термостабилизированная сталь | Термообработка, стабилизация | Керамические подшипники |
| Экстремальная температура | 150-350°C | 0.65-0.40 | 0.55-0.30 | Активное охлаждение, тепловые экраны | Жаропрочные сплавы | Специальные высокотемпературные покрытия | Гибридные керамико-металлические подшипники |
| Низкая температура | -10 до -40°C | 0.90-0.80 | 0.90-0.75 | Подогрев узла, защита от обледенения | Низкотемпературная сталь | Криогенная обработка | Специальные низкотемпературные узлы |
| Влажность | 70-100% | 0.95-0.75 | 0.90-0.60 | Герметизация, дренаж | Нержавеющая сталь | Антикоррозионные покрытия | Композитные водостойкие подшипники |
| Запыленность | 5-100 мг/м³ | 0.90-0.60 | 0.85-0.40 | Лабиринтные уплотнения, фильтры | Закаленная сталь | Износостойкие покрытия | Закрытые подшипниковые узлы |
| Абразивное воздействие | Слабое-сильное | 0.85-0.40 | 0.70-0.25 | Многоступенчатые уплотнения | Сталь с повышенной твердостью | Карбидные и нитридные покрытия | Керамические или твердосплавные элементы |
| Вибрация | 2-20 мм/с | 0.95-0.70 | 0.90-0.55 | Демпферы, амортизаторы | Высокоуглеродистая сталь | Специальная термообработка | Подшипники с покрытиями из полимеров |
| Агрессивные среды | pH 1-14 | 0.80-0.50 | 0.70-0.35 | Химически стойкие уплотнения | Коррозионностойкие сплавы | Химически инертные покрытия | Полимерные или керамические подшипники |
Таблица 6.3: Предельные значения условий работы для различных типов подшипников
| Тип подшипника | Максимальная рабочая температура (°C) | Минимальная рабочая температура (°C) | Максимальная скорость вращения (об/мин) | Максимальная допустимая вибрация (мм/с) | Допустимая влажность (%) | Стойкость к агрессивным средам (балл) | Стойкость к абразивному износу (балл) | Допустимая запыленность (мг/м³) | Допустимый перекос (мин) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Шариковый радиальный | 120 | -30 | 15000 | 8 | 80 | 3 | 4 | 10 | 10 |
| Шариковый радиальный с уплотнениями | 100 | -20 | 12000 | 10 | 95 | 4 | 5 | 25 | 8 |
| Шариковый радиально-упорный | 150 | -30 | 14000 | 7 | 70 | 3 | 4 | 5 | 8 |
| Роликовый цилиндрический | 150 | -30 | 10000 | 12 | 70 | 3 | 6 | 15 | 4 |
| Роликовый конический | 150 | -40 | 7500 | 15 | 70 | 4 | 7 | 20 | 2 |
| Роликовый сферический | 200 | -40 | 5000 | 18 | 80 | 4 | 8 | 30 | 30 |
| Игольчатый | 120 | -30 | 5000 | 10 | 60 | 3 | 5 | 10 | 3 |
| Упорный шариковый | 120 | -20 | 4000 | 6 | 70 | 4 | 5 | 15 | 0 |
| Упорный роликовый | 150 | -20 | 3000 | 12 | 70 | 4 | 7 | 20 | 0 |
| Высокотемпературный керамический | 800 | -50 | 7000 | 15 | 90 | 9 | 9 | 40 | 5 |
| Гибридный (керамические тела качения) | 350 | -50 | 25000 | 10 | 85 | 7 | 8 | 20 | 8 |
Полное оглавление
1. Введение
Правильный выбор подшипников является критически важным фактором, определяющим надежность и долговечность машин и механизмов. При проектировании подшипниковых узлов необходимо учитывать множество факторов: условия эксплуатации, нагрузки, скорости вращения, требования к точности, надежности и экономичности. Особое внимание следует уделять условиям работы подшипника, так как именно они часто определяют оптимальный тип и конструкцию.
Данная статья представляет собой руководство по выбору подшипников с учетом различных условий эксплуатации. Подробные таблицы содержат рекомендации, которые помогут инженерам и техническим специалистам принимать обоснованные решения при проектировании подшипниковых узлов.
2. Факторы, влияющие на выбор подшипника
При выборе подшипников необходимо учитывать следующие основные факторы:
- Характер и величина нагрузок (радиальные, осевые, комбинированные)
- Скорость вращения
- Температурный режим работы
- Условия окружающей среды (влажность, запыленность, агрессивные среды)
- Требования к точности
- Требования к жесткости узла
- Требования к шумности и вибрации
- Необходимый ресурс работы
- Экономические соображения
Таблицы, представленные выше, содержат конкретные рекомендации по выбору подшипников в зависимости от различных условий работы, что значительно упрощает процесс принятия решений при проектировании.
3. Температурные условия эксплуатации
Температура является одним из наиболее критичных факторов, влияющих на работоспособность подшипников. Высокие температуры могут вызывать изменение размеров деталей, снижение вязкости смазки, изменение зазоров, снижение твердости материалов. Низкие температуры приводят к повышению вязкости смазки, изменению зазоров, повышению хрупкости материалов.
Как видно из Таблицы 6.1, для высокотемпературных условий (до 150°C) рекомендуются роликовые цилиндрические подшипники серий NU, NJ, NUP с латунным массивным сепаратором и бесконтактными щелевыми уплотнениями. Для экстремально высоких температур (150-350°C) оптимальным выбором будут роликовые сферические подшипники серий 222, 223 со стальным штампованным сепаратором и специальными термостойкими уплотнениями.
Для низкотемпературных условий (до -40°C) рекомендуются шариковые радиальные подшипники серий 60, 62, 63 с полиамидным сепаратором и контактными резиновыми уплотнениями. При экстремально низких температурах (ниже -40°C) следует применять специальные низкотемпературные модификации шариковых радиальных подшипников.
4. Влияние окружающей среды
Условия окружающей среды, такие как влажность, запыленность и наличие агрессивных веществ, могут существенно снижать срок службы подшипников. Согласно Таблице 6.2, при повышенной влажности (70-100%) коэффициент снижения грузоподъемности составляет 0.95-0.75, а коэффициент снижения ресурса — 0.90-0.60.
При работе в условиях повышенной влажности (до 95%) рекомендуются шариковые радиальные подшипники серий 60, 62 с полиамидным сепаратором и уплотнениями типа 2RS или 2Z. Для обеспечения защиты от влаги необходима дополнительная герметизация узла.
При высокой запыленности оптимальным выбором будут шариковые радиальные подшипники серий 62, 63 с полиамидным сепаратором и контактными уплотнениями 2RS. Также рекомендуется применение внешних уплотнений и защитных кожухов.
В случае работы в агрессивных средах (pH 1-14) коэффициент снижения грузоподъемности составляет 0.80-0.50, а коэффициент снижения ресурса — 0.70-0.35. В таких условиях рекомендуется применение подшипников из коррозионностойких сплавов с химически инертными покрытиями и химически стойкими уплотнениями.
5. Нагрузки и режимы работы
Характер и величина нагрузок являются определяющими факторами при выборе типа подшипника. В зависимости от направления действия различают радиальные, осевые и комбинированные нагрузки.
Для восприятия радиальных нагрузок используются радиальные шариковые и роликовые подшипники. Для восприятия осевых нагрузок применяются упорные подшипники. При комбинированной нагрузке оптимальным выбором будут радиально-упорные подшипники.
При вибрационных нагрузках (2-20 мм/с) коэффициент снижения грузоподъемности составляет 0.95-0.70, а коэффициент снижения ресурса — 0.90-0.55. В таких условиях рекомендуются роликовые цилиндрические подшипники серий NU, NJ с латунным сепаратором и открытым или Z-типом уплотнения.
При ударных нагрузках оптимальным выбором будут роликовые сферические подшипники серий 222, 223 со стальным сепаратором и открытым или Z-типом уплотнения. Для снижения воздействия ударных нагрузок рекомендуется применение усиленного крепления и повышенного зазора.
6. Методика выбора подшипников
Методика выбора подшипников в зависимости от условий работы включает следующие этапы:
- Анализ условий эксплуатации и определение критических факторов
- Выбор типа подшипника на основе таблицы 6.1
- Учет влияния условий эксплуатации на характеристики подшипниковых узлов с использованием таблицы 6.2
- Проверка выбранного подшипника на соответствие предельным значениям условий работы с использованием таблицы 6.3
- Расчет ресурса выбранного подшипника с учетом условий эксплуатации
- Проверка экономической целесообразности выбранного решения
В случае, если несколько факторов оказывают влияние на выбор подшипника, необходимо определить наиболее критичный из них и сделать выбор, ориентируясь на него. Затем следует проверить соответствие выбранного подшипника другим факторам и, при необходимости, скорректировать выбор.
7. Примеры расчета и выбора
Рассмотрим пример выбора подшипника для узла, работающего при температуре 130°C, с радиальной нагрузкой 15 кН, скоростью вращения 3000 об/мин, в условиях повышенной вибрации (12 мм/с).
Из таблицы 6.1 для высоких температур (до 150°C) рекомендуются роликовые цилиндрические подшипники серий NU, NJ, NUP. Из таблицы 6.2 для вибрационных нагрузок также рекомендуются роликовые цилиндрические подшипники серий NU, NJ.
Проверяем по таблице 6.3: роликовые цилиндрические подшипники имеют максимальную рабочую температуру 150°C, что соответствует условиям, максимальную скорость вращения 10000 об/мин, что также соответствует условиям, и максимальную допустимую вибрацию 12 мм/с, что соответствует условиям.
Таким образом, для данных условий выбираем роликовый цилиндрический подшипник серии NU с латунным сепаратором и бесконтактными щелевыми уплотнениями. Необходимо использовать синтетическую высокотемпературную смазку и обеспечить увеличенный зазор и термоустойчивое крепление.
8. Рекомендации по монтажу и обслуживанию
Правильный монтаж и обслуживание подшипников имеют решающее значение для обеспечения их расчетного ресурса и надежности. В зависимости от условий эксплуатации требуются различные подходы к монтажу и обслуживанию.
Для высокотемпературных условий рекомендуется обеспечивать увеличенный зазор и термоустойчивое крепление, а также выполнять специальную термообработку посадочных мест. Для низкотемпературных условий необходимо обеспечивать минимальный зазор и защиту от конденсата.
При эксплуатации в условиях повышенной влажности требуется дополнительная герметизация узла, а при высокой запыленности — внешние уплотнения и защитные кожухи. Для условий с вибрационными нагрузками рекомендуется обеспечивать преднатяг и повышенную точность посадок.
Периодичность и состав обслуживания должны соответствовать условиям эксплуатации. При тяжелых условиях (высокие температуры, запыленность, вибрации) интервалы между обслуживаниями должны быть сокращены.
Обратите внимание
Данная статья носит ознакомительный характер. Приведенные данные основаны на общепринятых рекомендациях производителей подшипников и технической литературе. При проектировании конкретных узлов необходимо руководствоваться рекомендациями производителя выбранных подшипников и проводить специализированные расчеты.
Источники информации:
- Технические каталоги и руководства ведущих производителей подшипников (SKF, NSK, KOYO, NKE)
- Справочник «Подшипники качения», 2021 г.
- ISO 15243:2017 «Rolling bearings — Damage and failures — Terms, characteristics and causes»
- DIN 51825 «Lubricants; Lubricating greases K; Classification and requirements»
Компания не несет ответственности за возможные ошибки или неточности в предоставленной информации, а также за любые последствия использования данной информации.
