Скорость вращения подшипника в основном ограничивается повышением температуры, вызванным трением и нагревом внутри подшипника. Когда скорость вращения превышает определенный предел, подшипник не сможет продолжать вращаться из-за ожогов и т.д.
Предельная скорость подшипника - это предельное значение, при котором он может вращаться непрерывно без выделения тепла от трения, которое может привести к ожогам.
Поэтому предельная скорость подшипника зависит от различных факторов, таких как тип, размер и точность подшипника, а также от способа смазки, качества и количества смазочного материала, материала и типа сепаратора и условий нагрузки.
Предельная скорость, заданная производитель подшипников обычно означает максимальную скорость, которая может быть достигнута при оговоренных условиях, например:
- Допуск подшипника - уровень 0;
- Зазор в подшипнике относится к группе 0;
- Нагрузка на подшипник составляет 10% от номинальной нагрузки;
- Условия смазки и охлаждения в норме;
- Радиальные подшипники воспринимают только радиальные нагрузки, а упорные - только осевые;
- Температура наружного кольца не превышает 100°C и т.д.
- Диапазон скоростей, требуемый в конкретном случае, поможет определить, какой тип подшипника следует использовать.
В каталогах продукции большинства производителей подшипников указано значение предельной скорости вращения их изделий. Практика показала, что лучше работать на скорости ниже, чем 90% предельной скорости.
Выбор типа подшипника в зависимости от скорости вращения
A. Шарикоподшипники имеют более высокую предельную скорость и точность вращения, чем роликовые подшипники, поэтому при высоких скоростях следует отдавать предпочтение шарикоподшипникам.
B. При условии одинакового внутреннего диаметра, чем меньше наружный диаметр, тем меньше тела качения и тем меньше центробежная сила инерции, оказываемая телами качения на чужую дорожку качения во время работы, поэтому они подходят для работы на более высоких скоростях.
Поэтому при высоких скоростях следует выбирать подшипники с меньшим наружным диаметром из серии подшипников одного диаметра. Если используется подшипник с меньшим наружным диаметром, а грузоподъемность не удовлетворяет требованиям, можно установить параллельно один и тот же подшипник или использовать широкую серию подшипников.
C. Материал и структура сепаратора оказывают большое влияние на скорость вращения подшипника. Массивный сепаратор допускает более высокие скорости вращения, чем штампованный сепаратор, а бронзовый массивный сепаратор допускает более высокие скорости вращения. Как правило, радиальные шарикоподшипники, радиально-упорные подшипники и цилиндрические роликоподшипники должны использоваться в высокоскоростных рабочих ситуациях; в низкоскоростных рабочих ситуациях могут использоваться конические роликоподшипники. Предельная скорость конических роликовых подшипников обычно составляет около 65% от скорости радиальных шарикоподшипников, 70% от скорости цилиндрических роликоподшипников и 60% от скорости радиально-упорных шарикоподшипников. Упорные шарикоподшипники имеют низкую предельную скорость и могут использоваться только в низкоскоростных системах.
Факторы, влияющие на скорость вращения подшипника
Факторы, влияющие на предельную скорость подшипника, включают в себя:
- Размер внешней нагрузки;
- направление силы;
- Тип смазки, количество смазки;
- Под точностью изготовления подшипника понимается уровень допуска подшипника и величина зазора в подшипнике.
Однако наиболее важным фактором является рабочая температура или смазка, допустимая материалом подшипника.
Предельные частоты вращения подшипников различных типов указаны в таблице размеров и характеристик подшипников в "Каталоге продукции подшипников качения". Они определяются в условиях масляной и консистентной смазки соответственно. Область их применения такова:
1. Стандартные подшипники с допуском класса (G);
2. Радиальные подшипники воспринимают только радиальную нагрузку, а упорные - только осевую;
3. P меньше или равно 0,1C (C - базовая динамическая грузоподъемность подшипника);
4. Жесткий вал и гнездо подшипника;
5. Условия смазки и охлаждения в норме. Когда подшипник работает в условиях нагрузки с P больше или равной 0,1С, контактное напряжение между контактной поверхностью дорожки качения и телами качения увеличивается, что приводит к повышению рабочей температуры подшипника и относительному ухудшению характеристик смазочного материала. Поэтому предельная скорость подшипника соответственно снижается.
Метод выбора посадки подшипников качения
При выполнении ежедневного технического обслуживания или проектировании механических конструкций очень важно обоснованно и правильно выбрать координацию подшипников. Правильный выбор координации подшипников тесно связан с обеспечением нормальной работы машины, продлением срока службы подшипника и полным использованием его несущей способности.
Вращается ли ферула.
Если внутреннее или наружное кольцо подшипника работает как вращающееся кольцо, необходимо использовать слегка плотную посадку. Величина зазора должна быть такой, чтобы сопрягаемая поверхность не "сползала" под действием рабочей нагрузки, так как при сползании сопрягаемая поверхность будет изнашиваться, вызывая скольжение. Чем выше скорость вращения кольца, тем серьезнее износ.
● Тип нагрузки.
Для колец, испытывающих локальные нагрузки, следует выбирать свободную переходную посадку или посадку с небольшим зазором, чтобы момент трения между дорожками качения кольца мог приводить его во вращение, что позволит равномерно нагружать кольцо и продлить срок службы подшипника.
Для ферулы, испытывающей циклическую нагрузку, следует выбирать интерференционную посадку или более плотную переходную посадку. Величина зазора должна быть такой, чтобы не вызывать сползания на сопрягаемой поверхности ферулы и вала или отверстия в корпусе. При воздействии колебательных нагрузок требования к посадке такие же, как и при циклических нагрузках, или немного слабее.
Другие факторы, влияющие на посадку подшипника
● Влияние рабочей температуры.
Во время работы подшипника под воздействием фрикционного нагрева и других источников тепла температура ферулы выше, чем температура сопрягаемых с ней деталей. Тепловое расширение внутреннего кольца приводит к ослаблению его прилегания к цапфе, а тепловое расширение наружного кольца - к более плотному прилеганию к отверстию корпуса.
● Влияние точности вращения и скорости вращения.
Для подшипников, выдерживающих большие нагрузки и требующих высокой точности вращения, для устранения влияния упругой деформации и вибрации следует избегать посадок с зазорами. Для малонагруженных подшипников некоторых прецизионных станков, чтобы избежать влияния погрешности формы вала на точность подшипника, часто используются посадки с зазором. Обычно считается, что чем выше скорость вращения подшипника, тем плотнее должна быть посадка.
● Условия монтажа и демонтажа подшипников.
Учитывая удобство монтажа и демонтажа подшипников, следует использовать свободную посадку. Это особенно важно для крупных и сверхкрупных подшипников, используемых в тяжелом оборудовании. Если требуется простота монтажа и демонтажа и плотная посадка, можно использовать отдельные подшипники или подшипники с коническим отверстием во внутреннем кольце, переходной втулкой и разгрузочной канавкой.
