Величина и точное направление усилия являются основными характеристиками, которые оказывают прямое влияние на выбор определенного типоразмера подшипникового узла. Как правило, в условиях незначительных усилий и небольшого размера вала принято задействовать в работу шариковые модели, а для больших сил и огромных диаметров вала применяют роликовые узлы. Именно роликоподшипники могут работать в условиях внушительных нагрузок даже при равных одинаковых размерах с шарикоподшипниками. Это объясняется тем, что роликовые механизмы имеют необходимый запас жесткости конструкции.
Исключительно радиальная нагрузка подшипника характерна для игольчатых роликоподшипников, моделей с цилиндрическими роликами без бортов (независимо от используемого кольца), а также – для тороидальных видов. Все остальные типы радиальных механизмов могут функционировать во время восприятия осевых усилий.
Исключительно осевые силы характерны для таких упорных узлов:
• Однорядные упорные шарикоподшипники воспринимают осевые усилия в одностороннем направлении.
• Двойные упорные – в двухстороннем направлении.
Чтобы понять, как подобрать подшипник по нагрузке, важно обратить внимание на его конструктивные особенности. К примеру, радиально-упорные шарикоподшипники и роликоподшипники, укомплектованные коническими роликами, отлично работают при комбинированных силах.
Особенности осевой нагрузки на подшипниковый узел
Осевые нагрузки подшипников направлены параллельно к оси рабочего механизма. Именно от этого важного критерия напрямую зависит определенный тип сборочного узла и продолжительность его эксплуатации.
Потому при выборе подходящего узла мало учитывать величину усилий, нужно определить следующие параметры:
• вращательная скорость;
• физическое пространство в рабочем механизме, где будет располагаться устройство;
• возможность компенсировать несоосность вала и корпусной части.
Расчет нагрузки производится с учетом конкретного типа устройства. Во время подсчетов рекомендуется помнить о технических характеристиках тел качения и радиальной реакции.
Во время эксплуатации в сложных условиях и при длительном воздействии осевых усилий, рекомендуется выбирать роликоподшипники игольчатого и сферического типа. Если же речь идет о переменном усилии, тогда целесообразно задействовать в работу несколько цилиндрических или же сферических упорных роликовых узлов.
Особенности радиальной нагрузки
Радиальная нагрузка подшипника действует в перпендикулярном направлении по отношению к оси и направлена прямо в центр вала. Классификация подшипниковых узлов также зависит от величины усилий, однако самыми популярными моделями считаются радиально-упорные.
Качество работы механизма напрямую зависит от грамотно проведенных расчетов, направленных на выбор подходящей модели. Это способствует равномерному распределению радиальных сил, которые влияют на тела качения.
Комбинированный тип усилий
Комбинированные силы – это радиальные и осевые нагрузки, что оказывают одновременное влияние на подшипниковый узел. В таком случае часто применяют несколько радиально-упорных моделей. Во время их установки важно учитывать фиксированное расположение вала сразу в двух направлениях. Также, стоит помнить, что для шарикоподшипников рекомендуют, а для конических роликоподшипников требуют проведение регулировки.
Чтобы быстро подобрать подшипник по нагрузке онлайн, можно воспользоваться специальной таблицей, в которой представлено соответствие технических характеристик узла и условий эксплуатации.
Статические усилия подшипников
Статическая нагрузка играет важную роль в процессе выбора подходящего размера подшипникового узла. Это необходимо для дальнейшей эксплуатации модели с учетом негативного влияния остаточной деформации.
Показатели номинальной статической силы в стандарте ISO 76 определяются в качестве усилия, что вызывает контактное напряжение в центре контакта, где находятся самые нагруженные тела или дорожки качения.
Выделяют несколько величин контактных напряжений в зависимости от конкретной модели:
• 4600 МПа – это самоустанавливающиеся шарикоподшипники.
• 4200 МПа – все остальные типы шарикоподшипников.
• 4000 МПа – все остальные роликоподшипники.
Перечисленные напряжения способны оказывать прямое влияние на остаточную деформацию тел и дорожек качения, величина которой – около 0,0001 от диаметра тел качения. При этом отмечают активное восприятие исключительно радиальных усилий для радиальных узлов и центральные осевые – для упорных узлов.
Динамические усилия подшипников
Номинальная динамическая грузоподъемность необходима для определения номинального ресурса подшипниковых узлов, которые вращаются под воздействием огромных усилий. Представленный показатель определяется в виде усилия на рабочий механизм, что гарантирует номинальный ресурс в 1 000 000 оборотов (соответствует стандарту ISO 281). Принято считать, что данное усилие является регулярным по величине и направлению.
Динамическая нагрузка характерна для механизмов, изготовленных из хромистой подшипниковой стали, которые отличаются незначительными показателями твердости после процедуры закалки 58 HRC, и могут работать в обычных эксплуатационных условиях.
Динамические осевые силы равномерно распределяются между каждым компонентом рабочего узла и по всему участку дорожек качения. Во время проведения расчетов многие проектировщики обращают внимание именно на такие характеристики в случае, когда вал нагружается во время своего вращения.
Компании-производители учитывают особенности всех материалов, которые они используют для подшипниковых узлов. Ведь выбор определенной модели напрямую зависит от особенностей материала, что также влияет на усилия при эксплуатации – сложные, средние и легкие нагрузки.