На протяжении веков люди следовали олимпийскому девизу «Citius, Altius, Fortius» - быстрее, выше, сильнее, чтобы противостоять новым вызовам и достигать большего. Столкнувшись со все более сложными требованиями и сложными экономическими условиями, промышленное развитие под экономическим давлением демонстрировало ту же тенденцию в течение десятилетий.
В переводе на язык подшипников качения задача состоит в том, чтобы обеспечить более высокие скорости, более высокое качество и более высокую устойчивость. Например, для экструдеров требуется надежное решение для подшипников с небольшими отверстиями и небольшим наружным диаметром подшипника ввиду высоких осевых нагрузок и ограниченного пространства.
Компания Timken разработала решение для таких задач с подшипниковым узлом, состоящим из однорядных конических роликовых подшипников с промежуточными кольцами в тандемном расположении. Идея изначально возникла из опыта и знаний, полученных от подшипника 2TS-TM (однорядный конический роликовый подшипник в тандемном расположении, рис. 1). Это базовые устройства для подшипниковых узлов с промежуточными кольцами, которые уже успешно используются в таких приложениях, как гидростатические аксиально-поршневые насосы и двигатели, где существуют значительные нагрузки давлением.
Когда стоит использовать многорядные роликоподшипники?
Многорядное расположение конических роликовых подшипников является дальнейшим развитием тандемного расположения, в котором используются дополнительные ряды подшипников. Он может быть использован в ситуациях, когда классические упорные подшипники не подходят, например, с более высокими осевыми нагрузками и строгими ограничениями пространства для хранения. Задача для подшипникового узла заключается в равномерном распределении осевой нагрузки по соответствующему количеству рядов подшипников.
Картинная галерея
Картинная галерея с 6 картинками
В упрощенном подходе промежуточные кольца действуют как простые пружины с характерной жесткостью в осевом направлении, которая зависит от значения модуля упругости и отношения их площади сечения к длине.
Подшипники и пружины образуют узел, имеющий сложную жесткость. С линейным контактом во всех контурах для промежуточных колец внутреннего и наружного колец это означает, что нагрузка распределяется неравномерно по рядам подшипников - и первый и последний ряды подшипников подвергаются наибольшему напряжению.
Подсказка к книге
Книга Практическое руководство по проектированию привода поможет вам выбрать основные компоненты систем электропривода: двигатель, редуктор, привод, сеть электропитания и их дополнительные компоненты. Расчет также ведется интенсивно.
Проектирование и расчет многорядных подшипников качения
Если расчетный срок службы превышает целевой срок, требуемый клиентом, приложение может считаться соответствующим образом спроектированным, и на этом этапе расчет можно завершить. Расчетный срок службы всей системы подшипников или расчетный срок службы каждого отдельного ряда подшипников можно использовать в качестве эталона, если клиент решит заменить только неисправный подшипник в сборке.
Однако в тех случаях, когда применение требует более продолжительного срока службы, Timken разработал два дополнительных расчета для определения эффективности многорядного конического роликоподшипникового узла.
Метод 1: Это, на основе идентичных внутренних и внешних промежуточных колец (как показано на рисунке 1), решает проблему неравномерного распределения нагрузки на ряды посредством индивидуальной осевой регулировки (осевой зазор или предварительная нагрузка) для каждого из двух соседних подшипников в контуре. Уставка зависит от нагрузки, ряда подшипников, положения петли и жесткости промежуточного кольца. Метод в основном используется, когда осевая нагрузка имеет четкое значение.
Преимуществами являются простота и равномерная конструкция распорок. Единственным недостатком является наличие цикла нагрузки, поскольку подшипники установлены только в одно рабочее состояние. На практике этот недостаток преодолевается путем проектирования подшипникового узла для условий наибольшей нагрузки цикла. В этом случае наибольшая нагрузка распределяется равномерно по строкам. В других состояниях строки загружаются неравномерно; однако, поскольку общая нагрузка меньше, удельная нагрузка на каждый ряд обычно допустима.
Нагрузка может быть проверена путем расчета взвешенного срока службы подшипников и, наконец, путем оценки контактного натяжения между телом качения и дорожкой качения, а применение может быть оптимизировано путем добавления дополнительного ряда подшипников.
Метод 2: Это состоит из вычисления отношения между внутренним и внешним кольцом промежуточного кольца в петле в зависимости от количества рядов подшипников и положения петли.
Большим преимуществом этой процедуры является независимость от нагрузки или настройки. Однако для второго решения требуются специальные распорки для каждого ряда: сложная задача при наличии большого количества рядов подшипников.
подшипник
Роликовый подшипник - структура, выбор и преимущества
Проектирование подшипников качения с использованием программы расчета Syber
Timken использует свою собственную программу расчетов Syber для проверки многорядного расположения - особенно для проверки распределения нагрузки, расчета срока службы и стресс-теста. Инструмент ежедневно используется инженерами Timken при расчете применения для анализа и расчета сложных подшипниковых комбинаций и комбинаций.
Чтобы максимально приблизиться к условиям на практике, диапазон расчетов несущей способности варьируется от простого к сложному. Эти расчеты можно начать с простого расчета по каталогу номинальных значений конического роликового подшипникового узла (выбор одного конического роликового подшипника на основе нагрузки на подшипник, доступной геометрии, расчета серии и целевого срока службы) до сложного моделирования Syber, включая вал, корпус, подшипники и все другие необходимые параметры. такие как жесткость промежуточных колец, конкретные настройки, посадка, температура, данные смазки и т. д. Пользователь получает все детали расчета для каждого ряда, включая зону нагрузки, срок службы, нагрузку, контактные напряжения роликового элемента и многое другое.
В каких отраслях требуются многорядные конические роликоподшипники?
Эксперты Timken обнаружили, что текущие рыночные изменения в областях добычи нефти и газа, первичных металлов, а также в агрегатной и мобильной промышленности повышают интерес к многорядным коническим роликовым подшипниковым узлам. Поэтому Timken хочет предложить универсальное решение, которое все чаще можно использовать в этих приложениях.
Технология привода
Конструкция подшипника качения
роликовый подшипник
Интеллектуальные станки благодаря цифровым роликоподшипникам
роликовый подшипник
Наконечники для смазки подшипников качения SKF
* Константин Флорин - главный инженер по применению в Timken.