Пара конических роликоподшипников против упорного подшипника для комбинированной радиальной и осевой нагрузки: как принять решение и что проверить перед запросом предложения

Преобразуйте комбинированную нагрузку в эквивалентную динамическую нагрузку, прежде чем что-либо сравнивать

Базовая динамическая грузоподъемность подшипника C — это одна постоянная нагрузка. Вы не можете сопоставить вашу пиковую радиальную или пиковую осевую величину с ней и получить срок службы.

Приложенные нагрузки заменяются одной постоянной по величине и направлению нагрузкой, которая обеспечила бы такой же срок службы при той же скорости — динамическая эквивалентная нагрузка P¹⁵. Именно это P, построенное из радиальной и осевой составляющих через коэффициенты X и Y, используется в сравнении L10 с C¹⁷.

Выбор размера по исходной пиковой нагрузке является идентифицированной ошибкой выбора, и она ошибается в сторону, которая имеет значение: комбинированный случай занижается, поэтому рассчитанный срок службы получается оптимистичным^15,17.

Показатель степени срока службы различается по телам качения — 3,0 для шарикоподшипников, 10/3 для роликоподшипников — поэтому одно и то же отношение P/C не дает одинакового срока службы для разных семейств⁸.

Прежде чем включать какой-либо тип в список, запросите у поставщика коэффициенты X и Y для конкретного конического роликоподшипника и упорного подшипника, которые вы рассматриваете. В источниках этого набора эти коэффициенты не публикуются ни для одного из типов, и без них вы не можете вычислить P для вашего кандидата.

Может ли один конический роликоподшипник нести обе составляющие, или для осевой нагрузки нужен упорный подшипник?

Конический роликоподшипник воспринимает радиальную и осевую нагрузку в одном направлении одновременно. Именно поэтому он появляется в тяжелых комбинированных случаях, таких как автомобильные мосты и выходные валы коробок передач¹⁶.

Руководство по выбору одного поставщика говорит об этом прямо: используйте конические роликоподшипники для тяжелой комбинированной радиальной и однонаправленной осевой нагрузки, например, для ступицы колеса или выходного вала коробки передач. И ожидайте существенно более высокую комбинированную грузоподъемность, чем у радиально-упорного шарикоподшипника аналогичного размера, при более низкой максимальной скорости⁹.

Упорный подшипник — это другая схема. Там, где осевая нагрузка тяжелая, упорные подшипники используются вместе с радиальными, а не сами по себе¹⁸.

Это означает, что упорный вариант не является равнозначной заменой: он добавляет вторую позицию подшипника и элементы корпуса для установки обоих. Чего доказательства не дают, так это точки перехода.

Ни один источник в этом наборе не количественно определяет осевую нагрузку, при которой конический роликоподшипник становится непригодным и возникает необходимость в упорном подшипнике. Поэтому рассматривайте выбор как суждение по вашему конкретному случаю нагрузки.

Попросите поставщиков указать осевую грузоподъемность каждого кандидата при вашем посадочном диаметре.

Исключите кандидатов по скорости, прежде чем тратить время на детали монтажа

Конические роликоподшипники обеспечивают комбинированную грузоподъемность за счет скорости. То же руководство поставщика, которое рекомендует их для тяжелых комбинированных нагрузок, отмечает более низкую максимальную скорость по сравнению с радиально-упорным шарикоподшипником аналогичного размера⁹.

По сравнению с цилиндрическими роликоподшипниками разрыв еще больше: один поставщик подшипников утверждает, что предельные скорости цилиндрических роликоподшипников могут быть до 60% выше, чем у конических роликоподшипников сопоставимого размера¹⁹. Полезный критерий — сравнить вашу рабочую скорость с предельной скоростью кандидата.

Любая рабочая скорость в пределах 80% от предела должна быть дополнительно изучена²⁷. Если ваш вал находится в этой зоне, пара конических роликоподшипников — это схема, которую нужно подвергнуть сомнению в первую очередь, а не детализировать.

Упорные подшипники — более сложный пробел. В источниках этого набора не приводятся значения предельных скоростей для упорных подшипников, поэтому вы не можете применить тот же 80%-й критерий к упорному варианту по опубликованным данным.

Запросите у поставщика предельную скорость конкретного упорного подшипника при ваших условиях смазки, прежде чем остановиться на этом варианте.

Проверьте соосность вала и корпуса на соответствие допустимому перекосу подшипника

Сравниваемые вами грузоподъемности предполагают прямую машину. Грузоподъемность шариковых, конических и цилиндрических роликоподшипников основана на перекосе, не превышающем 0,0005 рад (0,03°).

За этим пределом срок службы L10 падает ниже расчетного значения²³. Перекос возникает двумя путями: корпуса выставлены несоосно или вал прогибается под нагрузкой²³.

Если ваш вал длинный, слабо опертый или нагружен между подшипниками, этот прогиб — то, что нужно оценить, прежде чем фиксировать тип. Сферические роликоподшипники и самоустанавливающиеся упорные подшипники рассчитаны на восприятие перекоса в диапазоне от 1,0° до 1,5°²³, а сферические подшипники позволяют валу и корпусу располагаться несоосно²⁴.

Обычная пара конических роликоподшипников или упорный подшипник с плоским основанием не имеют такого допуска. Таким образом, проверка такова: остаются ли ваш расчетный прогиб и допуск корпуса в пределах 0,03°?

Если вы не можете это показать, самоустанавливающиеся семейства должны быть в списке, а вопрос «конический или упорный» становится второстепенным.

Убедитесь, что схема может быть смонтирована и отрегулирована в имеющемся у вас корпусе

Оппозитная пара конических роликоподшипников не является готовым к установке узлом. Там, где фиксированная и свободная стороны не различаются и расстояние между подшипниками мало, пара конических роликоподшипников или радиально-упорных подшипников монтируется в парной схеме для восприятия осевой нагрузки.

И после монтажа осевой зазор регулируется гайками или прокладками¹⁸. Монтаж «лицом к лицу» упрощает сборку там, где требуется натяг по внутреннему кольцу, но регулировка предварительного натяга тогда требует осторожности²⁰.

Этап регулировки — это место, где скрываются затраты. Предварительный натяг описывается как операция, которая может отпугнуть людей, даже если цена за штуку разумна⁷.

Если на вашей сборочной линии нет станции для установки зазора или предварительного натяга, этот труд где-то осядет. Упорный вариант перемещает проблему, а не устраняет ее: вам все равно нужен правильно установленный упорный подшипник плюс отдельный радиальный подшипник¹⁸.

В источниках не указано количественное требование к перпендикулярности посадочных поверхностей для упорных подшипников. Поэтому сделайте допуск на посадочную поверхность явным вопросом к поставщику, а не допущением в вашем чертеже.

Определитесь со смазкой и не допускайте осевую нагрузку на подшипники, не предназначенные для нее

Не позволяйте цилиндрическому роликоподшипнику воспринимать осевую составляющую из соображений удобства. Цилиндрические ролики с бортами могут воспринимать некоторую осевую нагрузку.

Но ограничения отличаются от радиального случая: фрикционный нагрев от скольжения в контакте торца ролика с бортом, износ борта и торца ролика, задиры в этом контакте и разрушение борта³¹. Охлаждение потоком масла является частью того, как устанавливается эта грузоподъемность²⁵.

Выбор смазки следует из этого. Масляные системы дороже в начальных инвестициях и обслуживании, чем консистентная смазка, с проблемами утечек и утилизации.

Но эти недостатки могут быть незначительными по сравнению со стоимостью повторяющихся отказов и простоев⁶. Температура корпуса задает еще одно ограничение: выше примерно 60 °C требуются специальные масла, постоянный контроль уровня и более короткие интервалы повторной смазки²⁷.

Для вашей машины решение состоит в том, оправдывает ли режим работы масляную систему или консистентная смазка плюс правильно подобранный подшипник удерживает корпус ниже этой температуры. В источниках не сравнивается чувствительность упорных подшипников к недостатку смазки с терпимостью конических роликоподшипников к консистентной смазке.

Поэтому, если рассматривается упорный вариант, изложите условия смазки поставщику в письменной форме.

Что включить в запрос предложения, чтобы предложения были сопоставимы

Источники определяют качественный выбор, но не содержат цен, сроков поставки или данных по осевой грузоподъемности, поэтому запрос предложения должен их извлечь. Задайте каждому поставщику-кандидату одни и те же вопросы, чтобы можно было сравнить ответы бок о бок.

• ✓Коэффициенты эквивалентной нагрузки X и Y для конкретного конического роликоподшипника и упорного подшипника при вашем посадочном диаметре.
• ✓Допустимая осевая нагрузка для каждого кандидата при вашем посадочном диаметре и скорости — ни один источник в этом наборе ее не дает.
• ✓Предельная скорость для упорного подшипника при ваших условиях смазки — для 80%-го критерия нужна эта цифра.
• ✓Включает ли указанная цена регулировку предварительного натяга или зазора, или это труд по сборке на вашей стороне.
• ✓Допуск на плоскостность и перпендикулярность посадочной поверхности для упорного подшипника, указанный поставщиком.
• ✓Рекомендация по смазке и интервал повторной смазки при температуре вашего корпуса.
• ✓Срок поставки для стандартного варианта и для любой подобранной пары или специального варианта.

Перед запросом предложения

• Источники оставляют этот вопрос открытым — задайте его поставщику: коэффициенты нагрузки X и Y для конических роликоподшипников и упорных подшипников — необходимы для расчёта эквивалентной динамической нагрузки P.
• Источники оставляют этот вопрос открытым — задайте его поставщику: числовое значение допустимой осевой нагрузки или контактного напряжения для упорных шарикоподшипников в сравнении с коническими роликоподшипниками при данном размере.
• Источники оставляют этот вопрос открытым — задайте его поставщику: значения предельной частоты вращения для упорных подшипников, из-за чего отсечение по 80 % предельной частоты не может быть выполнено для упорного варианта по опубликованным данным.
• Источники оставляют этот вопрос открытым — задайте его поставщику: количественное требование к плоскостности и перпендикулярности опорной поверхности для упорных подшипников.
• Запросите письменное предложение с ценовой основой, MOQ, оснасткой, условиями оплаты и сроком производства.
• Источники оставляют этот вопрос открытым — задайте его поставщику: прямое сравнение чувствительности упорных подшипников к смазке или её недостатку с устойчивостью конических роликоподшипников к пластичной смазке и маслу.