• Чт. Окт 28th, 2021

Газета "Наш мир"

Сайт с интересными статьями, которые могут вам интересны и полезны

Скоростные подшипники, для чего они нужны?

Автор:Admin

Апр 27, 2021

Шпиндели станков должны работать с минимальным биением, на высоких скоростях с небольшим повышением температуры и иметь высокую жесткость. Скоростные подшипники для шпинделей станков созданы специально для этих требований. Непрерывное стремление к повышению производительности станков ведет к дальнейшему развитию подшипников. В некоторых случаях требования могут быть противоречивыми, но путем тщательного изучения поведения тел качения в подшипниках можно найти решения для одновременного улучшения каждого параметра производительности. Повышенная производительность подшипников повысит производительность станков и повысит рентабельность производства.

Центробежные нагрузки

Тела качения в подшипнике будут подвергаться значительным центробежным нагрузкам, когда подшипник вращается с высокой скоростью. Нагрузка на дорожку качения внешнего кольца увеличится, а на дорожку качения внутреннего кольца – уменьшится. В случае радиально-упорного шарикоподшипника это будет приводит к снижению рабочего угла контакта на наружном кольце и увеличенный угол при внутреннем кольце. Так как углы контакта колец изменились, шарик должен скользить по одному из колец. Поскольку нагрузка на шарик внешнего кольца больше, чем нагрузка на внутренний, шарики направляются по внешнему кольцу, и скольжение происходит по внутреннему. Жесткость подшипника обычно снижается на повышенных скоростях из-за этого изменения углов контакта

Более легкие тела качения

Для поддержания центробежных нагрузок на низком уровне шарики радиально-упорных подшипников должны иметь небольшую массу. Небольшая масса может быть получена либо путем использования меньших шаров, либо путем изготовления шариков из материала с меньшей плотностью, либо путем сочетания обоих вариантов. При уменьшении диаметра шара до 75% (реальный случай) масса уменьшится до 42%.

Керамический материал для тел качения

Используя подходящий материал с меньшей плотностью, чем подшипниковая сталь, можно получить те же преимущества, что и при использовании стальных шариков меньшего размера. На самом деле есть и дополнительные преимущества. Нитрид кремния – это материал, который дает несколько интересных преимуществ в подшипниках для решения сложных задач. Нитрид кремния представляет собой керамический материал с химической формулой Si 3 N 4 и сегодня является керамическим материалом, наиболее часто используемым для подшипников качения как по техническим, так и по экономическим причинам.
Подшипники с только керамическими телами качения используются в основном для высоких скоростей.

Жесткость и эластичность материала

Когда подшипник нагружен, возникают упругие деформации в контактах между дорожками качения и телами качения. Величина этих деформаций зависит от материала, нагрузки, типа, размера, формы и количества тел качения, а также от формы дорожки качения. Факторами, благоприятствующими высокой жесткости, являются: большое количество тел качения, большая площадь контакта и высокий модуль упругости материала.

Улучшенные динамические характеристики подшипников с более легкими шариками, работающими на высоких скоростях, также положительно влияют на жесткость подшипника. Жесткость подшипника обычно уменьшается с увеличением скорости, но это уменьшение меньше, когда подшипник оснащен более легкими шариками.

Более высокий модуль упругости нитрида кремния, чем у стали, придает подшипнику с керамическими телами качения более высокую жесткость, чем геометрически идентичный подшипник со стальными телами качения. Увеличение жесткости при статической нагрузке составляет около 10%. У радиально-упорны подшипников, работающих на высоких скоростях, увеличение жесткости будет больше из-за улучшенного динамического поведения шариков, то есть меньшего изменения углов контакта.
Меньшая деформация в зоне контакта керамического тела качения и стального кольца также означает, что площадь контакта будет меньше. При той же внешней нагрузке напряжения будут выше, а усталостная долговечность кольца уменьшится. Базовая динамическая грузоподъемность гибридного подшипника составляет около 70% от таковой для стального подшипника при условии, что все размеры одинаковы и что можно использовать ту же теорию усталости контактов дорожек качения между сталью. Чтобы компенсировать это уменьшение, дорожки качения гибридного подшипника можно было бы сделать с более точным соответствием, чтобы получить большую площадь контакта, но это могло бы отрицательно повлиять на скорость вращения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*