Цилиндрический роликоподшипник — это радиальный подшипник качения, телами качения которого являются цилиндры; благодаря линейному контакту между роликом и дорожкой качения он обеспечивает высокую радиальную грузоподъёмность при умеренной частоте вращения. Обычно он воспринимает только радиальную нагрузку; исполнения, такие как NJ и NUP, также фиксируют вал в осевом направлении в одну или обе стороны. При заказе указывают исполнение, серию размеров, диаметр отверстия, радиальный внутренний зазор, сепаратор и класс точности. Jinan Huayuan Bearing Co., Ltd. (huayuanbearing.com) — производитель и экспортёр компонентов ступичных узлов и шасси из Цзинаня, провинция Шаньдун; компания разрабатывает детали по чертежам и образцам.
Что такое цилиндрический роликоподшипник и где его применяют?
Определяющая особенность цилиндрического роликоподшипника — геометрия контакта: закалённые стальные цилиндры катятся между двумя дорожками качения, и каждый контакт ролика с дорожкой представляет собой линию, а не точку. Этот единственный факт объясняет большую часть того, что важно покупателю: высокую радиальную грузоподъёмность при заданных габаритах, высокую радиальную жёсткость и повышенную чувствительность к перекосу по сравнению с шарикоподшипником того же размера.
Ролики направляются бортами (их также называют фланцами или заплечиками), расположенными на внутреннем кольце, наружном кольце или на обоих. От того, на каком кольце находятся борта, зависит, может ли вал смещаться в осевом направлении внутри подшипника; именно поэтому при одинаковых присоединительных размерах выпускаются подшипники нескольких различных исполнений. Покупатель, заказывающий только по размеру, может получить подшипник, который подходит к корпусу, но не выполняет функций, требуемых компоновкой вала.
Как линейный контакт влияет на грузоподъёмность, жёсткость и допустимый перекос
Линейный контакт распределяет нагрузку по более протяжённому участку, чем точечный, поэтому цилиндрический роликоподшипник воспринимает значительно более высокую радиальную нагрузку, чем шарикоподшипник с тем же диаметром отверстия и наружным диаметром, и меньше деформируется под этой нагрузкой. Обратная сторона — кромочные напряжения: при перекосе вала и корпуса нагрузку воспринимают торцы роликов, а не их середина. Ролики с бомбинированной или логарифмической образующей уменьшают этот эффект, но не устраняют его, поэтому такие подшипники устанавливают в узлах, где обеспечивается хорошая соосность; они не являются первым выбором там, где длинный гибкий вал сильно прогибается между опорами.
Где цилиндрические роликоподшипники применяются на транспортных средствах
В автомобильных и лёгких коммерческих применениях цилиндрические роликоподшипники встречаются главным образом во вращающихся узлах, которые воспринимают высокую радиальную нагрузку при малой осевой или без неё: на валах коробок передач и трансмиссий, в узлах ведущих шестерён дифференциалов и главных передач, в раздаточных коробках, роторах электроприводов и некоторых ступичных узлах, работающих в тяжёлых условиях. В промышленности они стандартно применяются в редукторах, электродвигателях, насосах, дробилках, прокатных станах и шпинделях прецизионных металлообрабатывающих станков, где используются двухрядные исполнения NN и NNU.
Неисправности в этих узлах редко проявляются как проблема подшипника. Радиальный люфт, износ сепаратора и разрушение смазки сначала проявляются шумом или вибрацией, а в ступичном узле тот же симптом может быть вызван ступицей, а не проверяемым подшипником. Последовательность действий в этом руководстве по диагностике шума ступичных узлов — разумная перекрёстная проверка перед вскрытием коробки передач. Диаметр отверстия и серия размеров указаны на странице цилиндрических роликоподшипников на huayuanbearing.com, что полезно в качестве отправной точки до обмена чертежами.
Чем различаются основные исполнения цилиндрических роликоподшипников?
Исполнение цилиндрического роликоподшипника определяется расположением бортов, и только схема их расположения решает, может ли подшипник воспринимать осевую нагрузку и в каком направлении. Два подшипника с одинаковыми диаметром отверстия, наружным диаметром и шириной могут совершенно по-разному работать в одной компоновке вала именно из-за этой детали.
| Исполнение | Расположение бортов | Осевая нагрузка | Типичная позиция |
|---|---|---|---|
| N | Два борта на внутреннем кольце; наружное кольцо без бортов | Внутреннее кольцо свободно смещается в осевом направлении в обе стороны; осевая нагрузка не воспринимается | Плавающая позиция, в которой вал должен свободно расширяться при нагреве |
| NU | Два борта на наружном кольце; внутреннее кольцо без бортов | Внутреннее кольцо свободно смещается в осевом направлении в обе стороны; осевая нагрузка не воспринимается | Обычный плавающий подшипник в редукторах и электродвигателях |
| NJ | Один борт на внутреннем кольце; два борта на наружном кольце | Фиксирует вал в одном направлении; ограниченная осевая нагрузка | Фиксирующая позиция, часто в паре с подшипником NU или N |
| NUP | Схема NJ с дополнительным отдельным бортом внутреннего кольца | Фиксирует в обоих направлениях; ограниченная осевая нагрузка | Единственный подшипник, который должен выполнять фиксацию самостоятельно |
| NF | Два борта на внутреннем кольце; один борт на наружном кольце | Фиксирует в одном направлении, зеркально NJ | Специальные компоновки редукторов и промышленных узлов |
| С полным числом роликов | Без сепаратора; максимальное число роликов | Обычно только радиальная; зависит от исполнения бортов | Очень высокая радиальная нагрузка при пониженной частоте вращения |
Однорядные, двухрядные исполнения и исполнения с полным числом роликов
Однорядные исполнения, такие как NU, NJ и NUP, охватывают большинство позиций в редукторах, электродвигателях и трансмиссиях. Двухрядные исполнения, такие как NN и NNU, размещают два ряда роликов при том же диаметре отверстия, что повышает радиальную грузоподъёмность и точность вращения и подходит для шпинделей станков и аналогичных прецизионных задач. В подшипниках с полным числом роликов сепаратор отсутствует, поэтому в пространство между кольцами помещается больше роликов; радиальная грузоподъёмность возрастает ещё больше, но предельная частота вращения снижается, а требования к смазке и фильтрации становятся гораздо более жёсткими. Выбор между ними зависит от позиции, а не от рейтинга исполнений.
Почему расположение бортов определяет осевую фиксацию
Большинство компоновок валов подчиняются одному правилу: один подшипник фиксирует вал, другой — плавающий. Плавающий подшипник должен допускать скольжение внутреннего кольца относительно наружного при удлинении вала от нагрева; исполнения N и NU делают именно это, поскольку кольцо без бортов позволяет роликам перемещаться вдоль дорожки качения. Фиксирующий подшипник должен препятствовать этому перемещению — это задача исполнений NJ, NF и NUP, причём NUP фиксирует в обоих направлениях. Установка двух фиксирующих подшипников на одном валу обычно приводит к предварительному осевому натягу, повышенной рабочей температуре и преждевременному отказу, поэтому подбор пары важен не меньше, чем обозначение отдельной детали.
Как расшифровать обозначение цилиндрического роликоподшипника?
Обозначение цилиндрического роликоподшипника читается в три блока — исполнение, серия размеров и код диаметра отверстия, — за которыми следуют суффиксы, описывающие сепаратор, зазор, точность и специальные особенности. Именно последовательное чтение блоков помогает избежать согласования ошибочного обозначения.
Возьмём NU 210 C3. NU — исполнение с бортами на наружном кольце и свободным внутренним кольцом. Цифра 2 относится к серии размеров по наружному диаметру, 10 — код диаметра отверстия; код диаметра отверстия, умноженный на пять, даёт диаметр отверстия в миллиметрах: 10 × 5 = 50 мм. C3 — группа радиального внутреннего зазора больше нормального. Коды отверстия 00, 01, 02 и 03 — четыре исключения из правила умножения; они обозначают 10, 12, 15 и 17 мм.
Дополнительные цифры указывают на другое сечение колец, а не просто на более широкий вариант той же детали. Обозначение серии 22 или 23 не обеспечивает взаимозаменяемости с обычной серией того же диаметра отверстия при установке в данный корпус, поскольку присоединительные размеры различаются. Это же относится и к двухрядным, и к прецизионным исполнениям. Присоединительные размеры, размеры фасок и расположение бортов всегда следует подтверждать по каталожному чертежу или чертежу заказчика, а не выводить только из обозначения.
Суффиксы, обозначающие сепаратор, зазор, точность и специальные особенности
Ошибки при заказе чаще всего связаны с суффиксами. Типичные примеры: M или MB — точёный латунный сепаратор, J или TV — штампованный стальной сепаратор, TVP — сепаратор из полиамида, армированного стекловолокном, C3 и C4 — увеличенный радиальный внутренний зазор, буквенные сочетания — более высокие классы точности. Широко применяемый суффикс W33 обозначает смазочную канавку и три масляных отверстия в наружном кольце. Поскольку правила применения суффиксов не полностью стандартизированы у разных производителей, обозначение, скопированное у одного бренда, не переносится автоматически на другой. Надёжная практика — указывать обозначение вместе с полными присоединительными размерами и группой зазора, а остальное подтверждать по чертежам и образцам.
Какой тип подшипника подходит для задачи: цилиндрический, конический или шариковый?
Выбирайте цилиндрический роликоподшипник, когда нагрузка преимущественно радиальная и высокая, обеспечена хорошая соосность вала, а позиция может быть плавающей; выбирайте конический роликоподшипник, когда позиция должна воспринимать комбинированную радиальную и осевую нагрузку; выбирайте радиальный шарикоподшипник с глубокими канавками, когда нагрузки малы, а частота вращения высока. Как только направление нагрузки и требования к перекосу зафиксированы, область пересечения этих трёх типов оказывается меньше, чем ожидают покупатели.
| Характеристика | Цилиндрический роликовый | Конический роликовый | Радиальный шариковый с глубокими канавками | Сферический роликовый |
|---|---|---|---|---|
| Тело качения и контакт | Цилиндр, линейный контакт | Усечённый конус, линейный контакт | Шар, точечный контакт | Бочкообразный ролик, линейный контакт |
| Радиальная грузоподъёмность | Очень высокая | Высокая | Умеренная | Очень высокая |
| Осевая грузоподъёмность | Отсутствует или ограничена одним либо обоими направлениями в зависимости от расположения бортов | Высокая в одном направлении для каждого ряда; комплекты регулируются друг относительно друга | Ограниченная, в обоих направлениях | Ограниченная, в обоих направлениях |
| Допустимый перекос | Низкий | Низкий | Умеренный | Высокий, самоустанавливающийся |
| Трение и возможная частота вращения | Низкое трение; более высокая частота вращения, чем у конических исполнений | Повышенное трение; частота вращения ограничена предварительным натягом и нагревом | Низкое трение; наибольшая частота вращения из четырёх | Умеренное |
| Типичное применение в автомобиле | Позиции валов коробок передач и электродвигателей, трансмиссия | Ступичные узлы, шестерни дифференциалов, главная передача | Вспомогательные приводы, малые электродвигатели, лёгкие вспомогательные агрегаты | Тяжёлое промышленное оборудование и техника коммерческого транспорта |
Конические и цилиндрические исполнения часто путают, поскольку в обоих используются ролики. Разница заключается в геометрии тела качения и в том, как каждый тип воспринимает осевую нагрузку: конический ролик создаёт осевую составляющую силы, которую необходимо воспринимать, поэтому конические комплекты регулируют друг относительно друга, тогда как цилиндрический ролик не воспринимает осевую нагрузку, если его борта не предназначены для восприятия её части. Подробнее выбор изложен в этом сравнении конических и цилиндрических роликоподшипников.
Когда цилиндрический роликоподшипник — неправильный выбор
Не указывайте в заказе цилиндрический роликоподшипник, если позиция должна самостоятельно воспринимать осевую нагрузку, если вал настолько гибок, что под нагрузкой возникает перекос, если корпус представляет собой тонкостенное литьё, деформирующееся под нагрузкой, или если машину необходимо собирать с максимально простой процедурой монтажа. В таких случаях коническое или самоустанавливающееся исполнение экономит за срок службы машины больше, чем когда-либо окупит дополнительная радиальная грузоподъёмность. Также стоит проверить, является ли деталь вообще разъёмным подшипником: герметизированный ступичный узел или прессованная сборка обычно заменяются целиком, а не отдельными подшипниками.
Два вопроса решают большинство таких случаев. Доминирующая нагрузка радиальная или комбинированная радиально-осевая? Вал жёсткий и имеет хорошие опоры или он длинный и гибкий? Если нагрузка радиальная, а вал жёсткий, цилиндрический роликоподшипник обычно обеспечивает наибольший ресурс при заданных габаритах. Если хотя бы один ответ противоположный, коническое или самоустанавливающееся исполнение обычно оказывается менее дорогим решением за срок службы узла.
Какой зазор, сепаратор и класс точности следует указывать?
Зазор, сепаратор и класс точности — три параметра спецификации, которые чаще всего остаются незаполненными в заказе на закупку, и три, которые чаще всего вызывают рекламации. Все три должны быть указаны в заказе, поскольку важен зазор, остающийся после установки и нагрева подшипника, а не зазор, измеренный в упаковке.
Радиальный внутренний зазор: CN, C3 и C4
| Группа зазора | Относительный зазор | Для каких условий подходит | Основной риск при неверном выборе |
|---|---|---|---|
| C2 | Меньше нормального | Лёгкая нагрузка, низкая частота вращения, небольшой нагрев, минимальный шум при работе | Предварительный натяг и перегрев, если посадки или температура недооценены |
| CN (нормальный) | Базовый | Общего назначения; умеренные посадки и умеренная разница температур колец | Потеря зазора, если оба кольца установлены с натягом |
| C3 | Больше нормального | Посадки с натягом на обоих кольцах или внутреннее кольцо значительно горячее наружного | Более свободная и шумная работа, чем требуется для применения |
| C4 | Больше C3 | Тяжёлые посадки с натягом, высокий температурный градиент, позиции с высоким рабочим нагревом | Повышенная вибрация и снижение точности направления роликов |
После монтажа внутренний зазор уменьшают два эффекта. Посадка с натягом на внутреннее кольцо растягивает его и уменьшает зазор, а посадка с натягом на наружное кольцо сжимает его. Нагрев усиливает эффект: если вал нагревается сильнее корпуса, внутреннее кольцо расширяется больше наружного, и зазор уменьшается ещё больше. Если оба кольца установлены с натягом, нормальный зазор, который при измерении на столе кажется большим, в работе может стать нулевым; тогда подшипник перегревается, начинает шуметь и преждевременно выходит из строя. Именно поэтому обычно указывают группу C3 или C4, и поэтому же не следует менять зазор, не зная посадок и температурного градиента.
Материал сепаратора, температура и предельная частота вращения
Сепараторы удерживают ролики на равномерном расстоянии и направляют их по дорожке качения. Штампованные стальные сепараторы — стандартный вариант общего назначения, подходящий для большинства позиций послепродажного рынка и OE. Точёные латунные или бронзовые сепараторы выдерживают более высокие температуры и более тяжёлые режимы работы и распространены в крупных размерах и промышленных применениях. Полиамидные сепараторы легки и работают тихо при умеренных температурах, но хуже переносят высокий нагрев и некоторые смазки; в исполнениях с полным числом роликов сепаратор отсутствует. Конструкция сепаратора — часть внутренней геометрии, поэтому нельзя предполагать, что сепаратор одного бренда подойдёт к кольцам другого.
Класс точности и стоимость
Класс точности определяет допустимые отклонения диаметра отверстия и наружного диаметра, точность вращения и допустимое биение собранного подшипника. Нормальный класс охватывает подавляющее большинство замен и общепромышленных задач. Более высокие классы точности необходимы там, где сам подшипник задаёт положение вала или где жёстко ограничена вибрация, например в шпиндельных и электроприводных применениях. Каждая ступень повышения класса увеличивает стоимость изготовления, поэтому класс должен определяться требованиями применения, а не привычкой или тем, что его указывает конкурент.
Как аттестовать поставщика цилиндрических роликоподшипников?
Аттестуйте поставщика цилиндрических роликоподшипников по документации и воспроизводимости, а не только по цене: запросите чертёж, группу зазора, материал сепаратора и протокол контроля, затем проверьте физический образец, прежде чем размещать серийный заказ. Пять шагов охватывают большую часть рисков.
- Зафиксируйте требование письменно. Укажите обозначение, присоединительные размеры, исполнение, группу зазора, сепаратор, класс точности, смазку или консервационное покрытие, маркировку и упаковку, а также условия эксплуатации: частоту вращения, направление нагрузки, температуру и предполагаемые посадки на вал и в корпус.
- Спросите, как будет изготавливаться изделие, а не только сколько оно стоит. Поставщик, который лишь повторяет каталожный номер, перекладывает выполнение требования на кого-то другого. Поставщик, способный разрабатывать изделие по чертежу или образцу, может подтвердить расположение бортов, фаску и зазор до начала производства — именно на этом этапе возникает большинство недоразумений.
- Запросите документацию на фактическую партию. Минимальный комплект — размерный протокол, результат измерения зазора, материал сепаратора и маркировка на подшипнике. Вопросы в этом контрольном списке для аудита поставщика ступичных подшипников применимы к любой программе подшипников качения, а не только к ступичным узлам.
- Проверьте образец перед серийной поставкой. Измерьте диаметр отверстия, наружный диаметр и ширину, убедитесь, что группа зазора соответствует заказу, проверните подшипник вручную, оценивая плавность вращения и дребезг сепаратора, и подтвердите маркировку и упаковку. Процедуру входного контроля из этой последовательности проверки подшипников можно выполнить на обычном столе входного контроля.
- Отдельно согласуйте сопоставление обозначений. Номер OE, обозначение конкурента и внутренний номер — это три разные ссылки. Запросите сопоставление в письменной форме, подтвердите замены до первой отгрузки и считайте любую перекрёстную ссылку предварительной, пока чертежи и образцы не будут согласованы.
Повторяйте проверку образца при любом изменении процесса. Другая партия термообработки, другой поставщик сепараторов или перешлифованная дорожка качения могут изменить зазор, шум и ресурс даже при неизменном чертеже, а однократное одобрение не переносится автоматически.
Как Jinan Huayuan Bearing вписывается в программу цилиндрических роликоподшипников?
Jinan Huayuan Bearing Co., Ltd. — компания по производству и экспорту подшипников из Цзинаня, провинция Шаньдун, специализирующаяся на компонентах ступичных узлов и шасси для автомобильного послепродажного рынка и поставок OE и способная разрабатывать детали по чертежам и образцам.
Основные товарные направления — автомобильные ступичные подшипники, ступичные узлы, натяжные ролики и компоненты шарниров равных угловых скоростей (ШРУС) — детали, которые воспринимают вес автомобиля, обеспечивают управление автомобилем и передают крутящий момент на колесо. Цилиндрические роликоподшипники относятся к тому же семейству подшипников качения и ставят те же вопросы при закупке: исполнение, серия размеров, диаметр отверстия, зазор, сепаратор, точность и упаковка. Huayuan Bearing обслуживает зарубежных покупателей; основными рынками являются Ближний Восток и Юго-Восточная Азия, а также другие регионы.
- Автомобильные ступичные подшипники и ступичные узлы
- Натяжные ролики для ременных приводов
- Компоненты шарниров равных угловых скоростей (ШРУС)
- Разработка по чертежам и образцам
- Индивидуальная упаковка и поставка под собственной торговой маркой
Для импортёра наиболее важны две возможности. Первая — разработка по чертежам и образцам: покупатель, располагающий изношенной оригинальной деталью, обмеренным образцом или чертежом OEM, может запросить аналогичную деталь, а не соглашаться на то, что случайно оказалось в каталоге. Вторая — индивидуальная упаковка и поставка под собственной торговой маркой: подшипники и ступичные узлы можно упаковывать и маркировать под бренд покупателя, что важно для дистрибьюторов, продающих под своим именем, а не под именем производителя.
Каждая техническая деталь подтверждается по чертежам и образцам до поставки, и то же правило действует для цилиндрических роликоподшипников: обозначение, расположение бортов, группа зазора и маркировка согласуются по чертежу или физическому образцу, а не по описанию в сообщении. Страницы продукции публикуются на нескольких языках, и импортёру, чья закупочная команда распределена по разным рынкам, может быть проще распространять внутри компании вьетнамскую версию страницы цилиндрических роликоподшипников или индонезийскую версию.
Коммерческие аспекты и вопросы соответствия — располагаемая производственная мощность для конкретного заказа, график поставки и документы о качестве, требуемые собственной системой покупателя, — согласуются отдельно для каждого заказа и рынка. Импортёрам следует запрашивать эти документы напрямую и проверять их до размещения серийного заказа, а не полагаться на общую статью.
Часто задаваемые вопросы о цилиндрических роликоподшипниках
В чём разница между цилиндрическими роликоподшипниками NU и NJ?
В подшипнике NU борта расположены на наружном кольце, а внутреннее кольцо свободно, поэтому оно может смещаться в осевом направлении в обе стороны, и подшипник воспринимает только радиальную нагрузку. В подшипнике NJ на внутреннем кольце также есть один борт, поэтому он фиксирует вал в одном направлении и воспринимает ограниченную осевую нагрузку. Следовательно, NU — обычный плавающий подшипник, а NJ — фиксирующий. Подтвердите расположение бортов по чертежу или образцу.
Может ли цилиндрический роликоподшипник воспринимать осевую нагрузку?
Только в ограниченной степени и только в определённых исполнениях. Обычные исполнения N и NU вообще не воспринимают осевую нагрузку; исполнения NJ, NF и NUP благодаря бортам воспринимают ограниченную осевую нагрузку в одном или обоих направлениях. Там, где требуется реальная осевая грузоподъёмность, правильным выбором будет конический роликоподшипник или отдельный упорный подшипник. Не следует обменивать радиальную грузоподъёмность на осевую нагрузку, на которую исполнение изначально не рассчитано.
Как сопоставить номер OE цилиндрического роликоподшипника?
Рассматривайте каждый номер как ссылку, требующую проверки, а не как готовую взаимозамену. Соберите номер OE, обозначение, выштампованное на детали, присоединительные размеры (диаметр отверстия, наружный диаметр, ширина) и, по возможности, фотографию маркировки. Затем попросите поставщика подтвердить сопоставление по чертежу или образцу. Производители меняют суффиксы от партии к партии, поэтому заменённый номер может указывать на те же габариты, но с другим сепаратором или зазором.
Что следует указать в запросе коммерческого предложения на цилиндрический роликоподшипник?
Укажите обозначение, если оно есть, присоединительные размеры, исполнение, группу зазора, сепаратор и класс точности, количество, требования к маркировке и упаковке, а также условия эксплуатации: частоту вращения, направление нагрузки, температуру и посадки на вал и в корпус. Чертёж или чёткая фотография имеющейся детали устраняет большую часть неопределённости. Если деталь предназначена для ступичного узла или трансмиссии, добавьте сведения о применении на автомобиле, чтобы можно было проверить окружающий узел.
Purchasing guidance, product information and company updates from Huayuan Bearing.