Высокоскоростные подшипники

Подшипники, которые работают с большим числом оборотов называют высоко оборотистыми или скоростными.  Использование современных технологий и материалов позволило довести количество вращения соединяемых деталей до 100 тыс. оборотов в минуту.  Такие подшипники используются в навигационных приборах космической и авиапромышленности.

1.Что такое скоростной подшипник?

Скоростной подшипник это изделие которое может работать при высоких оборотах внутреннего кольца.  Обычно это небольшие по размеру радиально-упорные шариковые подшипники.  Чем больше по диаметру тела качения подшипника, тем с меньшими оборотами он работает, поэтому один из критериев признака высоко оборотистого подшипника — это небольшие по радиальному размеру тела качения: ролики; шарики; керамические и пластические вставки с сепараторами из материалов способных передавать смазку к быстродвижущимся роликам без деформации: текстолит, керамика, латунь.  рис. 1 . Сепараторы выполняются закрытого типа с наполненными смазкой. т.к. недостаток равно переизбыток смазки может вызвать, нагрев узла.

Скоростные подшипники могут быть:

  1. Радиальными одно или многорядными;
  2. Двурядными упорными;
  3. Радиально-упорными;
  4. Радиально упорными самоустанавливающимися;
  5. Упорными.
скоростные подшипники
Рис.1. Различные конструкции   быстроходных подшипников. Радиальные многорядные. 2. Двурядными упорными;  3. Двурядный радиально — упорный; 4. Радиально-упорный самоустанавливающимися; 5-Упорными.

2. Материалы, применяемые для изготовления высокоскоростных подшипников

Как правило такие изделия выпускаются с закрытыми сепараторами, которые заложены консистентная смазка см. Рис. 2 .  Тела качения изготавливаются по специальной технологии из керамики или специального высоколегированной металла.  В настоящее время практикуются подшипники, сделанные полностью из керамики, а также из составных частей, в которых могут быть тела качения керамические, обоймы из металла, сепараторы из текстолита.

Закрытый сепаратор

Рис. 2. Подшипник с закрытым сепараторами.

2.1 Металл для изготовления деталей подшипника

Детали (в основном обоймы) изготовляются из специальной шарикоподшипниковой стали ШХ15 (Европейский аналог 52100), с дополнительной вакуумной обработкой.  Этот вид обработки заключается в том, что при нагреве близком к расплаву заготовка помещается в вакуум постепенно остывает в нем.  В результате процесса из металла постепенно удаляется микроскопические включения различных газов уплотняя и улучшая структуру металла.   Срок службы подшипников с применением стали подвергшейся вакуумной обработки в 4 раза больше обычных.

2.2. Керамика

Как было отмечено выше  сейчас эксплуатируются подшипники, которые полностью изготовлены из керамики.  В высокоскоростных подшипниках широкое распространение получили изделия с керамическими роликами.  Преимущества таких тел качения очевидны:

  • они легче стали в 4 раза;
  •  выдерживают нагрузку в полтора-два раза больше;
  • максимальная температура нагрева роликов из стали 80 ° С, из керамики 400 ° С.
  • высокая стойкость к кислотной и щелочной среде.

Недостаток: требует высокой точности изготовления, так как твердый слои керамики разрушаются под воздействием неравномерной нагрузки.

На Рис.4 представлены составной и  керамический подшипник.

гибридные подшипники

Рис.4.  Составной и полностью керамический подшипники.

3. Сепараторы

К сепараторам высокоскоростных подшипников предъявляется серьёзные требования по точности изготовления, они могут быть:

  • текстолитовые —  это материал, который пропитан специальным смазывающим составом обеспечивающими дополнительную смазку роликов, работают такие сепараторы при температурах до 100° С и используется в подшипниках общего назначения;
  • бронзовые и латунные сепараторы изготавливаются из цельнотянутых втулок и точного высверливания мест под каждый ролик, работает при температуре до         200 ° С.  Подшипники в основном используются в специализированной технике и изготавливаются по спец. заказам;
  • полиэфиэфиректоновые (РЕЕК) — это пластификат по свойствам приближенный к керамике, но более пластичный.  Предназначен для работы в агрессивных средах. Рабочая температура до +150 ° С. Рис. 5

текстолитовая обойма

Рис. 5 Подшипник с текстолитовым сепаратором

4. Торговые марки высокоскоростных подшипников

Российский рынок предоставлен полными набором радиально -упорных подшипников которые регламентируются стандартом ГОСТ 831-75.  Настоящий стандарт распространяется на неразъемные и разъемные однорядные подшипники. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4942-84.

Стандарт устанавливает следующие типы подшипников

разъемные со съемным наружным кольцом:

  • 6000 — с углом контакта =12°;
  • разъемные со съемным внутренним кольцом;
  • 76000 — с углом контакта =12°;
  • неразъемные со скосом на наружном кольце:
  • 36000 — с углом контакта =12°;
  • 36000 Кб — с углом контакта =15°;
  • 46000 — с углом контакта =26°;
  • 66000 — с углом контакта =36°;

неразъемные со скосом на внутреннем кольце:

  • 36000К7 — с углом контакта =12°;
  • 36000К — с углом контакта =15°;
  • 46000К — с углом контакта =26°;
  • 66000К — с углом контакта =36°;
  • неразъемные со скосом на наружном и внутреннем кольцах:
  • 26000К — с углом контакта = 40°.

Основные размеры должны соответствовать указанным на рис 6.

ГОСТ на подшипник

Рис. 6.   Типы радиально — упорных подшипников согласно ГОСТ 831-75

5. Подшипники фирмы NTN-SNR

Одним из лидеров по производству реализации подшипников в том числе и высокоскоростных является фирма NTN-SNR.  Производственные мощности и исследовательские центры этого концерна размещены в Японии, Франции, Америки, Англии и Австралии.  Чтобы сохранить лидирующие положение на мировом рынке последний год в исследование новых образцов корпорацией  было инвестировано 120 млн евро. Марки и основные характеристики высокоскоростных подшипников, производимые концерном предоставлены в табл. 1

Таблица1

Основные характеристики высокоскоростных подшипников концерна NTN-SNR

Марка Угол контакта Серия Быстроходность, N. Dm* Диаметр вала (диаметр внутреннего отверстия)
Standart 15°, 25° 71900, 7000, 7200 1,7 млн. 10 .. 240 мм.
High speed 17°, 25° 71900, 7000 2,2 млн. 10 .. 130 мм.
Sealed 17°, 25° 71900, 7000, 7200 1,5 млн. / 2 млн. (керамические шарики) 10 .. 130 мм.
Hybrid 15°, 17°, 25° 71900, 7000, 7200 2,8 млн. 10 .. 130 мм.
HNS по спецзаказу по спецзаказу 3,0 млн. по спецзаказу.