Упорные подшипники подразделяются на три основных типа в зависимости от того, как они воспринимают осевые нагрузки:
Упорные подшипники скольжения (шарнирного типа), также известные как упорные шайбы или упорные кольца, выдерживают нагрузки через прецизионно отшлифованную плоскую поверхность скольжения. Эта поверхность обычно покрыта пленкой смазочного масла и часто имеет обработанные канавки для распределения смазки. Они компактны, ударопрочны и хорошо подходят для тяжелых грузов на относительно низких скоростях.
Шарикоподшипники состоят из кольца шариков, расположенного между двумя упорными шайбами с канавками. Они могут выдерживать умеренные осевые нагрузки на высоких скоростях с низким коэффициентом трения; однако они почти не выдерживают радиальных нагрузок и очень чувствительны к перекосу.
Упорные роликоподшипники, в том числе варианты с цилиндрическими, коническими или сферическими роликами, заменяют шарики роликами, увеличивая площадь контакта и повышая несущую способность. Например, упорные конические роликоподшипники могут выдерживать значительные комбинированные радиальные и осевые нагрузки в высокопроизводительных трансмиссионных системах.
Упорные подшипники осевые или радиальные?
Как следует из названия,упорные подшипникиявляются осевыми. Они предназначены для поддержки осевых нагрузок (сил, действующих параллельно осевой линии вала), а не радиальных нагрузок, которые действуют перпендикулярно валу. Это критическое различие при выборе подшипника: радиальные подшипники выдерживают поперечные нагрузки и вес самого вала, тогда как осевые упорные подшипники противодействуют тяге, которая в противном случае привела бы к смещению вала вдоль его продольной оси.
В промышленных подшипниках различие между осевой и радиальной опорой имеет жизненно важное значение. Осевые упорные подшипники специально разработаны для удовлетворения уникальных требований осевой нагрузки, гарантируя, что вращающиеся компоненты сохраняют точное осевое позиционирование и предотвращают нежелательное смещение при эксплуатационном напряжении. Такая специализированная конструкция необходима в средах с высокой надежностью, где неправильное управление нагрузкой может привести к преждевременному износу или катастрофическому отказу. Выбирая подходящий тип подшипника для каждого направления нагрузки, проектировщики могут обеспечить оптимальную производительность и долговечность всей системы.
Направление нагрузки определяет геометрию контакта, которая, в свою очередь, определяет, где материал должен обладать наибольшей прочностью, а также то, как смазка доставляется и удерживается. Стандартная упорная шайба имеет плоскую кольцевую контактную поверхность, перпендикулярную валу, что позволяет распределять осевые силы по всему кольцу; радиальный подшипник скольжения, напротив, состоит из цилиндрического отверстия, которое распределяет боковые нагрузки по своей окружности. Если какой-либо тип подвергается нагрузке, на которую он не рассчитан, площадь контакта эффективно сжимается и давление возрастает, что в конечном итоге приводит к разрушению поверхности.
В практическом оборудовании эти два типа нагрузок редко действуют изолированно; следовательно, в большинстве промышленных подшипников элементы упорного подшипника сочетаются с радиальной опорой. Задача инженера состоит в том, чтобы гарантировать, что каждая нагрузка воспринимается предназначенным для нее компонентом: осевая нагрузка направлена на упорную поверхность, а радиальные нагрузки направлены на шейку, тем самым не допуская, чтобы какая-либо поверхность воспринимала нагрузку, для которой она не предназначена. Когда упорный подшипник вынужден выдерживать значительные радиальные нагрузки (или наоборот), такое несоосность распределения нагрузки часто является основной причиной преждевременного износа.