Семейство поворотных подшипников, предназначенных для восприятия осевых нагрузок.
Упорный шарикоподшипник
Упорный подшипник — это особый тип вращающегося подшипника . Как и другие подшипники, они постоянно вращаются между деталями, но рассчитаны на преимущественно осевую нагрузку. [1]
Упорные подшипники бывают нескольких разновидностей.
Упорные шарикоподшипники , состоящие из шариков подшипников , закрепленных в кольце, могут использоваться в устройствах с малой осевой нагрузкой, где имеется небольшая осевая нагрузка.
Цилиндрические упорные роликоподшипники состоят из небольших цилиндрических роликов, расположенных плоско, так, что их оси направлены к оси подшипника. Они обеспечивают очень хорошую несущую способность и дешевы, но имеют тенденцию к износу из-за разницы в радиальной скорости и трения, которое выше, чем у шарикоподшипников.
Упорные конические роликоподшипники состоят из небольших конических роликов, расположенных так, что все их оси сходятся в одной точке на оси подшипника. Длина ролика, диаметр широкого и узкого концов, а также угол роликов должны быть тщательно рассчитаны, чтобы обеспечить правильную конусность, чтобы каждый конец ролика плавно катился по поверхности подшипника без проскальзывания. Это тип, наиболее часто используемый в автомобильной промышленности (например, для поддержки колес легкового автомобиля), где они используются парами для восприятия осевой тяги в любом направлении, а также радиальных нагрузок. Они могут выдерживать более высокие осевые нагрузки, чем шариковые, из-за большей площади контакта, но их производство дороже.
Сферический роликоупорный подшипник
В сферических роликоподшипниках используются асимметричные ролики сферической формы, катящиеся внутри внутренней шайбы с дорожкой качения сферической внутренней формы. Они могут воспринимать комбинированные радиальные и осевые нагрузки, а также компенсировать перекос валов. Они часто используются вместе с радиальными сферическими роликоподшипниками . Сферические роликоупорные подшипники обеспечивают самую высокую плотность грузоподъемности среди всех упорных подшипников. [2]
Жидкостные подшипники , в которых осевое усилие поддерживается тонким слоем жидкости под давлением, обеспечивают низкое сопротивление.
Упорный подшипник с жидкостной пленкой Miba
Магнитные подшипники , в которых осевое усилие поддерживается магнитным полем. Он используется там, где необходимы очень высокие скорости или очень низкое сопротивление, например, в центрифуге типа Zippe .
Упорные подшипники обычно используются в автомобильной, морской, [3] и аэрокосмической технике. Они также используются в захватах лопастей несущего и рулевого винтов радиоуправляемых вертолетов.
Упорные подшипники используются в автомобилях, поскольку в передних передачах в современных автомобильных коробках передач используются косозубые шестерни , которые, обеспечивая плавность хода и снижение шума, вызывают осевые силы, с которыми необходимо справляться.
В радиоантеннных мачтах также используются опорные подшипники для уменьшения нагрузки на вращатель антенны .
Упорный подшипник типа Michell в разобранном виде. Обратите внимание, что каждая площадка секторной формы может поворачиваться на выступах нижней пластины.
Упорные подшипники с жидкостной пленкой были изобретены Альбертом Кингсбери , который открыл этот принцип в ходе исследований подшипников и смазки, начавшихся в 1888 году, будучи студентом. Его первый экспериментальный подшипник был испытан в 1904 году. Он подал заявку на патент в 1907 году, и он был выдан в 1910 году. [5] Первый подшипник Кингсбери в гидроэнергетике, одном из его основных применений, был установлен на электростанции Холтвуд в 1912 году. . Он по-прежнему используется в полной мере.
Упорные подшипники были независимо изобретены австралийским инженером Джорджем Мичеллом (произносится как Митчелл), который запатентовал свое изобретение в 1905 году.
Жидкостные упорные подшипники содержат несколько секторных подушек, расположенных по кругу вокруг вала и имеющих возможность свободно вращаться. Они создают клиновидные области масла внутри подшипника между колодками и вращающимся диском, которые поддерживают приложенное усилие и исключают контакт металла с металлом.
Изобретение Кингсбери и Мичелла особенно применялось к блоку тяги на кораблях. Небольшой размер (одна десятая размера старых конструкций подшипников), низкое трение и длительный срок службы изобретения Кингсбери и Мичелла сделали возможным разработку более мощных двигателей и винтов. Они широко использовались на кораблях, построенных во время Первой мировой войны , и стали стандартным подшипником, используемым на валах турбин на кораблях и электростанциях по всему миру. (См. также жидкостные подшипники с наклонной подушкой Michell/Kingsbury )
Сегодня упорные подшипники продолжают играть важную роль во вращающемся оборудовании, таком как детандеры, насосы, газовые или паровые турбины или компрессоры. Помимо традиционных баббитовых подшипников, использовавшихся с начала 20 века, стали применяться новые материалы для упорных подушек. Например, бронза и медь-хром обычно используются для улучшения характеристик подшипников. [6]
^ «Введение в упорные шарикоподшипники» . Подшипник СКФ . 18 марта 2022 г. Проверено 15 августа 2022 г.
^ «Почему сферические упорные роликоподшипники SKF» . СКФ . Проверено 17 декабря 2013 г.
^ Симмонс и Хендерсон (1990), с. 344.
^ «Подшипники выключения сцепления/Продукты, связанные с трансмиссией (трансмиссии)/Автомобильный послепродажный рынок/Поле/Информация о продукте/Koyo Bearings (JTEKT)» .ベアリング. Проверено 15 августа 2022 г.
^ "Упорный подшипник Кингсбери - ASME" .
^ "Упорные подшипники Миба" .
Рекомендации
Симмонс, JEL; Хендерсон, Н. (1990). «Развития в области упорных подшипников для военно-морского флота». Журнал военно-морской техники . 32 (2): 344–353.
