Автобиография | Реферат | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальное задание
ОРИГИНАЛ ПЕРЕВОД Тищенко А. С.
Цилиндрический роликоподшипник SKF повышенной грузоподъемности
Юрген Райхерт, Йохан Баум (Центр промышленного развития SKF, г. Швайнфурт, Германия)
«Evolution» - деловой и технический журнал фирмы SKF
(http://www.skf.com/)
Согласно международному стандарту ISO подшипник с максимальным количеством тел качения определяется как бессепараторный. Когда этот стандарт разрабатывался, технические возможности не позволяли создать подшипник, имеющий сепаратор наряду с максимальным количеством тел качения. Но времена меняются...
Грузоподъемность рассчитывается по стандартной методике ISO 76 и ISO 281. Согласно этой методике, существует два способа увеличения грузоподъемности подшипника при сохранении его стандартизованных габаритных размеров:
Существует два типа подшипников: сепараторные и бессепараторные. Бессепараторные подшипники вместо сепаратора имеют максимальное количество тел качения. В подшипниках этого типа ролики находятся в непосредственном контакте друг с другом, что вызывает проскальзывание, увеличение трения и теплоотдачи. При определенных условиях это приводит к износу и преждевременному выходу из строя этих подшипников и делает их непригодными для тех случаев, когда подшипник должен вращаться с высокой частотой. Таким образом, наличие сепаратора необходимо для нормальной работы подшипника в условиях высоких частот вращения.
В качестве основы для новой конструкции стального сепаратора был использован сепаратор конического роликоподшипника, где центровка по заплечику служит для повышения способности подшипника к восприятию случайных радиальных ускорений и ударных нагрузок. Применение фирменного программного обеспечения SKF и накопленных знаний позволило группе разработчиков установить, что уменьшение концентрации напряжений в критических местах может быть достигнуто путем сглаживания переходов, увеличения радиусов, оптимизации соотношения толщины стенки сепаратора и его диаметра и создания соответствующих вырезов.
Для оценки скоростных характеристик и устойчивости сепаратора были проведены испытания при значениях n x dm (частота вращения х средний диаметр подшипника) до 800 000 мм/мин в условиях переменных радиальных и осевых нагрузок. Максимальная частота вращения, при которой проводились испытания, соответствует предельно допустимой частоте вращения, указанной в каталоге подшипников.
По результатам измерений в совокупности с глубинным исследованием различных компонентов подшипника после испытаний какие-либо ограничения в использовании цилиндрического роликоподшипника повышенной грузоподъемности по сравнению со стандартным подшипником выявлены не были.
В год празднования 100-летнего юбилея компании SKF дух инноваций, присущий ее создателям, по-прежнему живет среди нас. Сегодня, как и в 1907 г., ученые и инженеры компании ведут постоянную работу по оптимизации ресурса подшипников качения и повышению надежности работы машин.
Один из последних примеров - разработка нового цилиндрического роликоподшипника повышенной грузоподъемности, уникальная особенность которого состоит в том, что существенное увеличение грузоподъемности было достигнуто при сохранении его стандартных габаритных размеров.
Инженеры SKF создали подшипник, который сочетает грузоподъемность, сравнимую с грузоподъемностью подшипника с максимальным количеством тел качения, с достоинствами сепараторного подшипника.
Когда в 1960 г. SKF выпустила на рынок цилиндрический роликоподшипник исполнения Е, это событие было расценено как важный шаг на пути дальнейшего совершенствования конструкции стандартных цилиндрических роликоподшипников. В 1980 г. был разработан подшипник исполнения ЕС, обладавший повышенной осевой грузоподъемностью, а в 2002 г. было начато производство цилиндрических роликоподшипников класса SKF Explorer.
Подшипники SKF Explorer не только изготавливались из высококачественных материалов и проходили улучшенный процесс термообработки, но и имели улучшенную микрогеометрию, благодаря которой они по-прежнему недосягаемы для конкурентов.
Применение накопленных знаний и фирменного программного обеспечения позволило инженерам SKF усилить смазочный эффект масляной пленки и уменьшить коэффициент трения внутри подшипника.
Краткие сведения о грузоподъемности
→Увеличение размеров роликов при неизменном их количестве
→Увеличение количества роликов при неизменных размерах роликов.
С практической точки зрения, первый метод чреват возникновением технических проблем, поскольку увеличение размеров роликов возможно лишь за счет уменьшения толщины внутреннего и наружного колец и ширины боковых бортов. Если в результатах теоретических расчетов грузоподъемности такие изменения никак себя не обнаруживают, то на практике они вызывают уменьшение жесткости колец и прочности бортов. Это означает повышенный риск микросмещений наружного кольца в отверстии корпуса и, следовательно, риск возникновения фреттинг-коррозии или сползания наружного кольца. Кроме того, увеличение размеров роликов повышает риск проскальзывания вследствие повышенного момента инерции. Хотя первый метод впечатляюще выглядит на бумаге, его все же нельзя признать удовлетворительным.
Второй метод, напротив, весьма перспективен, поскольку позволяет на базе ранее улучшенной макро- и микрогеометрии цилиндрического роликоподшипника исполнения Е увеличить его грузоподъемность, сохранив изначальные размеры роликов и толщину стенок колец этого апробированного подшипника, который выпускается вот уже 45 лет.
Рисунок – Цилиндрический роликоподшипник SKF повышенной грузоподъемности
«Увеличьте количество роликов» – сказать легче, чем сделать
Средне- и крупногабаритные цилиндрические роликоподшипники стандартного исполнения комплектуются механически обработанным латунным сепаратором, главная функция которого – предотвращение контакта между роликами. Разделительные ячейки сепаратора, которые обычно располагаются на уровне начальной окружности ролика (окружность, соединяющая средние точки всех роликов), имеют рассчитанное на максимальную прочность поперечное сечение, которое ограничивает теоретически возможное количество роликов. Однако если изменить высоту расположения ячеек сепаратора, то ролики будут располагаться ближе друг к другу, а освободившееся пространство можно использовать для размещения дополнительных роликов.
Для решения этой задачи SKF разработала новую конструкцию стального се паратора оконного типа – сепаратор двух базовых исполнений – центрируемого по заплечику наружного кольца (JA) и центрируемого по заплечику внутреннего кольца (JB).
Больше, чем просто ячейки сепаратора
Затем был сделан еще один шаг в этом направлении – путем дальнейшей оптимизации геометрии ячеек сепаратора был достигнут тангенциальный контакт между роликами и ячейками сепаратора. При этом углы контакта были оптимизированы, а ячейка сепаратора приобрела несколько своеобразную форму.
Все эти меры не только способствуют уменьшению давления в зоне контакта и улучшению формирования масляной пленки, но и позволяют избежать возникновения кромочных контактов и тем самым локализовать работу без смазки вследствие соскребания смазки.
В комбинации со сталью в качестве материала сепаратора и опорой в виде заплечика новая конструкция обеспечивает прочность, которая сопоставима с прочностью латунного сепаратора стандартного исполнения. Но самое главное - она допускает наличие дополнительных роликов.
Помимо сепаратора новой конструкции, цилиндрический роликоподшипник повышенной грузоподъемности стандартного исполнения комплектуется оксидированными роликами и подшипниковыми кольцами, которые улучшают поведение подшипника в период приработки. Такой тип обработки поверхностей придает этому подшипнику темный оттенок.
После завершения этапа теоретических расчетов и компьютерного моделирования новая конструкция сепаратора прошла цикл испытаний, который продолжался более года. За это время было проведено более 20 оценочных испытаний. Целью этих испытаний, в которых использовались цилиндрические роликоподшипники серии размера 2334, было сравнение рабочих параметров обоих вариантов конструкции сепараторов повышенной грузоподъемности с рабочими характеристиками стандартного механически обработанного латунного сепаратора, центрируемого по заплечику.
Скоростные и функциональные испытания
Указанные испытания были проведены для двух условий смазывания. В одном случае использовалось масло, вязкость которого обеспечивала формирование масляной пленки достаточной толщины ( > 1,5).
Во втором случае для имитации условий недостаточного смазывания использовалось низковязкое масло ( < 0,5). По завершению всех испытаний было проведено испытание на прочность в течение 1000 часов.
Результаты
При сравнении с механически обработанным латунным сепаратором было установлено, что уменьшенное поперечное сечение сепаратора повышенной грузоподъемности способствует лучшему прохождению масла через подшипник и тем самым усиливает смазочный эффект и уменьшает нагрев подшипника. Кроме того, уменьшение массы сепаратора позволяет уменьшить инерционные силы.
Это преимущество может иметь решающее значение в тех случаях, когда подшипник работает в условиях часто чередующихся пусков и остановок или подвергается воздействию радиальных ускорений, например, в планетарных редукторах.Другие материалы библиотеки:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Автобиография |
Реферат | Ссылки |
Отчет о поиске | Индивидуальное задание