Шпиндельные шарикоподшипники — особенности конструкции, распространенные разновидности, модели комбинированного типа

Некоторые шариковые подшипники качения радиально-упорного типа входят в особую, шпиндельную группу. В нее включают подшипниковые узлы со значительной грузоподъемностью, а также высокой точностью посадочных и внешних диаметров. Такие подшипники обслуживают тяжелонагруженные роторы. Шпиндельные модели способны выдержать не только большую нагрузку, но и высокие обороты, поэтому монтируют:

• в вентиляторы промышленных вытяжек;
• в корпуса насосов внешнего, погружного типа;
• в коробки передач, подач металлорежущих станков любого типа.

Шпиндельный узел качения должен выдержать разнонаправленную осевую нагрузку. Такие модели отличаются от стандартных шарикоподшипников не только конструкционно, но и технологией монтажа.

Конструкция шпиндельного шарикоподшипника

Такой узел компонуется по классической схеме. Внутреннее кольцо оснащается канавкой для обозначения дорожки тел качения. Шарики распределяются по всей окружности равномерно, с помощью сепаратора из износостойкого материала. Внешнее кольцо оснащается такой же канавкой, как внутреннее. Радиально-упорный характер предполагает Г-образный профиль внутреннего кольца и П-образное сечение внешнего.

Тела качения и кольца производятся из высоколегированной стали или керамики, с минимальными допусками на отклонения от размера и формы. Сепаратор такой модели в большинстве случаев изготавливается из латуни. Компоновка шпиндельного шарикоподшипника допускает открытое и закрытое исполнение.

Основные разновидности шарикоподшипников для шпинделей

Подшипниковые заводы выпускают четыре разновидности таких узлов качения:

1. Стандартные подшипники — с кольцом и шариками из металла.
2. Керамические — с кольцом из металла и шариком из композита.
3. Высокоскоростные подшипники — с металлическими компонентами и особыми контактными углами.
4. Высокоскоростные керамические — в этом случае в стальные кольца вставляют шарики из керамики.

Высокоскоростные серии отличаются от стандартного исполнения не только контактными углами. У таких подшипников больше тел качения, что минимизирует нагрузку на опорные кольца, а также снижает требования по частоте обслуживания. Но высокоскоростная серия ограничена температурой эксплуатации. В этом случае невозможны перегрев или сильное охлаждение.

Комбинированные шпиндельные шарикоподшипники

Если стандартные модели не соответствуют скоростному или температурному режиму, конструкторы прибегают к помощи комбинированных подшипников. Их называют гибридами — из-за совмещения стальных колец с шариками из керамики. Тела качения производят по особой технологии, наделяющей шарики высокой прочностью, а также стойкостью к абразивному износу и температурным деформациям. В основе конструкционной керамики находится сверхтвердый нитрид кремния.

Гибридные шпиндельные шарикоподшипники отличаются от стальных:

• компактными размерами и небольшим весом — разница может быть даже двукратной;
• увеличенным сроком службы — прочный легкий узел не боится значительных нагрузок;
• стойкостью к температурным деформациям — не теряют прочность при нагреве, не меняются в диаметре;
• диэлектрическими свойствами — не проводят электрический ток.

Помимо этого, гибридные узлы славятся низким уровнем шума, щадящими требованиями к сервису, минимальным расходом смазки и улучшенными рабочими характеристиками. Они могут выдержать значительные осевые нагрузки, огромные угловые скорости, а также частые изменения направления и частоты вращения.