Система фиксирующих и плавающих подшипников

Система, состоящая из фиксирующего и плавающего подшипников обычно применяется в промышленных конструкциях для компенсации теплового расширения и сжатия валов. В данной системе подшипниковый узел на одном конце вала должен иметь возможность фиксации вала в осевом направлении. Для этого выполняется осевая фиксация одного из подшипников на валу и в корпусе. Подшипниковый узел на противоположной стороне вала является плавающим и обеспечивает возможность осевого смещения вала вследствие температурного расширения во избежание возникновения внутренних перегрузок в подшипниках.
В качестве фиксирующих используются радиальные подшипники, способные компенсировать комбинированные (радиальные и осевые) нагрузки. Они включают радиальные шарикоподшипники, двухрядные или спаренные однорядные радиально-упорные шарикоподшипники, самоустанавливающиеся шарикоподшипники, сферические роликоподшипники, спаренные конические роликоподшипники, цилиндрические роликоподшипники типа NUP или NJ с фасонным кольцом HJ.
В качестве альтернативы подшипниковый узел в фиксирующем положении может состоять из комбинации двух подшипников:
  • Для восприятия радиальной нагрузки может использоваться радиальный подшипник, способный выдерживать только радиальную нагрузку, например, цилиндрический роликоподшипник с одним кольцом без бортов.
  • Для обеспечения осевой фиксации может быть использован радиальный шарикоподшипник, шарикоподшипник с четырёхточечным контактом или двойной упорный подшипник.
Подшипник, фиксирующий вал в осевом направлении, не должен быть закреплен радиально. Как правило, он монтируется в корпусе с небольшим радиальным зазором.
Используются два способа компенсации смещения вала из-за температурного расширения в плавающей опоре. Первый способ — использование подшипника, воспринимающего только радиальные нагрузки и обеспечивающего компенсацию осевого смещения вала в корпусе. Это могут быть тороидальные роликоподшипники CARB, игольчатые роликоподшипники и цилиндрические роликоподшипники, с одним из колец без бортов. Другой метод предполагает использование радиального подшипника, установленного с небольшим радиальным зазором в корпусе, который обеспечивает свободное перемещение наружного кольца в осевом направлении.
Из большого количества возможных вариантов подшипниковых систем, в которых одна опора является фиксированной, а другая плавающей, наиболее распространённые из них представлены в ниже.
Для жёстких подшипниковых узлов, требующих осевого смещения вала «без трения» внутри системы подшипниковых опор, следует рассмотреть следующие комбинации:
  • радиальный шарикоподшипник / цилиндрический роликоподшипник (рис. 1)
  • двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник / цилиндрический роликоподшипник типа NU или N (рис. 2)
  • спаренные однорядные конические роликоподшипники / цилиндрический роликоподшипник типа NU или N (рис. 3)
  • цилиндрический роликоподшипник типа NUP / цилиндрический роликоподшипник типа NU (рис. 4)
  • цилиндрический роликоподшипник типа NU и шарикоподшипник с четырёхточечным контактом / цилиндрический роликоподшипник типа NU (рис. 5)
Для указанных подшипниковых систем величина углового перекоса вала по отношению к корпусу должна быть сведена к минимуму. Если это невозможно, SKF рекомендует использовать самоустанавливающуюся подшипниковую систему, состоящую из следующих комбинаций подшипников:
  • сферический роликоподшипник / тороидальный роликоподшипник CARB (рис. 6)
  • самоустанавливающийся шарикоподшипник / тороидальный роликоподшипник CARB
Способность данной подшипниковой системы компенсировать угловой перекос вала по отношению к корпусу и способность подшипников CARB обеспечить осевое смещение вала предотвращают возникновение больших осевых нагрузок в системе.
В подшипниковых узлах с вращающейся нагрузкой на внутреннем кольце, где изменения длины вала должны компенсироваться между подшипником и его посадочным местом, осевое смещение должно происходить между наружным кольцом подшипника и корпусом. Наиболее распространенными сочетаниями являются:
  • радиальный шарикоподшипник / радиальный шарикоподшипник (рис. 7)
  • самоустанавливающийся шарикоподшипник или сферический роликоподшипник / самоустанавливающийся шарикоподшипник или сферический роликоподшипник (рис. 8)
  • спаренные однорядные радиально-упорные шарикоподшипники / радиальный шарикоподшипник (рис. 9)
SKF logo