Конический роликовый подшипник

Одиночный конический роликоподшипник

Конические роликоподшипники основаны на наблюдении, что конусы, которые встречаются в одной точке, могут катиться друг по другу, не скользя. На практике используются секции конусов.

Конический роликоподшипник, вид в разрезе

Конические роликоподшипники качения представляют собой подшипники , которые могут выдерживать осевые силы (т. е. являются хорошими упорными подшипниками ), а также радиальные силы.

Описание

внутреннего и наружного кольца Дорожки качения представляют собой сегменты конусов , а ролики имеют коническую форму, так что конические поверхности дорожек качения и оси роликов, если они спроектированы, встречаются в общей точке на главной оси подшипника. Такая геометрия позволяет конусам оставаться соосными, без скольжения между дорожками качения и внешним диаметром роликов.

Эта коническая геометрия создает линейное пятно контакта, которое позволяет воспринимать более высокие нагрузки, чем сферические (шариковые) подшипники, которые имеют точечный контакт. Геометрия означает, что тангенциальные скорости поверхностей каждого из роликов такие же, как и их дорожки качения по всей длине пятна контакта , и не происходит дифференциального трения.

Ролики стабилизируются и удерживаются фланцем на внутреннем кольце, по которому скользит их большой конец, что предотвращает выскакивание роликов из-за «эффекта тыквенных семечек» их конической формы.

Чем больше полуугол этих конусов, тем большую осевую силу может выдержать подшипник.

Конические роликоподшипники разделены на конус и чашку. Неразборный конусный узел состоит из внутреннего кольца, роликов и сепаратора, который удерживает ролики и равномерно распределяет их между собой. Чашка — это просто внешнее кольцо. Внутренний зазор устанавливается во время монтажа по осевому положению конуса относительно чашки, хотя установки с предварительным натягом без зазора являются обычным явлением.

Метрические конические роликоподшипники соответствуют системе обозначений, определенной стандартом ISO 355.

История

23 марта 1895 года Джон Линкольн Скотт, фермер и плотник из Уилмота, штат Индиана, подал заявку на патент в Патентное ведомство США на изобретение роликового подшипника, который крепился на «мотки осей и ступицы фургонов, багги, или другие колесные транспортные средства». Подшипник состоял из двух наборов цилиндрических роликов, один из которых был большего диаметра, чем другой, которые помещались на лысках, обработанных на коническом мотке оси. В 1898 году Генри Тимкен получил патент. для конического роликоподшипника, в котором использовались конические ролики. В то время Тимкен был производителем карет в Сент-Луисе и владел тремя патентами на пружины карет. Однако именно его патент на конические роликоподшипники позволил его компании добиться успеха.

Конические роликоподшипники стали прорывом в конце XIX века, поскольку подшипники, используемые в осях колес, не сильно изменились с древних времен. Они состояли из цилиндрического посадочного места на раме и части оси, заключенной в корпус или коробку , содержащую смазку. Они назывались опорными подшипниками , и в их основе лежала смазка, образующая жидкостный подшипник . Без достаточной смазки подшипники скольжения выйдут из строя из-за чрезмерного нагрева, вызванного трением. Тимкену удалось значительно снизить трение в своих осевых подшипниках, добавив конические элементы, которые фактически катились, равномерно передавая нагрузку от оси к раме через внутренние и внешние кольца из закаленной стали и ролики – его конический роликоподшипник .

Конический роликоподшипник в сочетании с современными смазочными материалами чрезвычайно долговечен и практически повсеместно используется во вращающихся осях и трансмиссионных валах. Долговечность подшипников такова, что эти валы зачастую не требуют обслуживания на протяжении сотен тысяч километров эксплуатации.

Приложения

Во многих случаях конические роликоподшипники используются парами, расположенными по схеме «спина к спине», так что осевые силы могут восприниматься одинаково в любом направлении.

Пары конических роликоподшипников используются в подшипниках колес легковых и транспортных средств, где они должны одновременно выдерживать большие вертикальные (радиальные) и горизонтальные (осевые) силы. Конические роликоподшипники обычно используются в условиях умеренных скоростей и тяжелых условий эксплуатации, где требуется долговечность. Общие реальные применения в сельском хозяйстве, строительной и горнодобывающей технике, боевых спортивных роботах , системах осей, коробках передач, двигателях и редукторах, карданном валу, железнодорожной буксе, дифференциале, ветряных турбинах и т. д. Конический роликоподшипник представляет собой узел который состоит как из конических дорожек качения (внутреннего и наружного колец), так и из конических роликов. Конструкция предназначена для комбинированных нагрузок, таких как осевые и радиальные нагрузки двойного действия. Ось подшипника — это место, где проецируемые линии дорожки качения объединяются в одном месте, чтобы улучшить качение и одновременно снизить трение. Грузоподъемность может быть увеличена или уменьшена в зависимости от увеличения или уменьшения угла контакта. Чем выше степень угла, тем больше угол контакта. Они обычно используются парами для лучшей обработки радиальной нагрузки, а в некоторых тяжелых условиях эксплуатации их можно найти в два или четыре ряда, объединенных в один блок.

См. также

• Шарикоподшипник
• Бринеллинг
• Роликовый подшипник
• Компания Тимкен