Фланцевые подшипники: назначение, типы и руководство по выбору

Что делают фланцевые подшипники

A фланцевый подшипник поддерживает вращающийся вал и фиксирует его в фиксированном осевом положении , используя встроенную кромку или воротник (фланец) на внешнем кольце, которое крепится болтами непосредственно к раме, стене или корпусу. Вместо отдельного подшипника и монтажного кронштейна фланец сам становится монтажным интерфейсом, что упрощает сборку и предотвращает скольжение подшипника вбок под осевой нагрузкой.

С практической точки зрения фланцевый подшипник выполняет три функции одновременно: позволяет валу вращаться с низким коэффициентом трения, воспринимает радиальную нагрузку, прижимающую вал, и противостоит осевым (поперечным) силам, которые в противном случае сместили бы подшипник с места. Именно эта комбинация является причиной того, что фланцевые конструкции так часто встречаются в конвейерах, коробках передач, насосах и двигателях, где подшипник должен быть установлен перпендикулярно, а не просто напрессован на вал.

Как фланец меняет характеристики подшипника

Фланец сам по себе не является отдельным типом подшипника; это опция, добавляемая к существующему подшипнику, например шариковому, роликовому или втулке скольжения. Добавление фланца меняет поведение подшипника тремя конкретными способами.

Осевая фиксация

Если какая-либо сила действует по длине вала, фланец действует как буртик, который удерживает подшипник от смещения. Это имеет решающее значение для оборудования, которое часто запускается и останавливается, например приводов конвейеров, где повторяющаяся тяга постепенно выводит нефланцевый подшипник из положения.

Устойчивость к вибрации

Поскольку фланец крепится болтами непосредственно к корпусу, он сопротивляется ослаблению при вибрации лучше, чем посадка с натягом или клеем. Это одна из причин, по которой автомобильные компоненты, которые подвергаются постоянной вибрации и циклическому нагреву, часто используют фланцевые подшипники, а не конструкции с простой запрессовкой.

Упрощенный монтаж

Фланцевый подшипник можно прикрепить болтами прямо к плоской поверхности без обработки отдельного отверстия или кармана корпуса. Это сокращает этапы сборки и количество деталей, что важно как для крупносерийных производственных линий, так и для ремонта на месте.

Основные типы фланцевых подшипников по внутренней конструкции

Фланец можно добавить к нескольким различным внутренним конструкциям подшипников, и выбор внутренней конструкции определяет грузоподъемность, номинальную скорость и стоимость. Наиболее распространены четыре внутренних типа.

Сферические роликоподшипники особенно распространены в узлах с фланцевым креплением, поскольку их бочкообразные ролики допускают незначительное смещение валов, что является частой проблемой при длинных конвейерах или оборудовании, прикрепленном болтами к несовершенно плоской раме.

Типы фланцевых подшипников по схеме крепления болтов

Отдельно от внутреннего тела качения фланцевые подшипники классифицируются также по количеству крепежных отверстий, которые имеет фланец, поскольку от этого зависит, какую осевую и радиальную нагрузку может выдержать сама опора.

• Фланец на 2 болта: Два отверстия на противоположных сторонах, корпус в форме ромба или крыла. Подходит для легких и средних грузов и медленно вращающихся конвейерных систем.
• Фланец на 3 болта: Треугольная форма болтов, обеспечивающая большее сопротивление вращению самого корпуса, используется на вращающемся оборудовании с умеренной нагрузкой.
• Фланец на 4 болта: Квадратная или круглая форма, обеспечивающая наиболее устойчивое крепление, используется на более тяжелых нагрузках и оборудовании с более высокой вибрацией, таком как насосы и вентиляторы.

Как правило, большее количество крепежных болтов означает лучшую устойчивость к скручивающим нагрузкам на корпусе, поэтому для более тяжелого и быстродействующего оборудования обычно используются фланцы с четырьмя болтами, даже если сам внутренний подшипник допускает более легкое крепление.

Общие применения в разных отраслях

Фланцевые подшипники появляются везде, где вал необходимо поддерживать на стене, раме или пластине, а не монтировать в линию. Типичные примеры включают в себя:

1. Ленточные конвейеры при погрузочно-разгрузочных работах и погрузочно-разгрузочных работах, где подшипники крепятся болтами непосредственно к направляющей рамы.
2. Сельскохозяйственная техника, такая как культиваторы и комбайны, где высокая вибрация и пыль требуют надежно запертого подшипника.
3. Автомобильные компоненты, включая оси и рулевое управление, где термоциклирование и постоянная вибрация исключают монтаж на клей или запрессовку.
4. Ременные приводы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и вентиляторные агрегаты, в которых подшипник должен противостоять осевому давлению от натяжения ремня.
5. Оборудование для пищевой промышленности и упаковки, в котором герметичные фланцевые узлы предотвращают попадание загрязнений в дорожку качения.

Часто приводимым примером является фланцевый узел F209, который сочетает в себе радиальный шарикоподшипник с чугунным корпусом и рассчитан на комбинированные радиальные и осевые нагрузки в горнодобывающей промышленности, сельском хозяйстве и строительстве, иллюстрируя, как фланец и внутренний подшипник работают вместе в одном компактном узле.

Как правильно выбрать фланцевый подшипник

Выбор фланцевого подшипника сводится к учету четырех факторов в зависимости от применения: направление нагрузки, скорость, окружающая среда и место для установки. Работая над ними, вы сможете избежать наиболее распространенных ошибок выбора.

Соответствие типу нагрузки

Если приложение имеет значительную осевую нагрузку в дополнение к радиальной нагрузке, например вал, натянутый ремнем, выберите сферическую или коническую конструкцию ролика, а не плоскую втулку, поскольку Втулки с гладкими фланцами лучше всего подходят только для легких осевых нагрузок. .

Проверьте диапазон скорости и температуры

Каждый фланцевый подшипник имеет максимальную безопасную рабочую скорость, которая зависит от смазки и нагрузки. Эксплуатация подшипника со скоростью выше номинальной сокращает срок его службы задолго до того, как будет достигнут статистически ожидаемый номинальный срок службы L10.

Учитывайте материал корпуса

Чугунные фланцевые корпуса хорошо противостоят износу и тяжелым нагрузкам, что делает их распространенным выбором для строительного и горнодобывающего оборудования, а металлополимерные корпуса подходят для легких и средних нагрузок в более чистых средах, таких как электроника или бытовая техника.

Убедитесь, что расположение болтов соответствует раме

Перед заказом убедитесь, что расстояние между отверстиями для 2, 3 или 4 болтов соответствует существующей раме или корпусу, поскольку установка другой схемы расположения болтов на существующую конструкцию часто обходится дороже, чем просто с самого начала указать правильный фланец.