Предельная скорость вращения подшипника
Это важный параметр, который необходимо учитывать при подборе подшипниковой продукции особенно тем, кто имеет дело с высокоскоростным оборудованием, таким как электрические двигатели.
Предельная скорость вращения подшипника означает максимальную частоту вращения, которая может быть достигнута стандартными подшипниками в базовом классе точности при следующих условиях:
- Тщательно подобранная конструкция подшипников (рекомендуемые посадки и геометрическая точность посадочных мест подшипников, хорошая жесткость вала и корпуса, правильный рабочий зазор подшипника, эффективные уплотнения).
- Вращение внутреннего кольца, неподвижное наружное кольцо.
- Нормальные условия для отвода тепла от подшипника и отсутствие источников тепла поблизости.
- Правильно подобранные смазочные материалы, т. е. смазка хорошего качества с оптимальной вязкостью.
Скорость вращения подшипника ограничена по многим причинам. В подавляющем большинстве случаев решающим является рабочая температура подшипника, которая зависит от количества тепла, генерируемого во вращающемся подшипнике, и эффективности отвода этого тепла наружу. Повышение температуры снижает вязкость смазочного материала и, таким образом, ослабляет смазочную пленку. Обычно рабочий зазор подшипника также уменьшается из-за теплового расширения. Плохая смазка увеличивает трение и дополнительно повышает температуру. После превышения определенной скорости вращения эти явления нарастают «лавинообразно» и приводят к заклиниванию или блокировке подшипника. Для определенных типов подшипников и областей их применения также и другие факторы могут определять допустимую скорость:
- прочность сепаратора;
- инерция и гироскопические силы, связанные с перемещением тел качения;
- уплотнительные свойства.
Приводимые в каталогах предельные значения скорости вращения устанавливаются на основе многолетнего опыта, накопленного в результате специальных испытаний и наблюдений за работой подшипников в рабочих условиях. Для подшипников, которые можно смазывать как жидкой, так и консистентной смазкой, существуют два значения, поскольку использование консистентной смазки вызывает немного большее сопротивление вращению подшипника и снижает предельную скорость. Следует отметить, что нормальные условия эксплуатации подшипников с консистентной смазкой устанавливаются только после определенного периода его работы. В начальный период эксплуатации следует ожидать более сильного повышения температуры, а также нельзя допускать, чтобы работа продолжалась со скоростью, близкой предельной. Если фактические условия эксплуатации подшипника не соответствуют вышеупомянутым предположениям, допустимая частота вращения подшипника должна приниматься соответственно меньшей, чем предельная частота вращения.
Для эксплуатации подшипника со скоростью вращения выше предельной необходимо принимать во внимание определенные рекомендации, такие как:
- Использование подшипников с более высоким классом точности и достаточно точным исполнением посадочных мест.
- Использование подшипников специальной конструкции, обеспечивающих меньшее внутреннее трение (особая конструкция и материал сепаратора).
- Использование системы смазки, которая обеспечивает дополнительное охлаждение подшипников и/или подает только минимально необходимое количество масла, например циркуляционная масляная смазка (возможно, с масляным охлаждением), смазка воздушно-масляной смесью и др.
- Специальные конструктивные решения, обеспечивающие очень хороший отвод тепла от подшипника, например теплоотвод на корпусе, обдув воздухом и т. д.
- Обеспечение оптимального рабочего зазора подшипника путем анализа распределения температуры в подшипниковой опоре и изменений размеров, вызванных тепловым расширением, а также выбора подходящего начального зазора и посадки в гнезде подшипника.
Максимальное превышение предельной скорости вращения, которое может быть достигнуто при совместном применении вышеупомянутых решений, составляет примерно 2,5 раза для радиальных шарикоподшипников и примерно 2,0 раза для конических и цилиндрических роликоподшипников.
