Роликовый цилиндрический подшипник

Роликовый цилиндрический подшипник — это тип подшипника качения, специально разработанный для восприятия очень высоких радиальных нагрузок при умеренных скоростях вращения. Его ключевая особенность — использование цилиндрических роликов в качестве тел качения, обеспечивающих линейный контакт с дорожками качения.

Ключевые особенности конструкции:

1. Цилиндрические ролики: Основной элемент качения — ролики в форме цилиндров (иногда с небольшой бочкообразностью для снижения напряжений на краях). Обеспечивают линейный контакт с дорожками качения.
2. Кольца с прямыми дорожками качения:
   • Наружное и/или внутреннее кольцо имеют прямые (цилиндрические) беговые дорожки.
   • Часто одно из колец (обычно внутреннее или наружное) может отсутствовать, а его роль выполняет сам вал или корпус (если они имеют достаточную твердость и точность обработки).
3. Сепаратор (Клеть): Удерживает ролики на равном расстоянии, предотвращает их контакт друг с другом и обеспечивает равномерное распределение нагрузки. Материалы: штампованная сталь, латунь, полиамид, текстолит.
4. Бортовые упоры (Буртики): На кольцах имеются бортики (буртики), которые фиксируют ролики в осевом направлении. Конструкция буртиков определяет способность подшипника воспринимать осевые нагрузки:
   • Без буртиков / С буртиком только на одном кольце: Не способны воспринимать осевые нагрузки (серии NU, N).
   • С буртиками на одном кольце: Способны воспринимать незначительные осевые нагрузки только в одном направлении (серии NJ, NF).
   • С буртиками на обоих кольцах: Способны воспринимать незначительные осевые нагрузки в обоих направлениях (серии NUP, NH). Важно: Это НЕ их основное назначение!
5. Разделимость (для многих типов): Большинство цилиндрических роликоподшипников раздельные. Комплект роликов с сепаратором может монтироваться отдельно от одного или обоих колец. Это упрощает монтаж в сложные узлы.

Основные преимущества:

1. Очень высокая радиальная грузоподъемность: Главное преимущество! Намного выше, чем у шариковых подшипников того же размера, благодаря линейному контакту роликов.
2. Высокая жесткость: Обеспечивают минимальный радиальный прогиб вала под нагрузкой.
3. Подходят для высоких скоростей (относительно других роликовых): Хотя и уступают шариковым, могут работать на более высоких скоростях, чем конические или сферические роликоподшипники.
4. Низкое трение (в радиальном направлении): При правильной смазке.
5. Возможность использования без одного кольца: Экономия места и стоимости при установке на закаленный вал или в закаленный корпус (серии RNA, NK, NX и др. по DIN/ISO).
6. Допускают осевое перемещение вала (для типов без осевой фиксации): Подшипники серий NU, N позволяют валу свободно перемещаться в осевом направлении относительно корпуса, компенсируя тепловое расширение. Это критически важно во многих применениях.

Недостатки / Ограничения:

1. Практически нулевая осевая грузоподъемность: Конструктивно НЕ предназначены для восприятия значительных осевых нагрузок! Буртики предназначены только для фиксации роликов. Попытка нагрузить их осевой силой приведет к быстрому разрушению буртиков и подшипника. Для осевых нагрузок требуются отдельные упорные подшипники.
2. Чувствительность к перекосам: Крайне плохо переносят даже незначительные перекосы вала относительно корпуса (более 2-4 угловых минут). Это вызывает концентрацию нагрузки на краях роликов и преждевременный износ.
3. Требовательность к точности изготовления и монтажа: Необходимы высокая точность посадочных мест вала и корпуса, строгая соосность.
4. Чувствительность к ударным нагрузкам: Линейный контакт менее устойчив к ударам, чем точечный у шариковых.
5. Сложность смазки: Требуют тщательного подбора смазки и системы смазывания из-за линейного контакта и высоких удельных давлений.

Основные сферы применения (везде, где доминируют высокие радиальные нагрузки):

• Редукторы и коробки передач: Все валы, особенно тихоходные и промежуточные.
• Электродвигатели: Валы крупных электродвигателей (роторы).
• Прокатные станы: Опорные валки.
• Насосы и компрессоры.
• Главные валы металлорежущих станков.
• Железнодорожный транспорт: Буксы, тяговые двигатели.
• Ветрогенераторы.
• Крановое оборудование.
• Дизельные двигатели: Коленчатые валы (часто в исполнении без наружного кольца).

Типы и обозначения (Основные серии по ISO):

• Внутреннее кольцо без буртиков, наружное с двумя буртиками: NU (Осевое перемещение вала возможно).
• Наружное кольцо без буртиков, внутреннее с двумя буртиками: N (Осевое перемещение корпуса возможно).
• Внутреннее кольцо с одним буртиком, наружное с двумя буртиками: NJ (Фиксация вала в одном направлении).
• Наружное кольцо с одним буртиком, внутреннее с двумя буртиками: NF (Фиксация корпуса в одном направлении).
• Внутреннее кольцо с одним буртиком + съемное стопорное кольцо (L-образное), наружное с двумя буртиками: NUP / NH (Фиксация вала в обоих направлениях).
• Исполнения без одного кольца: RNU (без наружного), NU…R (без внутреннего), N…R (без наружного) и др.

Стандарты: Основные стандарты — ISO 15 (Размеры), DIN 5412, ГОСТ 8328-75 (Подшипники роликовые цилиндрические).

Альтернативы:

• При очень высоких радиальных нагрузках и ограниченном пространстве -> Игольчатые подшипники.
• При высоких комбинированных нагрузках -> Конические роликоподшипники.
• При перекосах вала/корпуса -> Сферические роликоподшипники или Самоустанавливающиеся шарикоподшипники.
• При преобладании осевых нагрузок -> Упорные подшипники (шариковые или роликовые).

В сущности: Цилиндрический роликоподшипник — это чемпион по радиальной грузоподъемности среди подшипников качения. Его выбирают, когда основная задача — выдержать огромные «поперечные» силы на валу, а осевые нагрузки либо отсутствуют, либо воспринимаются отдельной упорной опорой. Критически важны точный монтаж, отсутствие перекосов и понимание его ограничений по осевым нагрузкам. Без него немыслима тяжелая промышленность и мощные редукторы.