Використання підшипників у черв'ячному редукторі

Підшипники (або опори) – це найважливіший розхідник будь-якого силового агрегату. Від їхньої якості та правильного вибору безпосередньо залежить робота всієї конструкції. Якщо мастило – це кров механізму, то опори – це його суглоби, які дозволяють системі працювати плавно та ефективно. Розберімося, які підшипники встановлюються в черв'ячному редукторі і як їх вибрати.

Навіщо вони потрібні у механізмі редуктора?

У черв'ячному редукторі основними елементами є черв'як (гвинт) і черв'ячне колесо, які перетворюють обертальний рух у високий крутний момент. Щоб ця система працювала правильно, необхідно забезпечити стабільність та точність з'єднання всіх елементів. Для цього потрібні підшипники.

У чому їхнє завдання?

Надають підтримку та позиціювання

Насамперед підшипники в черв'ячному редукторі виконують важливу функцію — підтримують та точно позиціюють черв'як (гвинт) та колесо. Наприклад, радіальні моделі, встановлені на валу гвинта, забезпечують точне центрування та зменшують поперечне зміщення, що дозволяє черв'яку та черв'ячному колесу працювати з мінімальними відхиленнями. Важливо, щоб осі гвинта та колеса були ідеально паралельні, інакше тиск на зуби розподілятиметься нерівномірно, що значно скоротить термін служби редуктора.

Знижують тертя та знос

Інше важливе завдання — знижувати тертя між елементами, що обертаються. В агрегатах з такою передачею це особливо важливо, оскільки механізми схильні до значних контактних навантажень і тертя в зоні зачеплення гвинта та колеса. Але підшипник валу черв'ячного редуктора та черв'ячного колеса мінімізують тертя та знос, тим самим збільшуючи загальний термін служби агрегату.

Розподіляють навантаження

Ще одне важливе завдання — розподіл осьового та поперечного тиску, що виникають у процесі роботи механізму. У гвинтових редукторах вони мають змішаний характер:

• радіальні виникають через обертальний рух черв'яка;
• осьові – через зачеплення гвинта з черв'ячним колесом.

Радіальні опори справляються з поперечними зусиллями, забезпечуючи стабільну роботу механізму, тоді як упорні компенсують осьові сили, захищаючи елементи редуктора від зносу та деформації.

Впливають на ефективність редуктора

Якість і тип підшипників черв'ячного редуктора безпосередньо впливають з його ККД. Опори з низьким коефіцієнтом тертя сприяють зниженню втрат енергії на тертя, що, своєю чергою, підвищує загальну ефективність агрегату.

Які підшипники використовуються в черв'ячних редукторах

Залежно від характеру навантажень та умов експлуатації вибираються різні типи підшипників у черв'ячних редукторах: пропонуємо розглянути основні.

Радіальні

Їх основна функція полягає у підтримці поперечних зусиль, що діють перпендикулярно до осі обертання черв'яка. Їх встановлюють на валах гвинта та колеса, забезпечуючи стабільне обертання при мінімальних відхиленнях. Опори розраховані на радіальні сили до 50% осьового зусилля, що дозволяє використовувати їх у більшості стандартних черв'ячних редукторів з помірними навантаженнями.

Упорні

Такий підшипник у корпусі редуктора не тільки підтримує вал, але й компенсує сили, що виникають при передачі крутного моменту від черв'яка до колеса. Він найчастіше встановлюється на валу гвинта та забезпечує стабільність усієї конструкції при передачі зусиль по осі.

Вони можуть бути як кульковими, так і роликовими. Перші краще підходять для високошвидкісних систем з помірними осьовими зусиллями, тоді як другі витримують вищі осьові сили та застосовуються у важких режимах роботи.

Комбіновані

Поєднують у собі властивості як радіальних, так і упорних моделей, забезпечуючи підтримку змішаних зусиль. Це оптимальний вибір підшипників для черв'ячного редуктора з високою потужністю, в яких критично важлива висока точність позиціювання та мінімізація вібрацій.

Роликові

Відрізняються високою опорною здатністю і призначені для роботи в умовах значних навантажень. Вони бувають:

• Циліндричні. Краще впораються з поперечним тиском;
• Конічні — ефективно розподіляють комбіновані зусилля (радіальні та осьові).

Вони часто використовуються у поєднанні з упорними підшипниками для підвищення загальної жорсткості конструкції.

У виготовленні використовується загартована сталь із високою міцністю на стиск. Також застосовують різні покриття, наприклад, хромове, підвищення корозійної стійкості.

Вибір комплектуючих: які підшипники використані у черв'ячному редукторі різних типів

Важливим є підбір підшипника за розмірами редуктора: необхідно враховувати діаметр валів та габарити корпусу редуктора. Наприклад, якщо вал має діаметр 25 мм, то для нього оптимально підійде деталь типу 6205 із внутрішнім діаметром 25 мм, зовнішнім діаметром 52 мм і шириною 15 мм. Якщо вал має діаметр 40 мм, слід використовувати модель типу 6308 з внутрішнім діаметром 40 мм, зовнішнім діаметром 90 мм і шириною 23 мм.

Крім того, при виборі важливо враховувати ширину деталі, яка повинна відповідати ширині посадкового місця в агрегаті — так вдасться забезпечити правильний розподіл зусилля та уникнути перекосу. Обов'язково враховуйте прозір між підшипником та корпусом, який повинен бути мінімальним для забезпечення стабільності та запобігання вібраціям.

Як їх обслуговувати?

Стан розхідників безпосередньо впливає на роботу всього агрегату, оскільки вони забезпечують плавне обертання валів і передачу навантаження. Зношування або пошкодження може призвести до збільшення тертя, вібрацій, перегріву і, зрештою, до виходу з ладу всього механізму. Тому діагностика стану підшипників та їх регулярна заміна – це стандартна процедура ТО. Регулярна перевірка включає візуальний огляд, контроль температури, рівня вібрацій та шумів, а також перевірку стану мастила.

Рекомендується використовувати мастило підшипників черв'ячного редуктора з в'язкістю від 150 до 460 cSt при 40°C, залежно від навантаження та швидкості обертання. Для високих температур (до 150°C) підходять синтетичні олії на основі поліальфаолефінів (PAO) або складних ефірів. При виборі також враховуйте вимоги щодо антикорозійного захисту та наявність протизносних добавок, таких як дисульфід молібдену (MoS2).

Повна заміна підшипників у черв'ячному редукторі потрібна кожні 5-7 років або за перших ознак зносу, таких як шум, вібрація або підвищене нагрівання.