Упорно-радиальные роликовые подшипники ГОСТ 9942-90: конструкция, параметры и применение
Упорно-радиальные роликовые подшипники по ГОСТ 9942-90 — это класс осерадиальных опор с цилиндрическими или коническими роликами, воспринимающих одновременно осевую нагрузку в одном направлении и радиальную составляющую. Стандарт регламентирует габаритные размеры, допуски на монтажную высоту, твёрдость и шероховатость рабочих поверхностей, а также предельные отклонения по классам точности. В отличие от упорных шарикоподшипников, роликовая схема обеспечивает линейный контакт, что повышает грузоподъёмность при тех же габаритах и снижает контактные напряжения на дорожках качения.
Конструктивные особенности и стандартизованные параметры
Подшипники этого типа состоят из двух тугого и свободного колец, сепаратора с роликами и, в ряде исполнений, дополнительного радиального кольца. ГОСТ 9942-90 нормирует внутренний диаметр от 60 до 1120 мм, наружный — от 130 до 1460 мм, высоту — от 42 до 300 мм. Угол контакта роликов с дорожкой составляет 45–60, что определяет распределение нагрузки между осевой и радиальной составляющими. Твёрдость колец после термообработки — 60–65 HRC, шероховатость дорожек качения — Ra 0,32 мкм. Сепараторы изготавливают из латуни ЛС59-1 или из стали 20ХН3А с последующей цементацией.
Технические характеристики и материалы
- Материал колец — подшипниковая сталь ШХ15, ШХ15СГ по ГОСТ 801, реже — 20Х2Н4А для крупногабаритных исполнений.
- Твёрдость рабочих поверхностей — 60–65 HRC, сердцевины — 28–35 HRC.
- Класс точности по ГОСТ 520 — 0, 6, 5, 4; для прецизионных узлов — 2.
- Радиальный зазор — по группам 6, 7, 8, 9 в зависимости от условий монтажа.
- Смазка — литиевая Литол-24, ЦИАТИМ-201 или масляная ванна при частоте вращения свыше 1500 об/мин.
- Рабочая температура — от –40 C до +120 C для стандартного исполнения, до +200 C для термостойкого.
Типоразмеры и нагрузочные параметры
| Обозначение | d D H, мм | Динамическая осевая нагрузка, кН | Статическая осевая нагрузка, кН | Предельная частота вращения, об/мин |
|---|---|---|---|---|
| 9942/60 | 60 130 42 | 186 | 420 | 1800 |
| 9942/120 | 120 230 78 | 520 | 1180 | 1100 |
| 9942/200 | 200 360 112 | 1120 | 2650 | 700 |
| 9942/400 | 400 650 180 | 2850 | 6800 | 380 |
| 9942/710 | 710 1060 250 | 5600 | 14200 | 180 |
Области применения
Упорно-радиальные роликовые подшипники ГОСТ 9942-90 устанавливают в вертикальных валах гидротурбин, в шпинделях тяжёлых токарно-карусельных станков, в опорах поворотных кранов и экскаваторов, в редукторах прокатных станов, в колоннах буровых установок. В металлургии их применяют в нажимных устройствах клетей горячей прокатки, где осевая нагрузка достигает 5000 кН. В энергетике — в опорных узлах вертикальных насосов и мешалок химических реакторов. В горнодобывающей отрасли — в поворотных механизмах дробилок КСД и КМД.
Монтаж и эксплуатационные ограничения
Установка требует строгого контроля перпендикулярности опорных торцев к оси вала — отклонение не более 0,02 мм на 100 мм длины. Перекос более 0,05 вызывает неравномерное распределение нагрузки по роликам и ускоренный износ сепаратора. Осевой зазор регулируют прокладками или шлифовкой торца свободного кольца. При частоте вращения выше предельной по каталогу применяют масляную циркуляционную смазку с отводом тепла. Ресурс подшипника при номинальной нагрузке — 8000–12000 часов, при переменных нагрузках — до 20000 часов с периодической пересмазкой.
Вопросы и ответы
Чем упорно-радиальный роликовый подшипник отличается от упорного шарикового?
Линейный контакт роликов с дорожками обеспечивает более высокую осевую грузоподъёмность при тех же габаритах и меньшую чувствительность к ударным нагрузкам. Шариковый подшипник допускает более высокие частоты вращения, но уступает по статической нагрузке в 2–3 раза.
Какой класс точности выбрать для шпинделя станка?
Для шпиндельных узлов токарно-карусельных станков применяют класс 5 или 4 по ГОСТ 520. Класс 2 используют в прецизионных координатно-расточных станках, где биение не должно превышать 2 мкм.
Допускается ли работа подшипника при радиальной нагрузке без осевой?
Нет. Конструкция рассчитана на одновременное восприятие осевой и радиальной нагрузки. При чисто радиальной нагрузке ролики теряют контакт с дорожкой, что приводит к проскальзыванию и разрушению сепаратора.
Какую смазку применять при температуре выше 150 C?
Применяют термостойкие смазки на основе полимочевины или перфторполиэфиров, например, ВНИИНП-207 или аналоги. Литиевые смазки при такой температуре теряют структуру и вытекают из узла.
