Конический роликовый подшипник
Почему в ступице колеса стоят подшипники с коническими роликами? Разбери подшипник на кольца, ролики и сепаратор и посмотри, почему наружное кольцо снимается отдельно.
Конический роликовый подшипник держит и радиальную, и осевую силу: ролики и дорожки наклонены к оси.
Дорожки колец и ролики сделаны коническими, и продолжения всех образующих сходятся в одной точке на оси подшипника. Тогда каждая точка ролика проходит по дорожке ровно столько, сколько нужно, и ролик катится без проскальзывания. Ролик касается колец линией, а не точкой, поэтому подшипник держит нагрузку больше чем вдвое выше шарикового того же размера. Ресурс считают в теме «Подшипники качения и их ресурс».
Осевую силу подшипник держит только в одну сторону: ту, что прижимает внутреннее кольцо к наружному. Поэтому конические подшипники ставят парой, навстречу друг другу, как в ступице колеса, и гайкой выставляют между ними небольшой зазор или натяг. Перетянешь, и подшипники греются; недотянешь, и колесо болтается, а ролики бьют по дорожкам. Как регулировка сказывается на ресурсе, разобрано в теме «Подшипник ступицы и его ресурс».
- 30206
- Обозначение по ISO. 3 значит конический роликовый, 02 серия размеров, 06 код отверстия: 06 × 5 = 30 мм. По ГОСТ этот подшипник называют 7206.
- α
- Угол контакта. Наклон дорожки наружного кольца к оси, здесь около 14°. Чем угол больше, тем большую осевую силу держит подшипник.
- 10/3
- Показатель степени ресурса. Ресурс роликового подшипника пропорционален (C/P)10/3: удвой нагрузку, и он проживет примерно в 10 раз меньше. У шарикового показатель 3, там в 8 раз.
Почему ролики в нем конические
Внутреннее кольцо крутится вместе с валом, наружное стоит. Ролики катятся по дорожкам и обходят вал вместе с сепаратором примерно в 2,4 раза медленнее внутреннего кольца. Продолжения дорожек и осей роликов сходятся в одной точке на оси подшипника, поэтому ролик катится без проскальзывания по всей длине.
Модель Bilim.techМодель построена для сайта в открытой библиотеке build123d по каталожным размерам подшипника 30206: отверстие 30 мм, наружный диаметр 62 мм, монтажная высота 17,25 мм, угол контакта около 14°. В модели 17 роликов длиной 11,5 мм.
Что делает каждая деталь
Нажми «Показать на модели»: деталь подсветится, а остальные станут полупрозрачными.
- 01
Наружное кольцо
Зачем. Его называют чашкой. Внутри у него коническая дорожка. Кольцо отдельно от остальных деталей: его запрессовывают в ступицу или корпус, а внутреннее кольцо с роликами вставляют потом.
Из чего. Подшипниковая сталь ШХ15 или цементуемая сталь, закаленная примерно до 60 HRC. Дорожку шлифуют.
Износ. Выкрашивание дорожки в зоне нагрузки. Если кольцо провернулось в ступице, посадочное место разбито, и ступицу ремонтируют.
- 02
Внутреннее кольцо
Зачем. Его называют конусом, оно сидит на валу или цапфе. В большой борт упираются торцы роликов: только здесь ролик трется, а не катится, поэтому борту особенно нужна смазка. Малый борт держит ролики, пока кольцо не вставлено в чашку.
Из чего. Та же сталь и та же закалка, что у наружного кольца.
Износ. Задир на большом борту, если смазки мало или подшипник перетянут при регулировке.
- 03
Ролики
Зачем. Семнадцать усеченных конусов. Ролик касается колец не точкой, как шарик, а линией, поэтому подшипник держит нагрузку больше чем вдвое выше шарикового с тем же отверстием и наружным диаметром.
Из чего. Подшипниковая сталь, большой торец ролика шлифуют.
Износ. Выкрашивание, вмятины от грязи. Если подшипник перекошен, пятно контакта уходит к краю ролика.
- 04
Сепаратор
Зачем. Штампованная корзинка с окнами. Перемычки проходят снаружи от осей роликов, и ролики не выпадают наружу, а со стороны малых торцов их держит загнутый фланец. Внутреннее кольцо, ролики и сепаратор продают одним узлом.
Из чего. Штампованная листовая сталь. Сепаратор мягче роликов.
Износ. Без смазки окна стираются, сепаратор ломается, ролики перекашиваются и заклинивают.
Где стоит
- Ступица колеса
Пара конических подшипников держит колесо самосвала, погрузчика, прицепа. Их затягивают гайкой и стопорят, а затяжку проверяют по люфту колеса.
- Главная передача
Вал ведущей шестерни моста стоит на двух конических подшипниках с натягом, чтобы под нагрузкой шестерня не отходила от ведомого колеса.
- Редукторы и коробки передач
Валы с косозубыми и коническими шестернями, где кроме радиальной силы есть заметная осевая.
Как ломается и как это заметить
- Неверная регулировка
Перетянутый подшипник греется и выкрашивается за недели, недотянутый дает люфт, и ролики бьют по дорожкам. Затяжку выставляют по инструкции: обычно гайку затягивают с моментом и отпускают на заданный угол.
- Нехватка смазки
Первым страдает большой борт внутреннего кольца, о который трется торец ролика. Борт синеет от перегрева, появляется задир, и подшипник клинит.
- Проворот кольца
Если наружное кольцо сидит в ступице слабо, оно проворачивается и разбивает посадочное место. Это видно по полированным до блеска поверхностям кольца и ступицы.
Модель Bilim.techМодель построена для сайта в открытой библиотеке build123d по каталожным размерам подшипника 30206: отверстие 30 мм, наружный диаметр 62 мм, монтажная высота 17,25 мм, угол контакта около 14°. В модели 17 роликов длиной 11,5 мм.