Как работает фланцевый опорно-поворотный подшипник?

Фланцевый поворотный подшипник (также называемый фланцевым поворотным подшипником или опорно-поворотным устройством) — это специализированный подшипник, предназначенный для одновременного восприятия осевых, радиальных и моментных нагрузок, обеспечивая при этом плавное вращение. Он широко используется в тяжёлом оборудовании, таком как краны, экскаваторы, ветряные турбины и промышленные поворотные платформы.

Принцип работы фланцевого поворотного подшипника

Принцип работы — пошаговое руководство:

Компоненты: Как и любой опорно-поворотный подшипник, фланцевый тип состоит из:

Внутреннее кольцо: одно из основных структурных колец. Оно имеет точно обработанную дорожку качения для тел качения. Оно может быть с фланцем или быть гладким. Оно также может иметь зубчатое зацепление (внутреннее или внешнее) или быть без зубчатого зацепления.

Наружное кольцо: другое основное структурное кольцо, также с дорожкой качения. Оно может иметь фланец или быть гладким. Оно также может иметь зубчатое зацепление или быть без зубчатого зацепления. Важно отметить, что для того, чтобы подшипник считался «фланцевым опорно-поворотным устройством», по крайней мере одно из колец должно иметь фланец.

Тела качения: обычно это шарики (часто с четырёхточечным контактом) или цилиндрические/конические ролики (часто с перекрёстными роликами). Они расположены между дорожками качения внутреннего и наружного колец и обеспечивают вращение с низким трением.

Сепаратор/проставки: обеспечивают равномерное распределение тел качения и предотвращают их соприкосновение друг с другом.

Уплотнения: защищают внутренние компоненты от загрязнений (грязи, воды, мусора) и удерживают необходимую смазку (консистентную смазку).

Фланец(ы): ключевая деталь — выступающий обод с монтажными отверстиями на внутреннем, наружном кольце, а иногда и на обоих.

Монтаж: здесь фланец играет важную роль. Вместо необходимости крепления болтами через корпус подшипника (что требует очень жесткой и точно обработанной монтажной поверхности) фланец обеспечивает более простую точку крепления.

Конструкция, сопрягаемая с фланцевым кольцом, нуждается лишь в плоской поверхности для соединения с фланцем.

Болты пропускаются через отверстия во фланце и закрепляются в сопрягаемой конструкции (например, в основании экскаватора или поворотной платформе медицинского сканера).

Безфланцевое кольцо (при его наличии) крепится к другой конструкции обычным способом.

Передача нагрузки:

Осевая нагрузка: передаётся вертикально через тела качения от одного кольца к другому.

Радиальная нагрузка: передаётся горизонтально через тела качения.

Нагрузка от опрокидывающего момента: Эта сложная нагрузка воспринимается геометрией дорожек качения и телами качения, действующими в противофазе по всему диаметру подшипника. Надёжное болтовое крепление (обеспечиваемое фланцем) обеспечивает надёжное крепление подшипника, противодействуя этой опрокидывающей силе.

Вращение:

Часто одно из колец (с фланцем или без) имеет зубья шестерни (внутренние или внешние). Шестерня, приводимая в движение двигателем, зацепляет эти зубья.

Вращение шестерни приводит в движение зубчатое кольцо, заставляя его вращаться относительно другого кольца.

Тела качения плавно катятся по дорожкам качения, обеспечивая относительное вращение с минимальным трением даже при большой нагрузке.

Если подшипник безредукторный, вращение передается непосредственно вращающейся конструкции другими способами.

Основные преимущества фланцевой конструкции:

Упрощённый монтаж: зачастую проще и быстрее устанавливать, поскольку отверстия для болтов легко доступны на фланце.

Потенциально более лёгкая опорная конструкция: усилия крепления передаются через фланец, что может позволить уменьшить массу или сложность конструкции непосредственно опорной конструкции по сравнению с безфланцевыми типами, где болты могут входить непосредственно в толстые секции колец.

Экономия пространства: иногда позволяет сделать общую конструкцию машины более компактной.

Точное выравнивание: фланец может помочь обеспечить точное позиционирование во время сборки.

Подводя итог, фланцевый поворотный подшипник работает по тем же фундаментальным принципам, что и любой другой поворотный подшипник (использует тела качения между двумя кольцами для восприятия сложных нагрузок и обеспечения вращения), но он включает в себя один или несколько фланцев с монтажными отверстиями на кольцах, что обеспечивает особый, часто упрощённый, способ крепления подшипника к окружающим конструкциям.