Современные механизмы, будь то турбины авиадвигателей, высокоскоростные шпиндели обрабатывающих центров или роторы турбогенераторов, не могут работать без высокоточных и надежных опор. От их безотказной работы зависит безопасность полетов самолетов, производительность станков, выработка электроэнергии на электростанциях.
Одним из наиболее совершенных типов опор качения, отвечающих всем современным требованиям, являются игольчатые подшипники. Эти миниатюрные устройства, состоящие из колец с вставленными в них иглами, сочетают рекордную скорость вращения, высокую точность и жесткость с исключительной надежностью и долговечностью.
Игольчатые подшипники позволяют реализовать самые смелые инженерные замыслы и создавать уникальные механизмы. Их применение открывает новые горизонты в авиастроении, энергомашиностроении, металлообработке и других высокотехнологичных отраслях.
Конструкция и принцип работы
Игольчатые подшипники состоят из внутреннего и наружного колец. Во внутреннем кольце имеются цилиндрические отверстия, в которые устанавливаются иглы.
Иглы могут быть жестко зафиксированы в отверстиях или иметь ограниченную подвижность. Вращение передается через контакт торцов игл с дорожками качения колец.
Кольца подшипника обычно изготавливаются методом штамповки из листовой заготовки. Для повышения износостойкости на дорожки качения наносится специальное упрочняющее покрытие.
Смазка подшипника осуществляется маслом, пластичной смазкой или твердым смазочным материалом. Система смазки должна обеспечивать надежную подачу материала к зонам трения.
Преимущества
Игольчатые подшипники обладают рядом преимуществ:
- высокая несущая способность при компактных размерах - могут выдерживать большие осевые и радиальные нагрузки;
- высокая допустимая скорость вращения - до 1 млн об/мин.;
- низкий коэффициент трения, что обеспечивает экономию энергии и невысокий нагрев;
- высокая жесткость и точность вращения, важные для прецизионных механизмов;
- работоспособность в широком диапазоне температур от -269 до +350°С;
- виброустойчивость и низкий уровень шума за счет эластичности игл;
- долгий ресурс работы - до 100 тыс. часов непрерывной эксплуатации;
- высокая надежность, стойкость к ударным и вибрационным нагрузкам.
Благодаря этим качествам, игольчатые подшипники нашли широкое применение в различных отраслях промышленности.
Области применения
Их используют там, где нужны высочайшие скорости вращения, непревзойденная точность и абсолютная надежность. Без этих миниатюрных чудес инженерной мысли сегодня невозможно создать ни современный боевой самолет, ни космический корабль, ни суперсовременный металлообрабатывающий центр.
Давайте теперь более подробно рассмотрим, в каких именно отраслях промышленности наиболее широко используются игольчатые подшипники и какие задачи они там помогают решать.
Авиационная и ракетно-космическая техника
В авиа- и двигателестроении игольчатые подшипники используются:
- в газотурбинных и турбовальных двигателях - в узлах роторов компрессоров и турбин;
- вспомогательных силовых установках - генераторах, стартерах, нагнетателях;
- бортовых системах - в насосах, вентиляторах, приводах;
- приборах и агрегатах - гироскопах, индикаторах, преобразователях.
Основные требования: высокая скорость, жесткость, точность, надежность, жаропрочность, виброустойчивость.
Турбомашиностроение
В турбостроении игольчатые подшипники применяются:
- в авиационных и промышленных ГТД;
- турбонагнетателях двигателей внутреннего сгорания;
- газотурбинных установках - в роторах турбин и компрессоров;
- турбогенераторах мощностью от сотен кВт до сотен МВт.
Ключевые требования: высокие скорости вращения, точность, виброустойчивость, длительный ресурс работы.
Металлообработка
В металлообрабатывающем оборудовании игольчатые подшипники используются:
- в высокоскоростных шпинделях металлорежущих станков;
- роторах электроэрозионных станков;
- приводах подач станочных суппортов;
- высокоскоростных сверлильных и фрезерных шпинделях.
Основные требования: высокие обороты, точность вращения, жесткость, виброустойчивость.
Медицинская техника
В медицинском оборудовании игольчатые подшипники применяются:
- в зубоврачебных бормашинах и наконечниках;
- хирургических инструментах с вращающимися элементами;
- центрифугах для разделения крови;
- приводах перистальтических насосов и дозаторов.
Основные требования: высокая чистота, стерильность, бесшумность, плавность хода.
Таким образом, уникальные эксплуатационные характеристики игольчатых подшипников обусловили их широкое применение во многих высокотехнологичных отраслях промышленности. И в дальнейшем ожидается расширение использования этих подшипников в технике.