Матрицы предназначены для предварительного выбора семейства подшипника или направляющей. Окончательный выбор определяется нагрузкой, размером, скоростью, ресурсом, посадкой, внутренним зазором, смазыванием, точностью монтажа и конкретным исполнением. Качественные оценки показывают относительные свойства конструкций и не являются числовыми пределами.
Условные обозначения OID:
- Нагрузка и применимость:
—— не воспринимает / не применяется;◎— основное направление нагрузки, абсолютный уровень зависит от исполнения;◇— зависит от исполнения. - Качественная шкала:
●— малая;●●— умеренная;●●●— высокая;●●●●— очень высокая. - Направление:
→— одно направление;↔— оба направления. - Несоосность:
×— чувствителен;∠— допускает малую;∠₀— только начальная статическая;↺— самоустанавливающийся;∠↔— допускает рабочее угловое установочное движение. - Универсальность оценки:
?— единой универсальной оценки нет.
Символы являются качественными сравнительными оценками для предварительного выбора и не представляют числовые значения, грузоподъёмность или расчётные пределы.
4.1. Основные вращательные подшипники
| Семейство | Fr | Fa | скорость | несоосность | жёсткость | особенности | ограничения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Радиальный однорядный шариковый | ◎ | ◇↔ | ●●●● | ∠ | ●● | низкое трение; электродвигатели, вентиляторы, приборы, редукторы | не для тяжёлой Fa и значительного перекоса |
| Радиально-упорный шариковый | ◎ | ◇→ / ↔ (пара/двухрядный) | ●●● | × | ◇ | точное осевое положение; шпиндели, редукторы, насосы | требует правильной ориентации, схемы установки и настройки |
| Четырёхточечный шариковый | ● | ●●●↔ | ◇ | × | ●● | компактная двунаправленная осевая опора | нагрузка должна быть преимущественно осевой; не является ОПУ |
| Самоустанавливающийся шариковый | ◎ | ● | ●●● | ↺ | ● | низкое трение; вентиляторы, длинные и прогибающиеся валы | не для тяжёлой Fa; пределы перекоса зависят от исполнения |
| Упорный шариковый | — | ◇→ / ↔ (двусторонний) | ● | ×; ∠₀ со сферической шайбой | ●●● | малое осевое пространство; вертикальные валы, отдельные осевые опоры | требует осевого контакта; не воспринимает Fr |
| Цилиндрический роликовый | ◎ | ◇ по бортам | ◇ | × | ●●●● | электродвигатели, редукторы, прокатное оборудование, шпиндели | скорость и Fa различаются у сепараторных и полнокомплектных исполнений |
| Сферический роликовый | ●●●● | ◇↔ | ●● | ↺ | ●●● | тяжёлые редукторы, дробилки, бумагоделательное и прокатное оборудование | требуется достаточная минимальная нагрузка |
| Конический роликовый | ◎ | ●●●→ / ↔ (пара/многорядный) | ●● | × | ◇ | ступицы, редукторы, оси, шпиндели | требует настройки зазора или преднатяга; свойства зависят от контактного угла |
| Игольчатый роликовый, радиальный | ◎ | — / ◇ (комбинированный) | ◇ | ×; ∠₀ у отдельных исполнений | ●●● | компактные редукторы, трансмиссии, шарниры, шатуны | вал или корпус могут служить дорожкой; монтаж определяет точность и зазор |
| Упорный цилиндрический роликовый | — | ●●●→ | ◇ | × | ●●●● | тяжёлые осевые опоры при недостаточной способности упорного шарикового | не воспринимает Fr и перекос; двунаправленная схема требует второго комплекта |
| Упорный сферический роликовый | ◇ при Fa | ◎→ | ◇ | ↺ | ●●● | вертикальные валы, экструдеры, краны, литьевые машины | требуется минимальная Fa; режим зависит от смазывания, размера и компоновки |
| Упорный игольчатый | — | ●●●→ | ◇ | × | ●●● | минимальная осевая высота | требуются точные плоские дорожки; перекос не допускается |
| Упорный конический роликовый | — / ◇ (специальное исполнение) | ◎→ / ↔ (двусторонний) | ◇ | ◇ | ●●●● | тяжёлая осевая и ударная нагрузка | направление нагрузки, направляющие борта и регулировка зависят от конструкции |
| Тороидальный роликовый | ●●●● | — | ◇ | ↺ | ●●● | компенсирует перекос и осевое перемещение внутри подшипника | только плавающая радиальная опора; не фиксирует вал по оси |
| Бочкообразный роликовый, однорядный | ◎ | ● | ◇ | ↺ | ◇ | однорядная радиальная опора; допускает ударную нагрузку | малая Fa; параметры проверяют по конкретной серии |
| Упорный радиально-упорный шариковый | — / ◇ (исполнение) | ●●●→ / ↔ (двусторонний) | ●●● | × | ●●● | высокая осевая точность и жёсткость | часто требуется отдельная радиальная опора |
| Радиальный подшипник скольжения / втулка | ◎ | — | ◇ | × | ? | малое сечение; вращательное, качательное или линейное движение | материал, смазывание, вал и корпус образуют единую расчётную систему |
| Упорный подшипник скольжения / шайба | — | ◎ | ◇ | × | ? | малое осевое сечение; вращательное или качательное движение | требуется жёсткая равномерная опорная поверхность |
| Радиальный шарнирный подшипник скольжения | ◎ | ◇ | ◇ | ∠↔ | ? | качание и поворот при радиальной или комбинированной нагрузке | нагрузка, обслуживание и трение зависят от пары скольжения |
| Радиально-упорный шарнирный подшипник скольжения | ◇ | ◎→ | ◇ | ∠↔ | ? | комбинированная нагрузка и установочное движение | направление нагрузки и обслуживание зависят от исполнения |
| Упорный шарнирный подшипник скольжения | ◇ при Fa | ◎→ | ◇ | ∠↔ | ? | осевая или комбинированная нагрузка при установочном движении | не является обычной упорной шайбой; требуется проверка пары скольжения |
4.2. ОПУ и прецизионные поворотные опоры
Mt — опрокидывающий момент. Fr, Fa и Mt рассматриваются совместно; качественная матрица не заменяет проверку допустимой комбинации нагрузок конкретного исполнения. Обычный четырёхточечный подшипник из раздела 4.1 и четырёхточечное ОПУ относятся к разным компоновочным группам.
| Семейство | Fr | Fa | Mt | скорость | жёсткость | особенности | ограничения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Однорядное четырёхточечное шариковое ОПУ | ◇ при Fa/Mt | ◇↔ | ◇ | ◇ | ●● | универсальная схема для совместной нагрузки | комбинацию Fa/Mt и опорные поверхности проверяют по конкретному исполнению |
| Двухрядное четырёхточечное шариковое ОПУ | ●●● | ●●●↔ | ●●● | ◇ | ●●● | двухрядная схема для комбинированной нагрузки | требует жёсткой и точной опорной конструкции |
| Однорядное перекрёстно-цилиндрическое роликовое ОПУ | ●●● | ●● | ●●● | ◇ | ●●● | точное позиционирование; возможен преднатяг | чувствительно к плоскостности и деформации опор |
| Двухрядное цилиндрическое роликовое ОПУ | ●●●● | ●●●● | ●●●● | ◇ | ●●●● | для тяжёлых комбинированных режимов | требует жёсткой опорной конструкции и точного монтажа |
| Трёхрядное роликовое ОПУ | ●●●● | ●●●● | ●●●● | ◇ | ●●●● | отдельные ряды воспринимают радиальную и две осевые составляющие | требует контроля деформаций присоединительных поверхностей |
| Комбинированное роликошариковое ОПУ | ◇ | ●●●●→ | ◇ | ◇ | ●●● | функции разделены между роликовым и шариковым рядами | направления нагрузок и работа рядов несимметричны |
| ОПУ с проволочными дорожками | ◇ | ◇ | ◇ | ◇ | ◇ | малая масса; дорожки выполнены отдельными элементами | тяжёлые режимы требуют проверки числа рядов и опор |
| Перекрёстно-роликовый прецизионный поворотный | ◇ | ◇↔ | ◇ | ◇ | ●●● | компактная опора для точного вращения; малое поперечное сечение | чувствителен к монтажной геометрии; не смешивать с ОПУ только по названию |
4.3. Линейные подшипники и направляющие
| Семейство | схема движения | ход | скорость | нагрузка/момент | жёсткость | особенности | ограничения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Линейная шариковая втулка | рециркуляция шариков между втулкой и круглым валом | неограниченный | ●●● | радиальная нагрузка; моментная способность ограничена | ●● | простая цилиндрическая направляющая; малое трение | вал служит дорожкой; чувствительна к прогибу, загрязнению и компоновке |
| Профильная шариковая направляющая | рециркуляция шариков между блоком и профилированным рельсом | неограниченный | ●●● | нагрузки нескольких направлений и моменты | ●●● | компактность; возможен преднатяг; разные классы точности | требует точной монтажной базы и защиты дорожек |
| Профильная роликовая направляющая | рециркуляция роликов между блоком и профилированным рельсом | неограниченный | ◇ | тяжёлая многовекторная нагрузка и моменты | ●●●● | высокая грузоподъёмность и жёсткость | требует точной монтажной базы; скорость проверяют по исполнению |
| Рециркулирующая линейная роликовая опора | ролики циркулируют в собственной дорожке | неограниченный | ●● | тяжёлая линейная нагрузка; момент зависит от схемы опор | ●●●● | предназначена для тяжёлого прямолинейного движения | требует согласованной установки опор и регулировки преднатяга |
| Перекрёстно-роликовая линейная направляющая | чередующиеся ролики между V-образными дорожками | конечный | ◇ | нагрузка во взаимно перпендикулярных направлениях; момент зависит от компоновки | ●●● | плавное точное движение; возможен преднатяг | длина хода ограничена; необходимо учитывать перемещение сепаратора |
| Шариковый шлиц | рециркуляция шариков между гайкой и профилированным валом | неограниченный | ◇ | радиальная нагрузка и передача крутящего момента | ●●● | линейное перемещение с одновременной передачей момента | не заменяет обычную втулку без проверки момента и профиля вала |
4.4. Специализированные группы
| Семейство | когда выбирать | ключевое преимущество | главное ограничение |
|---|---|---|---|
| Вставной подшипник | нужна готовая к установке опора с простой фиксацией на валу | встроенные уплотнения и смазка; несколько способов фиксации | допускает только начальную статическую несоосность; режим зависит от фиксации |
| Корпусной подшипниковый узел | требуется готовая заменяемая опора с корпусом | простой монтаж; широкий выбор форм корпуса | корпус, основание, крепёж и направление нагрузки проверяют отдельно |
| Наконечник штока | требуется шарнирное соединение тяги или цилиндра | шарнирный подшипник и резьбовой хвостовик объединены в одном узле | отдельно проверяют хвостовик, корпус, направление нагрузки и пару скольжения |
| Опорные ролики / cam followers | наружное кольцо должно катиться непосредственно по плоской или профильной дорожке | толстостенное наружное кольцо; варианты с отверстием или собственной цапфой | дорожка, монтаж оси или цапфы и кромочная нагрузка входят в расчётную систему |
| Тонкостенный подшипник | нужен большой диаметр при минимальном поперечном сечении | компактная радиальная компоновка | свойства зависят от внутренней шариковой схемы; деформация колец и монтаж критичны |
| Разъёмный роликовый подшипник | нет доступа для монтажа с конца вала | установка вокруг существующего вала без демонтажа соседних узлов | не считать равной заменой неразъёмному типу; стыки влияют на режим работы |
| Прецизионный осево-радиальный комбинированный | нужна точная жёсткая поворотная ось или стол при Fr, Fa и Mt | готовый преднагруженный узел с радиальными и осевыми рядами | скорость обычно ограничена; крепёж и опорные поверхности являются частью системы |
Быстрый выбор по задаче
- Высокая скорость → радиальный однорядный шариковый; радиально-упорный шариковый — при необходимости осевой фиксации.
- Высокая Fr → цилиндрический роликовый; сферический роликовый — при ударной нагрузке, прогибе вала или несоосности.
- Высокая Fa → упорный цилиндрический или упорный конический роликовый; упорный сферический — при одновременной Fr и несоосности.
- Совместная Fr + Fa → конический роликовый; радиально-упорный шариковый — при приоритете скорости и точного осевого положения.
- Несоосность или прогиб вала → самоустанавливающийся шариковый при умеренной Fr; сферический роликовый при высокой Fr; шарнирный подшипник — для углового установочного движения.
- Минимальное радиальное пространство → радиальный игольчатый или втулка скольжения; тонкостенный — при большом диаметре и малом поперечном сечении.
- Высокая жёсткость → цилиндрический роликовый для вращения; профильная роликовая направляющая для линейного движения.
- Совместная Fr + Fa + Mt → ОПУ; прецизионный перекрёстно-роликовый — для компактного точного поворотного узла.
- Линейное перемещение → шариковая втулка для круглого вала; профильная шариковая для скорости; профильная роликовая для жёсткости; шариковый шлиц — при передаче момента.
- Труднодоступный монтаж → разъёмный роликовый подшипник с обязательной проверкой влияния стыков и конкретного исполнения.