Самонагаждащи се ролкови лагери

Самонагаждащите се ролкови лагери, наричани още лагери с бъчвообразни ролки или сферични ролкови лагери (фиг. 1) се разглеждат като оптимален избор за лагеруване на валове, подложени на големи статични и динамични натоварвания. Принадлежността им към категорията на самонагаждащите се лагерни опори в допълнение към дългия им експлоатационен срок и поемането както на радиални, така и на аксиални товари, определя приложимостта им за решаване на различни отговорни инженерни задачи в индустрията. От друга страна усложнената им конструкция обяснява по-високата им цена в сравнение със сачмените самонагаждащи се лагери.

Като конструкция те са двуредови с общ сферичен канал във външния пръстен и два отделни канала във вътрешния пръстен, изработени под наклон спрямо оста на лагера. Конструктивните специфики на сферичните ролкови лагери ги правят приложими за решаване на специфични конструктивни проблеми. Тези лагери са самонагаждащи се и в значителна степен нечувствителни към несъосност между оста на вала и корпуса, както и към провисване на лагерувания вал. Самонагаждащите се ролкови лагери понасят както големи радиални, така и значителни аксиални натоварвания.

Стандартните самонагаждащи се ролкови лагери са три основни вида - отворени, уплътнени и устойчиви на вибрации. Отворените лагери се предлагат в широко разнообразие от конструктивни изпълнения и размери. Основните разлики се явяват в конструкцията на сепаратора и вътрешната гривна.

С малки изключения, отворът на вътрешната гривна на лагера е цилиндричен или коничен. Доброто смазване на отворените сферични ролкови лагери се осигурява чрез пръстеновидни канали и/или смазочни отвори във външната гривна. Вътрешната и външната гривна се изработват от стомана, а сепараторът обикновено от месинг.

Самонагаждащите се ролкови лагери се произвеждат и в затворена версия, при която лагерната черупка е напълно затворена от двете страни чрез контактни уплътнения. Като материал за уплътненията се използва каучук, армиран със стомана. Намират приложение каучукови смеси, отличаващи се с висока масло- и износоустойчивост. Както се вижда на фиг. 2, надеждният монтаж на уплътненията обикновено се осигурява благодарение на канал, изработен във външния пръстен на лагера. При по-малките като типоразмери лагери уплънението най-често е запресовано към външната му гривна (фиг. 2а), докато при по-големите типоразмери лагери се използват пружини (фиг. 2б). За осигуряване на ефективно уплътняване на лагера, всяко от уплътненията има опорен ръб, контактуващ с канала, изработен във вътрешния му пръстен.

Стандартно затворените сферични ролкови лагери се смазват с греси, издържащи на много високи налягания. От определящо значение за оптималната работа и дълговечността на тези лагери е в процеса им на монтаж температурата, до която се загряват да не е по-висока от определена стойност, най-често 80 градуса по Целзий.

Затворените сферични ролкови лагери не се нуждаят от допълнително смазване по време на експлоатационния им живот, ако работната температура не превишава 70 градуса по Целзий и оборотите на въртене не са по-високи от максимално допустимите за конкретния модел. В противен случай се налага допълване на смазката. С цел осигуряване на оптимално смазване на триещите се повърхности на лагера смазката трябва да се подава под ниска скорост през специалните отвори във външната гривна докато лагерът се върти. Ако маслото се добавя под много високо налягане съществува реална опасност от повреждане на страничните контактни уплътнения на лагера.

Като конструкция и типоразмери затворените самонагаждащи се ролкови лагери не се различават от отворените. Стандартно отворът на вътрешната гривна на затворените лагери е цилиндричен. Предлагат се и модели с конусен отвор.

Когато самонагаждащите се ролкови лагери се използват в различни вибрационни приложения, търкалящите се тела и сепаратора се ускоряват вследствие на условията, при които работи лагера. Това налага специфични изисквания към тези лагери. Допустимото ускорение е функция на характеристиките на смазочното вещество и вида на ускорението на търкалящите се тела, т.е. какво движение предизвиква то - въртеливо или праволинейно.

В случаите, при които търкалящите се тела се завъртат, лагерът е подложен на действието на товар, който образно казано се стреми да завърти неподвижната външна гривна. Това води до циклично натоварване на сепаратора, причинено от ненатоварените търкалящи се тела. Типичен пример за подобни приложения на сферичните ролкови лагери са планетните зъбни предавки. Друг типичен пример е лагеруването при някои видове пътностроителни машини (фиг. 3а).

В случаите, при които ускорението на търкалящите тела води до праволинейното им преместване, лагерът е подложен на ударно натоварване. Това означава, че сепараторът е подложен на динамично ударно натоварване от страна на ненатоварените търкалящи се тела. Типичен пример е момента, в който колело от влакова композиция преминава през мястото на свързване на две релси (фиг. 3б).

Типоразмерите на самонагаждащите се ролкови лагери за вибрационни приложения са същите като стандартните отворени и затворени модели. Предлагат се модели с цилиндрична и конусна вътрешна присъединителна повърхност.

Като габаритни размери самонагаждащите се ролкови лагери се произвеждат в съответствие с изискванията на ISO 15:1998. Размерите на монтажните втулки отговарят на ISO 2982-1:1995. Сглобките за самонагаждащите се ролкови лагери са регламентирани от ISO492:2002.

Самонагаждащи като конструкция, сферичните ролкови лагери са нечувствителни към ъглова несъосност между вътрешната и външната гривна. Всеки производител на такъв тип лагери задава максимално допустимата несъосност при нормални експлоатационни условия. Обикновено максимално допустимата несъосност зависи от конструкцията на лагера и вида на използваната смазка.

В случай, че несъосието между вътрешната и външната гривна не е константно, лагерът е подложен на допълнително напрежение на приплъзване. По тази причина, с отчитане на допустимите стойности на триенето в лагера и отделената топлина, несъосността между двете гривни не трябва да превишава една десета от градуса.