Конструкция цилиндрических роликоподшипников имеет в своей основе историю разработки подшипников качения, которая уходит корнями в 1870-е гг., когда появились первые велосипедные заводы, создавшие спрос на подшипники.

С первых дней появления этой отрасли энергосберегающий потенциал роликоподшипников был очевиден. В исследовательском проекте, проведенном в Нью-Йорке в 1905 г., У.П.Грэм из Сиракузского университета сравнил энергопотребление двух одинаковых трамвайных вагонов: один из них был оснащен подшипниками скольжения, а другой – роликоподшипниками. Испытание показало, что при использовании роликоподшипников можно сэкономить 52% энергии.

Первый современный цилиндрический роликоподшипник
В 1909 г. доктор технических наук Йозеф Кирнер, ведущий инженер компании Norma Compagnie в Каннштадте (Германия), получил патент на изобретение цилиндрического роликоподшипника в том виде, в каком он существует в наши дни.

Желобчатые дорожки качения позволяют уменьшить разрушительные краевые нагрузки на концах роликов. Подшипники имеют короткие ролики, которые изготавливаются с высокой точностью, и их движение направляется точно между фланцами, создавая множество преимуществ. Кирнер в полной мере осознавал эти преимущества и внедрял такие подшипники в Германии, несмотря на сильное сопротивление своих коллег.

В 1914 г. компания SKF в Гетеборге (Швеция) приобрела половину акций Norma Compagnie GmbH, и последняя вошла в состав группы SKF. С этого времени история однорядных цилиндрических роликоподшипников неразрывно связана с историей SKF, и на этом пути можно выделить множество знаменательных вех.

Период с 1920 по 1925 г. характеризуется полным признанием цилиндрических роликоподшипников в качестве важного элемента конструкций – настолько важного, что конкуренты начали его копировать. В 1920-е гг. велись важные разработки для железнодорожной техники сочетание серий подшипников NU и NH для железнодорожных тяговых двигателей, которые используются до сегодняшнего дня, и сочетание серий подшипников WJ и WUJ для букс.

В 1930-е гг. SKF инициировала стандартизацию габаритных размеров цилиндрических роликоподшипников. Габаритные размеры стали такими же, как у стандартных шарикоподшипников. Диаметр роликов в подшипниках узкой серии стал равен их длине, а отношение длины к диаметру роликов в подшипниках широкой серии было приблизительно 1,5. Тогда были определены почти все используемые сегодня базовые и классические конструкции.

В 1950-е гг. стал реальностью B-ролик,который имел прямой профиль в центральной части и слегка сужался к торцам. Когда он был внедрен в практику, был достигнут огромный прогресс.

Появление подшипников E-типа в 1960-е гг. стало важным этапом в истории цилиндрических роликоподшипников. Конструкция подшипников E-типа позволила оптимизировать поперечное сечение, чтобы ввести усиленный комплект роликов, состоящий не только из более крупных и длинных роликов, но и из большего их числа. Это привело к повышению восприятия нагрузки в среднем на 35% и к значительному увеличению срока службы подшипников.

Подшипник E-типа был достаточно сложен с точки зрения изготовления, так как размеры роликов менялись и появлялись новые сепараторы.

В 1981 г. появились цилиндрические роликоподшипники типа EC с измененным контактом торца ролика/фланца.

В 1984 г.появление логарифмического профиля контакта стало еще одним шагом на пути к оптимизации условий контакта. Такой профиль обеспечивает оптимальное распределение нагрузки между роликами и дорожками качения, чем существенно уменьшает риск механического напряжeния на краях и повышает эксплуатационную надежность даже в тех случаях применения, когда имеется перекос и отклонения валов.

Новый этап совершенствования эксплуатационных характеристик
Новое тысячелетие началось с очень важного события – появления цилиндрических роликоподшипников SKF Explorer. Цилиндрические роликоподшипники SKF Explorer – это результат многолетних исследований, которые велись международным коллективом ученых и инженеров SKF. В течение этого времени  специалисты SKF успешно внедрили ряд усовершенствований:

• Материал подшипников, представляющий собой исключительно чистую и однородную сталь с минимальным количеством примесей. Содержание кислорода, которое является мерой чистоты, было снижено до исключительно низких уровней. Это повышает усталостную прочность в местах контакта тел качения и удлиняет срок службы подшипников.
• Новые процессы термообработки, оптимизирующие стойкость подшипника к ударным и вибрационным нагрузкам и температурам, не оказывая негативного влияния на стабильность размеров.
• Выбор твердости колец и роликов для обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик. Это делает их менее чувствительными к загрязнениям и способствует достижению исключительно длительного срока службы.
• Модернизированный технологический процесс изготовления способствовал существенному повышению качества продукции. Стало возможным производство колец с минималльным отклонением от круглости, а отклонение от надлежащей формы роликов стало еще меньше. Результаты введения более жестких допусков, возможно, и не видны невооруженным глазом, но подшипники работают намного тише и с меньшей вибрацией.
• Логарифмический профиль контакта роликов претерпел дальнейшее усовершенствование. За счет этого подшипники стали еще менее чувствительны к небольшой несоосности и способны выдерживать еще большие нагрузки.
• В подшипниках SKF Explorer также имеют место оптимизированные контакты между торцами роликов и фланцами.
• Конструкция поверхности ролика в области перехода цилиндрической поверхности к торцевой поверхности ролика формирует логарифмический профиль, исключающий краевые разрушающие напряжения.
• Суперфинишная обработка поверхности дорожек качения на кольцах и роликах претерпела дальнейшее усовершенствование и обеспечивает улучшенные условия смазывания. В результате подшипники способны работать дольше даже в условиях недостаточной смазки.
• Подшипники SKF Explorer изготавливаются из различных материалов и имеют разные конструкции сепараторов, так как рассчитаны на разные условия эксплуатации. Конструкция всех сепараторов, применяемых в подшипниках SKF Explorer, способствует хорошему смазыванию всех контактных поверхностей.

Результатом можно гордиться: однорядные цилиндрические роликоподшипники SKF Explorer установили новые стандарты с точки зрения эксплуатационных характеристик и долговечности. Они способны выдерживать большие динамические нагрузки, а их срок службы до трех раз длиннее, чем у подшипников предыдущего стандарта, что превосходит все другие обычные цилиндрические роликоподшипники.

Улучшение эксплуатационных характеристик цилиндрических роликоподшипников SKF в течение последних 100 лет позволило уменьшить размеры изделий при сохранении требуемых эксплуатационных характеристик. Меньшее трение и существенное снижение массы подшипников привели к меньшему энергопотреблению.

Однако на этом прогресс не остановился. Для некоторых областей применения, таких как горнодобывающая промышленность и производство промышленных редукторов, особенно для ветроэнергетики, SKF разработала цилиндрический роликоподшипник, способный нести высокую нагрузку. Эти подшипники SKF Explorer имеют большее число роликов по сравнению со стандартными подшипниками.
Применен новаторский подход к проектированию сепаратора. В цилиндрическом роликоподшипнике, способном нести высокую нагрузку, сепаратор располагается намного выше или ниже делительной окружности подшипника и направляется выступом на кольце. Стальной сепаратор оконного типа очень прочный, сравнимый по прочности с разъемным сепаратором из латунных отливок,  несмотря на то, что в нем больше роликов.

По сравнению со стандартными подшипниками и в зависимости от конструкции сепаратора, число роликов в подшипнике может быть увеличено до двух в подшипниках 23-ей серии и до трех в подшипниках 22-ой серии.


Наконец, в ответ на все возрастающий спрос на уменьшение трения и, тем самым, снижение энергопотребления, в 2007 г. SKF предложила концепцию энергосберегающих подшипников качения. Первыми энергосберегающими цилиндрическими роликоподшипниками (E2), которые разработала компания SKF, были подшипники среднего размера серии NJ.

По сравнению с современным стандартным подшипником SKF, новые цилиндрические роликоподшипники E2 SKF демонстрируют снижение трения до 85% при осевых нагрузках  и большие номиналы динамических нагрузок, унаследованные от подшипников SKF Explorer. Эти новые подшипники с исключительно низким трением предназначаются для широкого спектра применения, но в основном – для редукторов, используемых в промышленности и ветроэнергетике.

Источник информации- Evolution-деловой и технический журнал фирмы SKF.