Как правильно выбрать сферический роликоподшипник для тяжелонагруженного оборудования

Наземный конвейер длиной 1,6 км на медном руднике в Чили каждые шесть недель терял подшипник хвостового шкива. Оригинальный радиальный шарикоподшипник работал со скоростью 180 об/мин при измеренной радиальной нагрузке 320 кН, а вал находился на 1,4 градуса от линии на приводном конце. На замену пришел сферический роликоподшипник 22320, и теперь эта позиция работает уже два года подряд с одним и тем же графиком смазки. Эта последовательность решений описана в данном руководстве в соответствии с практикой выбора, которую Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company применяет к своему ассортименту сферических роликоподшипников, от компактной серии 21300 до тяжелой серии 24100.

Начните с профиля нагрузки, а не с серийного номера

Радиальная нагрузка определяет размер подшипника; уровень шока определяет серию. Сферический роликоподшипник представляет собой двухрядный подшипник качения с бочкообразными роликами, которые вращаются по сферической внешней дорожке качения, что позволяет валу работать с угловым смещением примерно до 2 градусов, воспринимая при этом тяжелые комбинированные радиальные и осевые нагрузки в любом направлении.

Прежде чем открывать каталог, рассчитайте эквивалентную динамическую нагрузку на подшипник P. Для комбинированной радиальной нагрузки Fr и осевой нагрузки Fa используйте стандартное уравнение P = X x Fr Y x Fa, где X и Y — коэффициенты, опубликованные для каждой серии подшипников. Затем умножьте установившуюся нагрузку на коэффициент эксплуатации, прежде чем сравнивать ее с номинальной динамической нагрузкой C: используйте 1,5–2,0 для ленточных конвейеров, вентиляторов и редукторов и 2,0–3,0 для дробилок, сит и прессов. В частности, вибрационные грохоты подвергают подшипники пиковым ускорениям в 4–5 g, которые никогда не выявляются при расчете статической нагрузки.

Если известно значение P, базовый номинальный срок службы рассчитывается из L10 = (C/P)^(10/3) миллионов оборотов. Показатель 10/3 представляет собой наклон Вейбулла для роликовых элементов с линейным контактом, он ниже показателя степени 3, используемого для шарикоподшипников, поэтому роликоподшипники более чувствительны к небольшим изменениям нагрузки. В приведенной ниже таблице показано, почему выбор серии имеет значение: это ориентировочные значения динамической нагрузки для четырех серий сферических роликоподшипников на одном и том же валу диаметром 100 мм.

Для стандартной работы конвейера и умеренной ударной нагрузки, обычная практика в строительное и горнодобывающее оборудование стоит начать с серии 22200, которая обеспечивает наилучшее соотношение грузоподъемности и размера конверта.

Сферический роликоподшипник серии 22200 для тяжелого промышленного использования Эта серия обеспечивает сбалансированное соотношение грузоподъемности и размеров, что делает ее практичным выбором для конвейерного и горнодобывающего оборудования. Его самовыравнивающаяся конструкция выдерживает перекосы и умеренные осевые нагрузки в обоих направлениях. Просмотреть продукт →

Соответствие скорости, температуры и конструкции клетки

Предельная скорость сферического роликоподшипника определяется геометрией сепаратора и массой ролика, а не только диаметром отверстия. 22220 смазывает примерно до 2400 об/мин, 23120 достигает примерно 2800 об/мин, а 22320 останавливается около 1800 об/мин, поскольку его более крупные ролики создают большую центробежную силу.

Когда рабочая скорость превышает примерно 70% предельной скорости, замените стандартный сепаратор из штампованной стали на механически обработанный латунный сепаратор. Латунь охлаждается холоднее, лучше выдерживает минимальную смазку и переносит более высокие температуры, встречающиеся на сталелитейных и цементных заводах.

Температура устанавливает вторую границу. Стандартные подшипники работают при температуре от -30°C до 120°C; с термостабилизированными кольцами те же подшипники работают при температуре 200 °C, но выбранный внутренний зазор должен быть увеличен, чтобы компенсировать разницу в расширении между валом, кольцом и корпусом. Для больших вращающихся валов в вентиляторах, насосах и генераторах, где скорость имеет большее значение, чем предельная нагрузка, серия 23000 является подходящей отправной точкой.

Сферический роликоподшипник серии 23000 для высокоскоростных вращающихся валов Этот подшипник, предназначенный для больших валов вентиляторов, насосов и генераторов, отдает приоритет скорости над предельной нагрузкой. Он самовыравнивается, компенсируя прогиб вала, и выдерживает большие радиальные нагрузки в сложных условиях. Просмотреть продукт →

Правильно установите внутренний зазор и смазку

Чаще всего сферические роликоподшипники выходят из строя из-за неправильного зазора и плохой смазки, чем из-за прямой перегрузки. Прежде чем подтвердить посадку, выберите радиальный внутренний зазор. Плотная посадка вала потребляет 60-80% припуска на натяг установленного зазора, и оператор не может увидеть потерю, пока корпус не начнет нагреваться.

• Класс CN: значение по умолчанию для машин непрерывного действия с легкой и нормальной арматурой, таких как электродвигатели и вентиляторы.
• Класс C3: предпочтителен для подшипников индукционной установки, прессов и всех положений с температурным градиентом выше 10 °C между внутренним и наружным кольцами.
• Класс C4: зарезервирован для печей, сушилок и других мест с высокой температурой, где внешнее кольцо нагревается сильнее, чем вал.

Для смазки следует выбирать смазку, вязкость базового масла которой соответствует скорости и температуре: обычно ISO VG 220 для подшипников с диаметром отверстия 80–150 мм, работающих при температуре 60–90 °C, и ISO VG 320–460 для систем циркуляционного масла в прокатных станах и тяжелых прессах. Интервалы повторного смазывания составляют от примерно 500 часов непрерывной работы в тяжелых условиях до 4000 часов для легких, чистых позиций.

Сравните серии по диаметру отверстия, нагрузке и скорости вместе

Один и тот же размер отверстия может выдерживать почти двойную нагрузку при переходе от серии 22200 к серии 22300, поэтому никогда не останавливайте серию до тех пор, пока не будет зафиксирован диаметр вала и расположение корпуса. Приведенное ниже сравнение представляет собой таблицу выбора, используемую для большинства должностей в тяжелой промышленности.

Когда решающим фактором является устойчивость к ударам и вибрации, серия 22300 является обычным ответом. Ролики увеличенного размера распределяют контактное напряжение по большей площади, а это именно то, что требуется для дробильной головки или виброгрохота. Для крупнейших печей и мельниц серии 24000 и 24100 являются единственным практичным решением.

Сферический роликоподшипник серии 22300, устойчивый к ударам и вибрации Эта серия оснащена роликами увеличенного размера, которые распределяют контактное напряжение, и подходит для дробильных головок и вибрационных сит. Он противостоит ударным нагрузкам и перекосам, одновременно снижая трение и выделение тепла в суровых условиях. Просмотреть продукт →

Проверьте соответствие и отслеживайте признаки неисправности

Подшипник настолько надежен, насколько надежны седло вала, седло корпуса и окружающая его смазка. Перед монтажом измерьте оба седла на предмет округлости и конусности: отклонение шейки вала выше IT5/2 приведет к деформации внутреннего кольца и проявится в виде горячей точки в течение первого часа работы.

Используйте запрессовку вращающегося кольца: для вращающегося внутреннего кольца выберите допуск вала p6 или r6; для вращающегося наружного кольца посадка корпуса должна быть K7 или M7. Устанавливайте с помощью индукционного нагревателя и никогда не ударяйте по поверхности кольца ударами. Запишите внутренний зазор до и после монтажа и убедитесь, что уменьшение соответствует ожидаемому припуску на запрессовку на 60–80 %. По прошествии первого часа температура в помещении должна установиться в диапазоне 60–90 °C; повышение температуры выше 100 °C означает, что класс зазора или смазка неверны.

• Отслаивание на одной стороне дорожки качения: несоосность или искривление отверстия корпуса.
• Следы заноса на роликах: недостаточная нагрузка или слишком легкая радиальная посадка.
• Натирание посадочного места вала: неплотная посадка или изгиб вала.
• Темная сухая смазка в сепараторе: слишком длинный интервал смазки.

Часто задаваемые вопросы

Прямые ответы на вопросы, которые чаще всего возникают при выборе сферических роликоподшипников для тяжелого промышленного оборудования.