Чтобы правильно выбрать подшипник для насоса или компрессора, следует оценить эксплуатационные нагрузки, предельные скорости вращения, определить технические характеристики, в том числе — посадочные места на валу и в корпусе, тип подшипника, материал сепаратора и вид смазывания.
Номинальные нагрузки на подшипники
В насосах и компрессорах применяются шариковые, роликовые, игольчатые подшипники. В этой статье остановимся на самом распространенном типе — шарикоподшипниках.
Шариковые подшипники рассчитаны, прежде всего, на радиальные нагрузки и могут выдерживать умеренные осевые. Способны работать на высоких скоростях. Для каждого подшипника производители обычно указывают номинальные статические и динамические нагрузки.
- Номинальная статическая нагрузка, или статическая грузоподъемность, — величина нагрузки, которую способен выдержать невращающийся подшипник без необратимой деформации колец или шариков.
- Номинальная динамическая нагрузка, или динамическая пропускная способность, — величина постоянной радиальной нагрузки, которую вращающийся подшипник способен выдержать в течение миллиона оборотов.
Общие стандарты по номинальным нагрузкам и сроку службы подшипников закреплены Международной организацией по стандартизации ISO.
- ISO-76 — Подшипники качения, номинальные статические нагрузки.
- ISO-281 — Подшипники качения, номинальные динамические нагрузки и номинальный срок службы.
Скорости вращения подшипников
Номинальная скорость вращения — скорость вращения, при которой подшипник может работать без износа и повреждений в течение долгого времени. Обычно она является рекомендуемой рабочей скоростью для подшипника.
Предельная скорость вращения — максимальная скорость вращения, превышение которой может привести к выходу подшипника из строя и его разрушению. Предельную скорость рассчитывают с учетом типа сепаратора, материалов уплотнений (при их наличии) и смазочного материала.
Срок службы подшипников
При вращении внутреннее и наружное кольца радиального шарикоподшипника постоянно нагружаются. Это ведет к усталости материала и выходу подшипника из строя.
Для статистически большой группы одинаковых подшипников, работающих в идентичных условиях, базовый номинальный ресурс равен числу оборотов, достигнутому 90% подшипников группы до появления первых признаков усталости материала.
Насосы и компрессоры часто испытывают нестандартные нагрузки, которые могут потребовать дополнительного рассмотрения коэффициентов регулирования срока службы. Для корректировки учитывают:
- Синусоидальную нагрузку
- Ступенчатую нагрузку
- Реверсивные нагрузки
- Вибрацию
- Колебания
- Высокие скорости
- Вращение внутреннего кольца по сравнению с вращением наружного кольца
- Воздействие температуры и окружающей среды
Коэффициенты корректировки ресурса позволяют инженерам получать более точное приблизительное значение срока службы подшипников с учетом области применения и условий эксплуатации. Производители подшипников нередко применяют свои дополнительные коэффициенты при определении номинальных нагрузок и расчетах срока службы.
Посадка подшипников
Неправильная посадка радиального шарикоподшипника на валу и в корпусе может привести к его преждевременному выходу из строя.
Очень свободная посадка ведет к повреждению посадочного места и колец подшипника, проворотам, фреттинг-коррозии, снижению точности вращения и чрезмерному износу, шуму и вибрации.
Слишком плотная посадка ведет к уменьшению радиального зазора, перегреву или повышенной нагрузке. Также очень плотная посадка требует больших усилий для установки подшипника на вал и его снятия.
Внутренняя конструкция насоса или компрессора должна обеспечивать опору колец подшипников по всей их ширине и окружности. При этом будет использоваться вся несущая способность подшипника. Посадку корпуса и вала важно подобрать так, чтобы между компонентами не было проскальзывания. Правильная посадка определяется допусками, указанными в стандарте ISO-286, и указанными допусками на наружный и внутренний диаметр подшипника.
Материал подшипников
Самый распространенный материал для несущих компонентов подшипников — хромированная сталь 52100. Ее химический состав отличается высоким содержанием углерода и включением хрома.
Компоненты из хромированной стали 52100 отличаются высокой прочностью, но низкой коррозийной стойкостью. Поверхности подшипников из стали 52100 должны быть всегда защищены покрытием из масла-ингибитора коррозии, чтобы предотвратить окисление. Максимальная рабочая температура хромированной стали — 120 °C.
Нержавеющая сталь 440C — распространенная альтернатива для изготовления компонентов подшипников. Она более устойчива к поверхностной коррозии, но несущая способность подшипника из нержавеющей стали на 20% ниже, чем у подшипника из хромированной стали аналогичных размеров.
Смазывание
Основными факторами при выборе смазки являются диапазон температур, нагрузка и частота вращения. Коэффициент регулирования срока службы предполагает: нагрузки, частота вращения и характеристики смазочного материала способствуют поддержанию постоянной тонкой пленки жидкости между шариками и дорожками качения.
Для шарикоподшипников обычно применяется пластичная смазка. На заводе часто закладывают в подшипники «на весь срок службы» универсальную смазку, подходящую для большинства применений. В отдельных конструкциях могут предусматриваться отверстия для смазывания подшипников с регулярными интервалами технического обслуживания.
Пластичные смазки состоят из базового масла, загустителя и присадки. В продаже есть много типов базовых масел, загустителей и присадок для разных условий эксплуатации:
- Высокие и низкие температуры
- Высокие скорости
- Высокие нагрузки
- Влажность
- Вакуум
По возможности следует выбирать подшипники с уплотнениями, которые предотвращают попадание грязи внутрь подшипника и способствуют удержанию смазки. Минус в том, что они приводят к увеличению крутящего момента, трения и тепловыделения при вращении подшипника.
Масляная смазка эффективна при высоких скоростях вращения и высоких температурах. Важно: масло не следует рассматривать как смазку «на весь срок службы» для подшипников. Для масляной смазки необходим постоянный поток масла, подаваемого к подшипнику. Системы масляной смазки должны включать фильтрацию и непрерывный контроль качества и количества масла.
Большой выбор подшипников всех типов от ведущих российских и зарубежных производителей представлен в нашем интернет-магазине: bearingstore.ru
Подпишитесь на наш Telegram-канал, если хотите первыми узнавать про наши акции и новинки, быть в курсе новостей отрасли и полезных лайфхаков!
