Роликоподшипники
Сферический роликоподшипник
Самоустанавливающийся двухрядный подшипник с бочкообразными роликами для больших радиальных и ударных нагрузок, компенсирующий перекос до 2° в горнодобывающем, металлургическом и энергетическом оборудовании.
Техническое описание
Сферический роликоподшипник имеет два ряда бочкообразных роликов и общую сферическую дорожку наружного кольца. Такая конструкция компенсирует угловой перекос до 2°, прогиб вала и деформацию корпуса. Поэтому её применяют в тяжелонагруженных узлах, где трудно постоянно сохранять точную соосность: в дробилках, МНЛЗ, бумагоделательных машинах и приводах ветроустановок. Подшипники ANDE изготавливаются из высокоуглеродистой хромистой стали. Оптимизированные профиль ролика и качество поверхности повышают грузоподъёмность и снижают трение и нагрев. Доступны открытые исполнения, варианты с уплотнениями и защитными шайбами с диаметром отверстия от 20 мм до 400 мм для надёжной работы в тяжёлых условиях.
Ключевые особенности
Технические характеристики
Области применения
Расшифровка обозначений и суффиксов
Обозначения сферических роликоподшипников построены по DIN 623-1: префикс серии (213, 222, 223, 230, 231, 232, 240, 241 и т. д.) плюс размерный код, после которого следуют буквенные суффиксы, описывающие сепаратор, радиальный зазор, класс точности, уплотнения и форму отверстия. Наиболее распространённые суффиксы приведены ниже.
| Суффикс | Значение |
|---|---|
| K | Коническое отверстие, конусность 1:12 |
| K30 | Коническое отверстие, конусность 1:30 |
| E / E1 | Усиленная/оптимизированная внутренняя конструкция |
| CC / CCK | Два штампованных стальных оконных сепаратора, оптимизированная внутренняя геометрия |
| MA / MA1 / MB | Массивный латунный сепаратор |
| CA / CAC | Массивный латунный сепаратор с оптимизированной геометрией гнёзд |
| W33 | Кольцевая канавка для смазки и 3 отверстия в наружном кольце |
| 2RS / 2CS | Контактные манжетные уплотнения с обеих сторон |
| C2 / CN / C3 / C4 / C5 | Класс радиального внутреннего зазора |
| P0 / P6 / P5 / P4 | Класс точности по ISO 492 |
| T41A / T41D | Спецификация для вибрационных машин |
| S0 / S1 / S2 | Термостабилизация |
Классы радиального внутреннего зазора (ISO 5753)
Радиальный внутренний зазор — суммарное радиальное перемещение колец до нагружения роликов. Класс выбирают по посадке, рабочей температуре и способу монтажа на закрепительной втулке. Слишком малый начальный зазор при осевом перемещении подшипника с коническим отверстием — самая частая причина раннего перегрева после монтажа.
| Класс | Описание |
|---|---|
| C2 | Меньше нормального |
| CN (нормальный) | Нормальный зазор |
| C3 | Больше CN |
| C4 | Больше C3 |
| C5 | Больше C4 |
Допустимый угол перекоса по сериям
Сферические роликоподшипники компенсируют угловой перекос между валом и корпусом благодаря сферической дорожке качения наружного кольца. Конкретное значение допустимого угла зависит от серии подшипника и от того, является ли подшипник открытым или с уплотнениями.
Значения относятся к статическому перекосу при вращении внутреннего кольца под нагрузкой P ≤ 0,1·Cr. Если вращающимся элементом является наружное кольцо или внутреннее кольцо совершает прецессионное движение, допустимый угол меньше — обратитесь в инженерную службу.
Типичные виды отказов и их диагностика
ISO 15243 классифицирует повреждения сферических роликоподшипников по шести группам. Приведённые ниже пять видов охватывают подавляющее большинство эксплуатационных отказов, наблюдаемых на установках в тяжёлой промышленности.
Кромочное нагружение (перекос сверх предела)
Признаки
Локальный нагрев и износ с одной стороны дорожки качения; локальные задиры; раннее выкрашивание у торца ролика.
Вероятная причина
Статический или эксплуатационный перекос, превышающий допустимый угол для данной серии; деформация или недостаточная жёсткость корпуса; деформация фундамента.
Способ устранения
Восстановить соосность, повысить жёсткость корпуса подшипника или перейти на серию с большим допустимым углом (223/231/232/241). Для подшипников с уплотнениями перекос должен оставаться в пределах 0,5°.
Потеря зазора после натяжки закрепительной втулки
Признаки
Рост температуры в первые минуты после пуска, увеличение момента трения, низкочастотный гул, ранние задиры в нагруженной зоне.
Вероятная причина
Чрезмерная натяжка закрепительной втулки, выбравшая слишком много радиального зазора; либо корректная натяжка, но неверно выбранный исходный класс зазора для рабочей температуры.
Способ устранения
Произвести повторный монтаж по каталожному значению уменьшения зазора; зафиксировать зазор в холодном и горячем состоянии; для горячих или вибрационных применений перейти с CN на C3 или с C3 на C4.
Заедание / задиры при ударных нагрузках или тонкой смазочной плёнке
Признаки
Серые пятна с переносом металла между роликами и дорожкой качения; внезапные скачки температуры; изменение цвета сепаратора.
Вероятная причина
Недостаточная вязкость смазочного материала при рабочей температуре; масляное голодание; сильный удар при пуске без нагрузки.
Способ устранения
Увеличить вязкость базового масла или перейти на циркуляционную смазку; обеспечить смачивание масляной ванной нижнего ролика; нагружать подшипник перед пуском; для вибрационных применений выбирать исполнения T41A / T41D.
Загрязнение и абразивный износ
Признаки
Шероховатый ход, наличие частиц в смазке или масляном фильтре, потускневшая поверхность дорожек качения, ускоренный износ торцов роликов.
Вероятная причина
Неэффективные или изношенные уплотнения, отсутствие лабиринтных уплотнений, нефильтрованная смазка при дозаправке.
Способ устранения
Для загрязнённой среды применять исполнения с уплотнениями 2RS / 2VS; устанавливать дополнительные внешние отбойники; фильтровать смазку через сетку 25 мкм; сократить интервалы дозаправки.
Электрокоррозия (рифление)
Признаки
Волнообразные канавки, перпендикулярные дорожке качения; быстрое потемнение смазки; прерывистый шум, постепенно усиливающийся.
Вероятная причина
Блуждающие токи от двигателей с частотным регулированием при плохом заземлении вала; пробой изоляции.
Способ устранения
Установить токосъёмные кольца на валу или изолированные подшипники со стороны, противоположной приводу; проверить выходной фильтр преобразователя частоты и схему заземления. Только покрытия не устраняют активные разряды.
Расчёт ресурса L10 — рабочий пример
Базовый расчётный ресурс L10 определяется по ISO 281: L10 = (Cr / P)^p в миллионах оборотов, где для роликовых подшипников p = 10/3. При комбинированном нагружении сначала приводят Fr и Fa к эквивалентной динамической нагрузке P. Ниже приведён рабочий пример для подшипника 22216 E в опоре сушильного цилиндра бумагоделательной машины.
Исходные данные
22216 E · Cr = 326 kN · n = 600 r/min · Fr = 40 kN радиальная · Fa ≈ 0 (чисто радиальная нагрузка) · следовательно P = Fr = 40 kN
- 1
Эквивалентная динамическая нагрузка P
P = Fr (осевая нагрузка пренебрежимо мала, Fa/Fr ≤ e)
P = 40 kN
- 2
Базовый расчётный ресурс L10 (миллионы оборотов)
L10 = (Cr / P)^(10/3) = (326 / 40)^3.333
L10 ≈ 8,15^3.333 ≈ 1 090 миллионов оборотов
- 3
Ресурс в часах L10h
L10h = L10 × 1 000 000 / (60 × n)
L10h = 1 090 × 10^6 / (60 × 600) ≈ 30 300 часов
Базовый расчётный ресурс ≈ 30 300 часов при надёжности 90 %. При a_ISO ≈ 1,5 для чистой пластичной смазки и правильного режима смазывания скорректированный расчётный ресурс Lnmr ≈ 45 000 часов.
Пример приведён исключительно для иллюстрации. Реальный подбор требует проверки коэффициентов X, Y и e при фактическом отношении Fa/Fr и применения a_ISO с учётом коэффициента загрязнения ec. Инженерная служба ANDE по запросу выполняет полный расчёт по ISO 281 / ISO 16281 для конкретного применения.
Часто задаваемые вопросы
Q1Какой перекос компенсирует сферический роликоподшипник?
Сферические роликоподшипники ANDE компенсируют угловой перекос между валом и корпусом до 2° без снижения грузоподъёмности. Самоустановка обеспечивается сферической дорожкой наружного кольца и не требует дополнительных деталей.
Q2Что вызывает отказ сферических роликоподшипников в тяжёлой промышленности?
Основные причины отказа: усталостное выкрашивание из-за перегрузки или недостаточного смазывания, бринеллирование от ударов при транспортировке или монтаже, проникновение загрязнений из-за неэффективного уплотнения и тепловое повреждение при недостаточном охлаждении высокотемпературных узлов, например МНЛЗ.
Q3Что выбрать: открытый сферический роликоподшипник или исполнение с уплотнениями?
Подшипники с уплотнениями 2CS5 или E2 заполнены пластичной смазкой и не требуют обслуживания при умеренном загрязнении. Открытые подшипники с масляным смазыванием предпочтительны при температуре выше 100 °C, очень высокой частоте вращения или наличии системы масляного тумана. Предельная частота вращения исполнений с уплотнениями примерно на 20 % ниже.
Q4Каков температурный предел сферических роликоподшипников?
Стандартные сферические роликоподшипники рассчитаны на непрерывную работу до +150 °C. Для более высоких температур доступны термостабилизированные исполнения S1 до +200 °C и S2 до +250 °C. Специальная термообработка сохраняет размеры, а увеличенный зазор C3 или C4 компенсирует тепловое расширение.
Q5Выдерживают ли сферические роликоподшипники осевые нагрузки?
Да. Они воспринимают умеренные осевые нагрузки до приблизительно 55% неиспользованной радиальной грузоподъёмности (стандартные) или 100% (усиленные типа E с асимметричными роликами). При тяжёлых комбинированных нагрузках обеспечьте правильный преднатяг и используйте соответствующую группу внутреннего зазора.
Q6Что означает суффикс K на сферическом роликоподшипнике?
Суффикс K обозначает коническое отверстие с конусностью 1:12 (например, 22216 K). Такой подшипник монтируется непосредственно на конический вал либо на цилиндрический вал через закрепительную втулку (серия H) или стяжную втулку. Суффикс K30 обозначает конусность 1:30 и применяется в сериях 240, 241 и 249 с большими диаметрами отверстия.
Q7Взаимозаменяемы ли сферические роликоподшипники ANDE с SKF, FAG или NSK?
Да. Сферические роликоподшипники ANDE соответствуют присоединительным размерам ISO 15:2017, поэтому подшипник 22216 ANDE имеет те же диаметр отверстия, наружный диаметр и ширину, что и 22216 SKF, FAG, NSK или другого производителя, соблюдающего ISO. Обозначения внутреннего исполнения, сепаратора и зазора также следуют системе ISO/DIN. Перед заменой следует сверить сочетание суффиксов и спектр нагрузок с исходным чертежом.
Таблица размеров сферических роликоподшипников
Габаритные размеры по ISO 15:2017 для серий: лёгкая (213), нормальная (222), тяжёлая (223), низкого профиля (230), тяжёлая (231/232) и сверхширокая (240/241). Исполнения с коническим отверстием (K, K30) имеют те же габаритные размеры; комбинации суффиксов (E, MA, MB, CA, CC, W33, 2RS, C2/C3/C4) приведены в расшифровке обозначений выше и подтверждаются при оформлении заказа.
| Обозначение | Отверстие (d), мм | Наружный диаметр (D), мм | Ширина (B) мм |
|---|---|---|---|
| 21306 | 30 | 72 | 19 |
| 21307 | 35 | 80 | 21 |
| 21308 | 40 | 90 | 23 |
| 21309 | 45 | 100 | 25 |
| 21310 | 50 | 110 | 27 |
| 21311 | 55 | 120 | 29 |
| 21312 | 60 | 130 | 31 |
| 21314 | 70 | 150 | 35 |
| 21316 | 80 | 170 | 39 |
| 21318 | 90 | 190 | 43 |
| 21320 | 100 | 215 | 47 |
| 22205 | 25 | 52 | 18 |
| 22206 | 30 | 62 | 20 |
| 22207 | 35 | 72 | 23 |
| 22208 | 40 | 80 | 23 |
Не нашли нужный подшипник? Мы можем поставить нестандартные и изготовленные на заказ подшипники.
Сопутствующая продукция
Конический роликоподшипник
Конический роликоподшипник для восприятия комбинированной радиальной и осевой нагрузки в тяжелонагруженных узлах.
Цилиндрический роликоподшипник
Подшипники с высокой радиальной грузоподъёмностью, использующие линейный контакт между роликами и дорожками качения для оптимального распределения напряжений.
Игольчатый роликоподшипник
Компактные подшипники с длинными тонкими телами качения, обеспечивающие высокую радиальную грузоподъёмность при минимальных радиальных габаритах.