Роликовые цилиндрические подшипники ППЗ
Роликовые цилиндрические подшипники ППЗ: конструкция, применение и особенности эксплуатации в электротехнической и энергетической отраслях
Роликовые цилиндрические подшипники, производимые под маркой ППЗ (Первоуральский подшипниковый завод), представляют собой класс высоконагруженных опор качения, предназначенных для восприятия преимущественно радиальных нагрузок. В энергетике и электротехническом машиностроении их применение является критически важным для обеспечения надежной и долговечной работы вращающегося оборудования. Данные подшипники характеризуются высокой грузоподъемностью, умеренным тепловыделением и способностью работать на повышенных скоростях вращения по сравнению с шарикоподшипниками.
Конструктивные особенности и типы цилиндрических подшипников ППЗ
Основой конструкции является сепаратор, в котором размещены тела качения – цилиндрические ролики. Кольца (наружное и внутреннее) имеют дорожки качения без бортов (или с бортами на одном из колец), что позволяет им перемещаться относительно друг друга вдоль оси. Это свойство делает их незаменимыми в качестве «плавающих» опор, компенсирующих тепловые удлинения валов в крупных электромашинах. По типу исполнения колец подшипники ППЗ делятся на несколько основных серий.
- Серия 2000 (N, NF): Подшипники с цилиндрическими отверстиями. Серия N – только с бортами на наружном кольце, позволяет перемещаться внутреннему кольцу с валом. Серия NF – с бортами на внутреннем кольце, перемещается наружное кольцо.
- Серия 32000 (NJ, NUP, NH): Подшипники с двумя бортами на одном кольце и одним буртом на другом. Например, тип NJ с двумя бортами на наружном кольце и одним на внутреннем, что позволяет фиксировать вал в одном осевом направлении. Тип NUP – для двустороннего осевого фиксирования.
- Серия 42000 (NN)</strong: Двухрядные роликовые подшипники с цилиндрическими роликами, обладающие исключительно высокой радиальной грузоподъемностью и жесткостью.
- Серия 92000 (NNU): Двухрядные подшипники с цилиндрическими роликами, где два борта выполнены на внутреннем кольце, а наружное – без бортов. Обладают высокой способностью к самоустановке при перекосах.
- Крупные электрические машины: Турбогенераторы, гидрогенераторы, синхронные компенсаторы, мощные асинхронные двигатели приводов насосов, вентиляторов, мельниц. Здесь они устанавливаются в качестве опор ротора, часто в комбинации с упорно-радиальными подшипниками.
- Силовые трансформаторы: В системах охлаждения (вентиляторы масляно-водяных охладителей) используются подшипники серий 2000 и 32000.
- Приводы механизмов собственных нужд электростанций: Двигатели питательных насосов, мельничные вентиляторы, конвейеры топливоподачи.
- Оборудование для производства кабеля: Приводы вращения барабанов, шпулеров, экструдеров, где требуется точное позиционирование и устойчивость к постоянной нагрузке.
- Наибольшая радиальная грузоподъемность среди всех типов подшипников качения аналогичных габаритов.
- Высокая допустимая скорость вращения.
- Жесткость конструкции, минимальный радиальный зазор.
- Возможность использования в качестве «плавающей» опоры для компенсации тепловых расширений.
- Относительно низкое трение и, как следствие, умеренное тепловыделение.
- Неспособность воспринимать осевые нагрузки (кроме некоторых типов с бортами и в комбинации с упорными кольцами).
- Повышенная чувствительность к перекосам вала относительно корпуса (кроме двухрядных типов NNU).
- Более высокие требования к точности посадочных поверхностей вала и корпуса.
- Несоосность валов: Приводит к перекосу внутреннего кольца, локальным перегрузкам и выкрашиванию.
- Некачественная или старая смазка: Приводит к абразивному износу, перегреву и заклиниванию.
- Электрическое эрозирование (пробой током): При нарушении цепи заземления или из-за паразитных токов возникают точечные оплавления на дорожках качения и роликах.
- Неправильная посадка: Слишком большой натяг вызывает повышенное напряжение в кольцах, слишком слабый – проворачивание кольца на посадочной поверхности.
- Загрязнение: Попадание абразивных частиц ускоряет износ.
Материалы, технологии производства и система обозначений
ППЗ использует для изготовления колец и тел качения подшипниковые стали марок ШХ15, ШХ15СГ, а для особо ответственных применений – стали, легированные никелем и молибденом. Ключевыми этапами производства являются: объемная штамповка заготовок, токарная обработка, термообработка (закалка и низкий отпуск), шлифование и полирование дорожек качения и торцов. Сепараторы изготавливаются из стали, латуни или полиамидных материалов. Система обозначений ППЗ соответствует российским ГОСТ и международным стандартам ISO.
| Обозначение | Тип | Основные характеристики | Типовое применение в энергетике |
|---|---|---|---|
| 6-42324ЕМ | Роликовый цилиндрический, двухрядный (тип NN) | Внутренний диаметр 120 мм, наружный 260 мм, ширина 72 мм. Усиленный сепаратор. | Опора ротора крупного синхронного компенсатора, турбогенератора. |
| 6Н-2318 | Роликовый цилиндрический, однорядный (тип N) | d=90 мм, D=190 мм, B=64 мм. Цилиндрическое отверстие. | «Плавающая» опира вала электродвигателя мощностью 500-1000 кВт. |
| 6НJ-32220 | Роликовый цилиндрический, однорядный с двумя бортами (тип NJ) | d=100 мм, D=180 мм, B=46 мм. | Опора, фиксирующая вал в одном направлении (в паре с упорным кольцом или вторым подшипником). |
Применение в энергетическом и электротехническом оборудовании
Цилиндрические роликоподшипники ППЗ находят широкое применение в узлах, где преобладают значительные радиальные нагрузки при высоких окружных скоростях.
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечности подшипника. Для подшипников с цилиндрическим отверстием посадка на вал осуществляется с натягом, в корпус – с зазором. Нагрев перед установкой (термонасадка) не должен превышать 120°C. Смазка может быть пластичной (консистентной) или жидкой (масляной). Выбор зависит от скорости вращения (DN-фактора) и температурного режима.
| Тип оборудования | Скорость вращения | Температурный диапазон | Рекомендуемая смазка | Способ подачи |
|---|---|---|---|---|
| Электродвигатели (средней мощности) | До 3000 об/мин | -30°C … +110°C | Консистентная Литиевая (Литол-24, ЦИАТИМ-201) или синтетическая (Polyurea) | Заполнение полости корпуса на 1/2 — 2/3 |
| Турбогенераторы, синхронные компенсаторы | 1500-3000 об/мин | +40°C … +80°C | Индустриальное масло И-40А, И-Г-А, турбинное масло | Принудительная циркуляция, масляная ванна |
| Вентиляторы систем охлаждения | До 1500 об/мин | -20°C … +80°C | Консистентная термостойкая | Заполнение полости |
Техническое обслуживание включает регулярный контроль вибрации, температуры узла (превышение температуры окружающей среды более чем на 45-50°C сигнализирует о неисправности), акустический мониторинг и периодическую замену смазки. Для систем с жидкой смазкой критически важен контроль чистоты масла.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами подшипников
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник типа N от типа NJ?
Подшипник типа N имеет борта только на наружном кольце и может свободно перемещаться вдоль оси по внутреннему кольцу. Тип NJ имеет два борта на наружном кольце и один борт на внутреннем, что позволяет фиксировать вал в одном осевом направлении (при использовании в паре со вторым подшипником или упорным кольцом).
Как правильно выбрать систему смазки для подшипника генератора?
Выбор определяется конструкцией подшипникового узла. Для мощных турбо- и гидрогенераторов, как правило, применяется принудительная циркуляционная система жидкой смазки (масло) с фильтрацией и охлаждением. Для двигателей и генераторов меньшей мощности чаще используется консистентная смазка, закладываемая на весь срок службы или с длительными интервалами замены.
Что означает буква «Е» в обозначении подшипника ППЗ (например, 6-42324ЕМ)?
Буква «Е» в обозначении указывает на усиленную конструкцию сепаратора (в данном случае – массивный стальной, обработанный механически). Литера «М» часто обозначает сепаратор из латуни. Это указывает на повышенную надежность и стойкость к динамическим нагрузкам.
Как компенсировать осевое перемещение вала в длинных электромашинах?
Для этого применяется схема с одной «фиксирующей» и одной «плавающей» опорой. В качестве фиксирующей может использоваться роликовый подшипник типа NJ или NUP в комбинации с упорным кольцом, либо шариковый радиально-упорный подшипник. В качестве плавающей опоры используется цилиндрический роликоподшипник типа N или NU, который устанавливается в корпус без осевой фиксации, что позволяет ему перемещаться вместе с валом при тепловом удлинении.
Каковы основные причины выхода из строя цилиндрических подшипников в электродвигателях?
Какие аналоги подшипников ППЗ существуют на мировом рынке?
Прямыми функциональными аналогами являются цилиндрические роликоподшипники мировых производителей: SKF (серии NU, NJ, N, NNU), FAG/INA (серии N10, N19, NNU49), Timken (серии NU, NJ, N), NSK (серии NU, NJ, N). При подборе аналога необходимо сверять не только основные размеры (d, D, B), но и тип конструкции, грузоподъемность и допустимые скорости.