Подшипники скольжения 35х55: конструкция, материалы, применение и расчет
Подшипник скольжения с размерами 35х55 мм (где 35 мм — внутренний диаметр, а 55 мм — наружный диаметр втулки) представляет собой распространенный типоразмер опоры скольжения, широко используемый в энергетическом оборудовании, электродвигателях, насосах, вентиляторах и редукторах. Данный узел предназначен для восприятия радиальных нагрузок, обеспечения точного позиционирования вала и снижения коэффициента трения в условиях непрерывной или циклической работы.
Конструктивные особенности и геометрия
Основой подшипника скольжения 35х55 является втулка (вкладыш), представляющая собой полый цилиндр. Ключевыми геометрическими параметрами, помимо внутреннего (d) и наружного (D) диаметров, являются:
- Рабочая длина (L): Определяет площадь опорной поверхности. Для типоразмера 35х55 стандартная длина часто составляет 35, 40 или 45 мм, формируя соотношение L/d ≈ 1.0-1.3, что является оптимальным для большинства применений в энергетике.
- Толщина стенки (s): Рассчитывается как (D-d)/2. Для 35х55 это (55-35)/2 = 10 мм. Достаточная толщина обеспечивает механическую прочность, необходимый теплоотвод и предотвращение упругих деформаций под нагрузкой.
- Зазор посадки: Между валом диаметром 35 мм и рабочей поверхностью втулки формируется радиальный зазор. Его величина критична для образования масляного клина и теплоотвода.
- Гидродинамическая смазка: Формируется масляный клин при высокой скорости вращения вала. Требует принудительной подачи очищенного масла под давлением. Используется в ответственных узлах турбоагрегатов.
- Граничная смазка: Характерна для пусковых и останова, низких скоростей. Защита обеспечивается противозадирными присадками в масле или антифрикционным слоем материала втулки.
- Пластичные смазки (консистентные): Закладываются при монтаже и пополняются через пресс-масленки. Применяются в узлах средней нагруженности (вентиляторы, насосы малой мощности).
- Температура: Мониторинг с помощью термопар или термометров сопротивления. Резкий рост температуры — признак износа, недостатка смазки или нарушения охлаждения.
- Вибрация: Повышенный уровень вибрации указывает на увеличение зазора, износ, перекос или неуравновешенность ротора.
- Анализ масла: Проверка на наличие продуктов износа (металлическая стружка, баббит) методами спектрального или феррографического анализа.
- Вспомогательные электродвигатели: Приводы питательных насосов, дутьевых вентиляторов, дымососов.
- Масляные насосы турбинных установок: Опоры валов, работающие в масляной среде.
- Приводы арматуры: Задвижки, клапаны, регуляторы, где требуется надежная работа в периодическом режиме.
- Генераторы и силовые агрегаты: Опорные подшипники роторов агрегатов средней мощности.
Материалы и технологии изготовления
Выбор материала втулки определяется условиями эксплуатации: нагрузкой, скоростью скольжения, наличием смазки, температурным режимом и требованиями к антифрикционным свойствам.
| Материал | Состав / Марка | Преимущества | Типичные применения в энергетике |
|---|---|---|---|
| Баббиты | Б83, Б16 (оловянные и свинцовые) | Высокие антифрикционные свойства, прирабатываемость, стойкость к заеданию, хорошая теплопроводность. | Опорные и упорные подшипники турбогенераторов, мощных электродвигателей (>1000 кВт), где требуется высочайшая надежность при жидкостной смазке. |
| Бронзовые сплавы | БрО10Ф1, БрА9Ж3Л, БрС30 | Высокая механическая прочность, износостойкость, хорошая теплопроводность, коррозионная стойкость. | Подшипники насосов, вентиляторов, вспомогательных механизмов ТЭЦ и АЭС, работающие при средних и высоких нагрузках. |
| Металлополимерные композиты | Сталь-бронза-PTFE/свинец, Steel-backed PTFE composites | Работают при граничной и полужидкостной смазке, низкий коэффициент трения, стойкость к вибрациям. | Опоры валов в системах с нерегулярной смазкой, упругие подшипники для компенсации перекосов. |
| Пористые бронзографитовые | Пресспорошок бронзы с графитом | Самосмазывающиеся свойства за счет пропитки маслом (15-25% объема), демпфирование вибраций. | Подшипники вспомогательных электродвигателей, задвижек, устройств РЗА, где невозможна организация системы принудительной смазки. |
Системы смазки и условия работы
Для подшипника 35х55 применяются все основные типы смазочных систем:
Расчет основных параметров и критериев работоспособности
При выборе или проектировании подшипника скольжения 35х55 для конкретного применения выполняют проверочные расчеты.
| Параметр / Критерий | Формула / Описание | Допустимые значения для 35х55 | Примечание |
|---|---|---|---|
| Удельное давление (p) | p = F/(d*L), где F — радиальная нагрузка (Н) | 2-10 МПа (зависит от материала) | Превышение ведет к выдавливанию смазки и износу. |
| Скорость скольжения (v) | v = πdn/60, где n — частота вращения (об/мин) | До 20-25 м/с для баббитов | Высокие скорости требуют надежного отвода тепла. |
| Произведение pv | pv = p v (МПа м/с) | Критерий износостойкости. Для бронз до 15-20 МПа*м/с. | Интегральный показатель, лимитирующий работу при граничном трении. |
| Тепловой расчет | Баланс тепловыделения от трения и теплоотвода в корпус/среду. | Температура в зоне трения не должна превышать 80-100°C для большинства материалов. | Перегрев ведет к снижению вязкости масла и разупрочнению материала вкладыша. |
Монтаж, эксплуатация и диагностика
Правильная установка подшипника 35х55 определяет его ресурс. Посадка втулки в корпус выполняется с натягом (обычно H8/s7). Посадка вала обеспечивает минимальный рекомендуемый зазор (часто h8/F8). Обязательна проверка соосности. В процессе эксплуатации контролируются:
Типовые применения в энергетической отрасли
Подшипники 35х55 находят применение в следующих ключевых системах:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как определить износ подшипника 35х55 без демонтажа?
Косвенными признаками являются: увеличение уровня вибрации на частоте, кратной частоте вращения; рост рабочей температуры на 10-15°C выше нормативной; появление шума (стука) в подшипниковом узле. Точная диагностика требует остановки агрегата и измерения зазора щупом или методом снятия свинцовой оттискной проволоки.
Чем отличается подшипник для гидродинамической смазки от подшипника для пластичной смазки?
Подшипник для гидродинамической смазки (например, баббитовый) имеет точные размеры, канавки для подвода и распределения масла, рассчитан на работу с минимальным зазором в режиме тонкой масляной пленки. Подшипник для пластичной смазки (часто бронзографитовый или металлополимерный) может иметь меньшую точность, иногда — винтовые канавки для распределения консистентной смазки, и рассчитан на работу в условиях граничного трения.
Как правильно подобрать смазку для подшипника 35х55 в вентиляторе?
Выбор зависит от типа втулки. Для пористых бронзографитовых втулок используется масло для пропитки (И-20А) и консистентная смазка (Литол-24) для пополнения. Для бронзовых втулок с кольцевой смазкой применяют индустриальные масла средней вязкости (И-40А, И-50А). Необходимо руководствоваться указаниями паспорта оборудования и учитывать температурный диапазон работы.
Что означает маркировка БрО10Ф1 на втулке 35х55?
Это обозначение бронзового сплава: Бр — бронза, О — олово (около 10%), Ф — железо (около 1%), 1 — содержание фосфора. Данный сплав обладает высокой прочностью, износостойкостью и антифрикционными свойствами, что делает его пригодным для работы при ударных и переменных нагрузках в энергетическом оборудовании.
Почему при ремонте важно сохранить первоначальную шероховатость поверхности вала?
Шероховатость вала (обычно Ra 0.4-0.8 мкм для валов диаметром 35 мм) напрямую влияет на способность удерживать масляную пленку. Слишком грубая поверхность увеличивает износ втулки, а слишком гладкая (полированная) может препятствовать удержанию масла и привести к схватыванию. При ремонте (шлифовке, полировке) вала необходимо восстанавливать параметр шероховатости, указанный в технической документации.
Заключение
Подшипник скольжения 35х55 является высокотехнологичным узлом, надежность которого определяет бесперебойность работы энергетического оборудования. Его корректный подбор по материалу, геометрии и системе смазки, точный монтаж и регулярный мониторинг состояния в процессе эксплуатации позволяют достичь максимального межремонтного ресурса и предотвратить внеплановые остановки. Понимание принципов работы, критериев расчета и методов диагностики является обязательным для технического персонала, обслуживающего энергетические объекты.