Подшипники роликовые упорные LDI
Подшипники роликовые упорные LDI: конструкция, применение и технические аспекты
Подшипники роликовые упорные LDI представляют собой специализированный тип подшипников качения, предназначенный для восприятия исключительно осевых нагрузок в одном направлении. Их конструкция оптимизирована для работы в условиях высоких осевых усилий при умеренных скоростях вращения. Аббревиатура LDI указывает на конкретное конструктивное исполнение: сепаратор, центрируемый по внутреннему кольцу. Это ключевой фактор, определяющий их монтажные и эксплуатационные характеристики.
Конструктивные особенности и принцип действия
Основными компонентами упорного роликового подшипника LDI являются:
- Кольцо осиное (верхнее): Устанавливается на вращающуюся часть вала, воспринимающую осевую нагрузку. Имеет посадочную поверхность под диаметр вала и дорожку качения для роликов.
- Кольцо корпусное (нижнее): Монтируется в неподвижный корпус (станину, housing). Его наружный диаметр имеет посадку в корпусе, а внутренний диаметр имеет зазор относительно вала для обеспечения свободного вращения.
- Набор цилиндрических роликов: Тела качения, расположенные в один ряд. Ролики имеют точную цилиндрическую форму, что обеспечивает линейный контакт с дорожками качения и высокую грузоподъемность.
- Сепаратор: Изготавливается из стали или латуни. Его основная функция – равномерное распределение роликов и предотвращение их взаимного контакта. В подшипниках LDI сепаратор центрируется по внутренней поверхности внутреннего (осевого) кольца. Это является отличительной чертой данной серии.
- Требования к зазорам: В LDI зазор между сепаратором и корпусным кольцом больше, что снижает влияние теплового расширения корпуса на работу подшипника.
- Скоростные возможности: Подшипники LDI, как правило, лучше приспособлены для более высоких скоростей вращения по сравнению с LDE, так как центрирование по внутреннему кольцу, которое обычно вращается, обеспечивает более стабильную работу сепаратора.
- Монтаж: Конструкция LDI требует строгого соосности колец, но менее чувствительна к перекосам, вызванным деформацией корпуса.
- Вертикальные гидрогенераторы и двигатели: Для восприятия веса вращающихся частей (ротора) и гидродинамических осевых усилий.
- Опора поворотного устройства кранов (крановые опорно-поворотные круги): Восприятие осевых и опрокидывающих нагрузок.
- Шпиндели тяжелых станков: Упорные узлы в металлообрабатывающем оборудовании.
- Оборудование для черной металлургии: Клети прокатных станов, рольганги.
- Шнековые conveyors и прессы: Упорные опоры винтовых механизмов.
- Динамическая грузоподъемность (C): Показатель долговечности подшипника при вращении. Определяет нагрузку, которую подшипник может выдержать в течение 1 млн. оборотов.
- Статическая грузоподъемность (C0): Максимально допустимая нагрузка на неподвижный подшипник, не вызывающая недопустимой остаточной деформации.
- Предельная частота вращения: Максимально допустимая скорость вращения для данного типа и размера подшипника при условии адекватного смазывания и охлаждения.
- Монтажные размеры: d (внутренний диаметр осевого кольца), D (наружный диаметр корпусного кольца), H (высота подшипника в сборе).
- Чрезвычайно высокая осевая грузоподъемность на единицу габарита.
- Жесткость конструкции.
- Способность воспринимать ударные осевые нагрузки.
- Относительно высокая допустимая скорость вращения для упорных подшипников (для исполнения LDI).
- Не способны воспринимать радиальные нагрузки (требуют комбинации с радиальными подшипниками).
- Чувствительны к перекосам при монтаже.
- Более высокие требования к точности изготовления и монтажа по сравнению с шариковыми упорными подшипниками.
- Обычно требуют принудительной смазки.
- Повышение температуры: Наиболее ранний и значимый признак. Контроль ведется с помощью термопар или термометров сопротивления.
- Увеличение уровня вибрации и шума: Появление низкочастотных составляющих в спектре вибрации, связанных с повреждением дорожек качения или роликов.
- Изменение осевого зазора (люфта) узла: Увеличение зазора сверх допустимого указывает на износ или пластическую деформацию.
- Появление продуктов износа в масле: Анализ смазочного материала на наличие металлической стружки (ферромагнитной и немагнитной) методами спектрального анализа или феррографии.
Принцип работы основан на преобразовании осевого усилия, действующего на осевое кольцо, в качение роликов между дорожками качения осевого и корпусного колец. Благодаря линейному контакту роликов с кольцами, нагрузка распределяется по значительной площади, что позволяет выдерживать экстремальные осевые нагрузки.
Отличия серии LDI от других типов (например, LDE)
Центрирование сепаратора – критически важный параметр. В серии LDE сепаратор центрируется по наружному (корпусному) кольцу. Это влечет за собой следующие практические различия:
Сферы применения в энергетике и тяжелой промышленности
Подшипники LDI находят применение в узлах, где присутствуют значительные осевые усилия:
Технические характеристики и параметры выбора
При подборе подшипника LDI необходимо анализировать следующие ключевые параметры:
Таблица примеров типоразмеров и характеристик (на примере условной серии 294.. LDI)
| Обозначение | d, мм | D, мм | H, мм | Динамическая нагрузка C, кН | Статическая нагрузка C0, кН | Предельная частота, об/мин* |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 29412 LDI | 60 | 130 | 42 | 245 | 710 | 1600 |
| 29417 LDI | 85 | 170 | 52 | 380 | 1120 | 1200 |
| 29420 LDI | 100 | 190 | 53 | 400 | 1220 | 1100 |
| 29430 LDI | 150 | 270 | 67 | 630 | 2120 | 800 |
*Значения предельной частоты приведены ориентировочно для условий масляной смазки. Фактические значения зависят от конкретных условий работы и системы смазки.
Монтаж, смазка и обслуживание
Правильный монтаж критически важен для долговечности упорных роликоподшипников. Осевое кольцо (с сепаратором и роликами) должно быть установлено на вал с натягом (посадка p6, r6). Корпусное кольцо устанавливается в корпус с небольшим зазором или переходной посадкой (H7, J7). Необходимо обеспечить строгую перпендикулярность посадочных поверхностей вала и корпуса к оси вращения. Перекос приводит к неравномерному распределению нагрузки по роликам и преждевременному выходу из строя.
Смазка: Для подшипников LDI применяется преимущественно циркуляционная жидкая смазка (масло) или консистентная смазка. Масляная смазка эффективнее отводит тепло и более предпочтительна для высоконагруженных или скоростных узлов. Консистентная смазка применяется при умеренных режимах и упрощает конструкцию узла (отсутствие системы циркуляции масла). Смазочный материал должен обладать высокими противозадирными и антиокислительными свойствами, особенно при ударных нагрузках.
Обслуживание: Заключается в регулярном контроле температуры узла, уровня вибрации, состояния смазки и ее периодической замене. При появлении повышенного шума, вибрации или перегрева необходима диагностика и возможная замена подшипника.
Преимущества и ограничения
Преимущества:
Ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается подшипник LDI от LDE и какой выбрать?
Ключевое отличие – по какому кольцу центрируется сепаратор. LDI – центрирование по внутреннему (осевому) кольцу, LDE – по наружному (корпусному). Выбор зависит от условий работы. LDI предпочтительнее при высоких скоростях вращения осевого кольца и когда возможны тепловые деформации корпуса. LDE может быть предпочтительнее в низкоскоростных узлах с жестким корпусом. Конкретный выбор должен основываться на рекомендациях каталога производителя для заданных условий нагружения и скоростей.
Можно ли использовать подшипник LDI для восприятия комбинированной (радиально-осевой) нагрузки?
Нет, категорически не рекомендуется. Роликовые упорные подшипники серии LDI предназначены исключительно для осевых нагрузок в одном направлении. При наличии радиальной составляющей нагрузки необходимо использовать дополнительный радиальный подшипник (например, цилиндрический роликовый или сферический), который установит вал в радиальном направлении. Попытка нагрузить упорный подшипник радиальной силой приведет к его мгновенному разрушению.
Какие посадки рекомендуется использовать для колец подшипника LDI?
Для осевого (внутреннего) кольца, которое вращается вместе с валом и воспринимает нагрузку, рекомендуется посадка с натягом: для валов p6 или r6 по ISO. Это предотвращает проворачивание кольца на валу. Корпусное (наружное) кольцо, которое обычно неподвижно, устанавливается в корпус с небольшим зазором (посадка H7) или легкой переходной посадкой (J7). Это позволяет кольцу при необходимости самоустановиться и компенсировать небольшие перекосы, а также облегчает монтаж/демонтаж.
Как правильно организовать смазку для такого подшипника в редукторе вертикального гидроагрегата?
В ответственных узлах, таких как опора вертикального гидрогенератора, применяется принудительная циркуляционная масляная смазка. Масло подается под давлением в зону контакта роликов с кольцами через специальные каналы в корпусе или валу. Обязательно наличие системы фильтрации для удаления продуктов износа и системы охлаждения для отвода тепла, выделяющегося в подшипниковом узле. Тип масла (вязкость, класс) должен строго соответствовать рекомендациям производителя подшипника и гидроагрегата.
Каковы основные признаки износа или выхода из строя подшипника LDI?
Существуют ли двухрядные или самоустанавливающиеся упорные роликоподшипники?
Да, для компенсации перекосов и восприятия осевых нагрузок в обоих направлениях существуют другие типы. Двухрядные упорные роликоподшипники (например, серия 294..-2LDI) воспринимают осевые нагрузки в обоих направлениях. Для компенсации перекосов вала относительно корпуса применяются сферические упорные роликоподшипники (серия 292.., 293..). Их наружное кольцо имеет сферическую дорожку качения, а ролики – бочкообразную форму, что позволяет подшипнику самоустанавливаться. Они менее чувствительны к перекосам, но имеют несколько меньшую осевую грузоподъемность по сравнению с цилиндрическими LDI аналогичного размера.