Подшипники с штампованным кольцом представляют собой отдельный класс подшипников качения, наружное и/или внутреннее кольцо которых изготавливается методом холодной штамповки из листового металла, в отличие от подшипников с точеными кольцами, производимых из прутка или трубного проката. Данная технология определяет их ключевые потребительские свойства: низкую стоимость при массовом производстве, малый вес и достаточный для широкого спектра применений ресурс. В электротехнической и энергетической отраслях они нашли свое устойчивое место в оборудовании, где не требуются экстремальные нагрузки и скорости, но критически важна экономическая эффективность и надежность.
Основной отличительный признак — производство колец. Заготовкой служит рулонная стальная лента (чаще всего из низкоуглеродистых сталей, например, 08кп, 10кп). В процессе холодной штамповки на прессах последовательно формируется чаша кольца, затем производится высадка и калибровка. Данный метод является высокопроизводительным и малоотходным. После штамповки кольца подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом) и закалке, что обеспечивает твердую, износостойкую поверхность дорожек качения при сохранении вязкой сердцевины. Сепараторы, как правило, изготавливаются из штампованной стали или полиамида. Тела качения — шарики — производятся из подшипниковой стали.
| Критерий | Подшипники со штампованным кольцом | Подшипники с точеным кольцом |
|---|---|---|
| Материал заготовки | Листовая сталь (лента) | Пруток, трубный прокат |
| Технология производства колец | Холодная штамповка | Токарная обработка, шлифовка |
| Точность (класс) | Нормальный (P0, ABEC1), реже повышенный (P6, ABEC3) | От нормального до сверхвысокого (P0, P6, P5, P4, P2) |
| Производительность и стоимость | Высокая производительность, низкая себестоимость | Ниже производительность, высокая стоимость |
| Предельные нагрузки | Умеренные радиальные и осевые нагрузки | Высокие и очень высокие нагрузки |
| Предельные скорости | Средние | Высокие и очень высокие |
| Вес | Меньший | Больший |
| Типовые применения | Электродвигатели малой и средней мощности, вентиляторы, насосы, бытовая техника | Промышленные редукторы, шпиндели, высокооборотные электродвигатели, тяжелое оборудование |
В энергетике и электротехнике наиболее распространены следующие типы подшипников с штампованными кольцами:
Выбор в пользу подшипника со штампованным кольцом обоснован в следующих случаях:
Особенности монтажа: Ввиду меньшей, по сравнению с точеными кольцами, жесткости и толщины, монтаж требует повышенной аккуратности. Запрессовка должна осуществляться только через оправку, передающую усилие на то кольцо, которое садится с натягом (обычно на вал). Категорически запрещено передавать монтажное усилие через тела качения или на кольцо, установленное с зазором. Неравномерная нагрузка при запрессовке может привести к необратимой деформации кольца. Посадки на вал и в корпус выбираются в соответствии с условиями работы, но, как правило, для вала это поле допуска k6 или js6, для корпуса – H7.
Преимущества:
Ограничения:
В ответственных системах энергетики, даже при использовании в вспомогательных механизмах, важен мониторинг состояния подшипников. Для подшипников с штампованными кольцами характерны те же признаки износа, что и для других типов: увеличение вибрации и шума. Однако из-за меньшей массы кольца, некоторые частоты вибрации (например, частота вращения сепаратора) могут быть выражены иначе. Анализ виброспектров позволяет выявить дефекты на ранней стадии: выкрашивание, контактную усталость, нарушение смазки. Перегрев такого подшипника часто ведет к потере закалки стали и ускоренному износу. В необслуживаемых узлах (2RS) критически важно не превышать расчетный температурный режим, так как перегрев ведет к деградации смазки и уплотнения.
Такую замену можно рассматривать только в случае, если она прямо предусмотрена производителем двигателя или подтверждена инженерным расчетом на соответствие по динамической и статической грузоподъемности, предельной частоте вращения и тепловому режиму. В большинстве случаев обратная замена (штампованный на точеный) допустима и может повысить ресурс, но требует проверки посадочных размеров и зазоров.
Более низкий ресурс не является абсолютным правилом, он проявляется в условиях высоких нагрузок и скоростей. Он обусловлен меньшей жесткостью колец (риск деформации под нагрузкой), а также особенностями структуры материала: цементованный слой на штампованных кольцах тоньше, чем на массивных точеных. В «легких» режимах, для которых они предназначены, их ресурс может полностью соответствовать сроку службы всего агрегата.
Основной признак — форма и толщина колец. У штампованного кольца часто виден след от облоя (заусенца) на торцевой поверхности, который не был полностью удален при шлифовке. Само кольцо выглядит более «ажурным», с явно меньшей толщиной поперечного сечения, особенно в зоне, не являющейся дорожкой качения. Наружная поверхность наружного кольца может иметь менее обработанный вид по сравнению с точеным кольцом.
Практика повторного использования (после выпрессовки) крайне не рекомендована. Процесс демонтажа с большой вероятностью приводит к неконтролируемой деформации тонкостенных колец, даже если она не видна невооруженным глазом. Это нарушает геометрию дорожки качения и ведет к ускоренному износу. Данный тип подшипников рассматривается как одноразовый узел при ремонте.
Производители закладывают в подшипник с двухсторонним уплотнением (2RS) консервационно-рабочую смазку на весь срок службы. Типичные основы — литиевые или полимочевинные загустители с минеральными или синтетическими маслами. Попытки дополнительной смазки через пресс-масленки чаще всего вредны, так как нарушают герметичность уплотнения и вымывают заводскую смазку. При ремонте предпочтительна полная замена подшипника на новый.