Подшипники с закрепительной втулкой: конструкция, применение и монтаж
Подшипники с закрепительной втулкой, часто именуемые втулочными подшипниками или подшипниковыми узлами Y-типа, представляют собой готовое к установке решение, состоящее из самоустанавливающегося шарикоподшипника, размещенного в корпусе (чаще всего чугунном или стальном), и специальной закрепительной втулки. Данная конструкция предназначена для фиксации подшипникового узла на гладком валу без применения буртов, стопорных колец или прессовых посадок, что обеспечивает простоту монтажа, демонтажа и точной осевой позиции.
Конструктивные особенности и составные элементы
Узел формируется из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
- Корпус. Изготавливается из серого чугуна (маркировка обычно включает «FY» или «F») или ковкого чугуна, реже – из стали («FYTC» – стальной кованый) или нержавеющей стали для агрессивных сред. Имеет стандартизированные присоединительные размеры (фланцы, лапы). Внутренняя сфера корпуса позволяет самоустановку подшипника.
- Радиальный сферический двухрядный шарикоподшипник. Сердцевина узла. Обладает способностью компенсировать несоосность вала и корпуса (до 2-3°), что критически важно для длительной работы в условиях монтажных деформаций или прогиба вала.
- Закрепительная втулка (адаптер). Центральный элемент системы крепления. Представляет собой разрезную конусную втулку с внутренней цилиндрической и наружной конической поверхностями. На внутренней поверхности часто нанесены продольные канавки для облегчения деформации. Комплектуется стопорным кольцом и зажимными винтами.
- Уплотнения. Обеспечивают защиту от загрязнений и удержание смазки. Применяются комбинированные уплотнения (2RS): с одной стороны – контактное лабиринтное уплотнение, с другой – дополнительная защита. Существуют исполнения для высоких температур или агрессивных сред.
- Упрощенный монтаж и демонтаж: Не требуется нагрев, прессовое оборудование или сложный инструмент.
- Универсальность позиционирования: Узел может быть зафиксирован в любой точке гладкого вала.
- Снижение требований к точности обработки вала: Достаточно обеспечить гладкую цилиндрическую поверхность с определенным полем допуска (обычно h9 или h11).
- Возможность компенсации износа: При возникновении люфта соединение можно подтянуть.
- Защита вала от износа: Втулка принимает на себя износ, защищая сам вал.
- Электродвигатели и генераторы: Установка на вал ротора вспомогательных агрегатов, вентиляторов охлаждения.
- Вентиляторное и насосное оборудование: Циркуляционные, питательные, конденсатные насосы, дутьевые вентиляторы и дымососы ТЭС и АЭС.
- Транспортеры и конвейерные системы: Приводные и натяжные барабаны угольных и золошлакоудаляющих трактов.
- Редукторы и приводы малой мощности: В качестве опор выходных валов.
- Вспомогательное оборудование: Лебедки, задвижки с электроприводом, механизмы очистки.
- Очистка вала от загрязнений и заусенцев. Проверка диаметра вала и его прямолинейности.
- Надевание узла на вал в требуемое положение. Временная фиксация (например, струбциной).
- Установка закрепительной втулки и стопорного кольца в паз вала.
- Равномерная затяжка зажимных винтов втулки крест-накрест с моментом, указанным в технической документации. Перетяжка приводит к деформации и заклиниванию.
- Окончательная затяжка стопорных винтов самого корпуса (если предусмотрены).
- Ослабление и выкручивание зажимных винтов втулки на 2-3 оборота.
- Введение монтажного винта в специальное резьбовое отверстие во втулке. При закручивании винт упирается в торец вала и вытягивает втулку из конуса, освобождая подшипник.
- Снятие узла с вала.
- Нагрузка и частота вращения: Определение эквивалентной динамической нагрузки и сопоставление с динамической грузоподъемностью (C) узла. Учет вибрационных нагрузок.
- Условия окружающей среды: При наличии влаги, химических паров, абразивной пыли выбираются корпуса с усиленными уплотнениями (например, Triple-lip) или из нержавеющей стали.
- Температурный режим: Стандартные узлы работают в диапазоне -20°C до +100°C (до +120°C кратковременно). Для более высоких температур требуются специальные смазки и термостабильные уплотнения.
- Тип корпуса: Лапы (P) – для монтажа на горизонтальную плоскость, фланец (F, FL) – для вертикального или настенного крепления, приставные (T) – для фиксации в определенном положении.
Принцип действия и преимущества системы крепления
Крепление осуществляется за счет силы трения, возникающей между валом, внутренним кольцом подшипника и закрепительной втулкой. При затяжке зажимных винтов втулка, имеющая коническую наружную поверхность, втягивается в соответствующее коническое отверстие внутреннего кольца подшипника. Втулка сжимается, плотно обжимая вал, и одновременно расширяет внутреннее кольцо подшипника, создавая натяг. Это обеспечивает прочное, но легко регулируемое и разъемное соединение.
Ключевые преимущества данной системы:
Области применения в энергетике и смежных отраслях
В энергетическом секторе подшипники с закрепительной втулкой нашли широчайшее применение благодаря своей надежности и неприхотливости в обслуживании.
Типоразмеры, обозначения и таблица соответствия
Обозначение подшипниковых узлов стандартизировано (ISO, DIN, ГОСТ). Типичная маркировка включает: серию корпуса (P, F, T, FL), типоразмер, тип подшипника и материал. Например, SNV 120-L + 22213 EK + H2313X обозначает фланцевый корпус серии SNV типоразмера 120-L, в который установлен сферический роликоподшипник 22213 EK с закрепительной втулкой H2313X.
| Обозначение корпуса (пример) | Диаметр вала, d (мм) | Габаритные размеры (мм) A x H x L (приблизительно) | Динамическая грузоподъемность, C (кН) | Допустимая частота вращения при жидкой смазке (об/мин) |
|---|---|---|---|---|
| FY 505 | 20 | 130 x 135 x 105 | 45.5 | 5000 |
| FY 510 | 25 | 140 x 140 x 110 | 55.0 | 4300 |
| FY 515 | 30 | 150 x 155 x 120 | 78.0 | 3600 |
| FY 520 | 35 | 160 x 165 x 130 | 96.0 | 3000 |
| FY 530 | 45 | 190 x 200 x 155 | 140.0 | 2400 |
Процедура правильного монтажа и демонтажа
Соблюдение технологии монтажа напрямую влияет на ресурс узла.
Монтаж:
Демонтаж:
Смазка и техническое обслуживание
Большинство подшипниковых узлов с закрепительной втулкой поставляются с консистентной смазкой, рассчитанной на весь срок службы (LPS – Long Period Service). Однако в тяжелых условиях (высокие температуры, влажность, запыленность) требуется периодическая пересмазка. Для этого узел имеет пресс-масленку и каналы для подачи свежей смазки, которая вытесняет отработанную через дренажное отверстие, защищенное пробкой или лабиринтным уплотнением. Важно использовать совместимые типы смазок и не превышать объем подачи, чтобы не повредить уплотнения.
Критерии выбора для энергетических объектов
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем подшипник с закрепительной втулкой принципиально отличается от подшипника в запрессованной в корпус втулке?
Основное отличие – в способе фиксации на валу. Втулочный подшипник крепится за счет обжатия разрезной конусной втулки, что не требует прессовой посадки на вал. Классический подшипник в запрессованной втулке (например, бронзовой) обычно фиксируется на валу с натягом, что усложняет монтаж/демонтаж и требует высокой точности обработки вала.
Можно ли использовать один и тот же узел для валов разного диаметра?
Нет, каждый типоразмер узла и закрепительной втулки рассчитан на строго определенный диапазон диаметров вала (обычно с шагом 5 мм). Использование втулки на валу меньшего диаметра не обеспечит надежного обжатия, на валу большего – приведет к ее повреждению и невозможности установки.
Как часто необходимо проводить пересмазку узла?
Периодичность пересмазки зависит от условий эксплуатации: скорости вращения, температуры, уровня вибрации и запыленности. Для стандартных условий (n ≤ 1500 об/мин, t ≤ 70°C) многие современные узлы не требуют обслуживания в течение 20-40 тыс. часов. В тяжелых условиях интервал может сокращаться до 500-1000 часов. Точные рекомендации указаны в каталогах производителя.
Что делать, если зажимные винты втулки не держат и узел проворачивается на валу?
Проворачивание свидетельствует о недостаточном натяге. Необходимо: 1) Проверить соответствие диаметра вала номинальному для данного узла. 2) Убедиться в чистоте и отсутствии повреждений контактных поверхностей вала и втулки. 3) Затянуть винты предписанным моментом. Если проблема не устранена, возможен износ контактных поверхностей втулки, и ее необходимо заменить.
Допустимо ли использование узлов с чугунным корпусом в зонах с повышенной вибрацией и ударными нагрузками?
Чугунные корпуса (серии F, FY) обладают хорошими демпфирующими свойствами, но имеют ограниченную стойкость к значительным ударным нагрузкам. Для таких условий рекомендуется выбирать корпуса из ковкого чугуна или стали (серии FYTC), которые имеют более высокую прочность и ударную вязкость.
Как правильно подобрать аналог при замене узла от другого производителя?
При подборе аналога необходимо учитывать следующие параметры: 1) Тип и основные размеры корпуса (межосевые расстояния, диаметры крепежных отверстий). 2) Посадочный диаметр на вал. 3) Габаритные размеры (ширина, высота). 4) Динамическую и статическую грузоподъемность. 5) Тип и материал уплотнений. Предпочтительно использовать кросс-таблицы производителей или консультироваться с техническими специалистами.
Заключение
Подшипники с закрепительной втулкой являются оптимальным техническим решением для широкого спектра оборудования в энергетике, где важны надежность, простота обслуживания и возможность быстрого восстановления. Понимание их конструкции, принципа действия и правил эксплуатации позволяет инженерно-техническому персоналу грамотно выбирать, монтировать и обслуживать данные узлы, минимизируя простои и повышая общую надежность систем. Применение качественных комплектующих от проверенных производителей в сочетании с соблюдением монтажных инструкций гарантирует длительный и безотказный ресурс работы даже в сложных эксплуатационных условиях.