Роликовые сферические подшипники DINROLL
Роликовые сферические подшипники DINROLL: конструкция, применение и технические аспекты
Роликовые сферические подшипники качения, представленные на рынке под торговой маркой DINROLL, являются ключевым компонентом для оборудования, работающего в условиях значительных радиальных нагрузок, несоосности валов и ударных воздействий. Данный тип подшипников относится к самоустанавливающимся, что обусловлено их конструкцией: наружное кольцо имеет сферическую дорожку качения, а внутренний комплект состоит из бочкообразных роликов, удерживаемых сепаратором. Эта геометрия позволяет компенсировать перекосы между валом и корпусом до нескольких градусов, что критически важно для надежной работы длинных валов, механизмов с деформациями опор или тепловыми расширениями.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция подшипников DINROLL строго соответствует международным стандартам ISO 15:2011 (радиальные) и DIN 635-2. Основные компоненты включают:
- Наружное кольцо. Изготавливается из высокоуглеродистой хромистой стали (например, 100Cr6). Имеет сферическую внутреннюю поверхность и два борта, часто снабжено проточками для установки стопорных колец, что упрощает монтаж в корпус.
- Внутреннее кольцо. Также производится из подшипниковой стали. Имеет две дорожки качения для роликов и конусную посадку (конусность 1:12 по стандарту) для установки на вал с помощью закрепительных и стопорных втулок. Это обеспечивает плотную, беззазорную посадку на вал.
- Ролики. Бочкообразные (симметричные) ролики, изготовленные из аналогичной высокопрочной стали. Их форма обеспечивает оптимальное распределение нагрузки и компенсацию перекосов.
- Сепаратор. Обычно изготавливается из штампованной стали, реже – из латуни или полиамида. Стальной сепаратор отличается высокой механической прочностью и термостойкостью, что предопределяет его использование в тяжелонагруженных и высокоскоростных применениях.
- 22220 – обозначение типа и размерной серии.
- CC – конструкция сепаратора и тип роликов (двухрядные ролики со стальным сепаратором).
- C3 – группа радиального зазора, превышающая нормальную величину (важно для монтажа с натягом и работы при повышенных температурах).
- W33 – обозначение наличия смазочного отверстия и кольцевой канавки на наружном кольце для подачи смазки.
- Турбогенераторы и гидрогенераторы. Используются в опорных подшипниках роторов, где необходимо воспринимать огромные радиальные нагрузки от массы ротора и динамические силы, а также компенсировать возможные прогибы вала и несоосности, возникающие из-за тепловых деформаций.
- Электродвигатели большой мощности. Устанавливаются на валу со стороны привода (DE) и противоположной стороне (NDE) для тяжелых двигателей мельниц, насосов, дутьевых вентиляторов. Способность к самоустановке защищает обмотки статора от повреждений из-за вибраций.
- Редукторы и муфты. В редукторах привода шаровых мельниц, вращающихся печей или конвейеров данные подшипники работают в условиях высоких крутящих моментов и ударных нагрузок. В зубчатых муфтах они компенсируют остаточную несоосность соединяемых валов.
- Вспомогательное оборудование. Дымососы, тягодутьевые машины, шнековые транспортеры золы и шлака, питатели угля – все эти механизмы работают в запыленной или высокотемпературной среде, где требуются подшипники с высокой стойкостью и адаптивностью.
- Высокая радиальная грузоподъемность благодаря двухрядной конструкции и большой площади контакта.
- Способность к самоустановке, компенсирующая перекосы до 2.5-3 градусов.
- Устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам.
- Наличие конструктивных исполнений для различных условий (смазочные отверстия, канавки, разные зазоры, материалы сепаратора).
- Стандартизация по DIN и ISO, что обеспечивает взаимозаменяемость с продукцией других ведущих производителей.
- Ограниченная допустимая частота вращения по сравнению с шарикоподшипниками или цилиндрическими роликоподшипниками из-за повышенного трения роликов.
- Чувствительность к точности монтажа и качеству смазки.
- Как правило, не предназначены для восприятия чистых осевых нагрузок, хотя могут выдерживать комбинированные нагрузки при определенных условиях.
- Относительно высокий уровень шума и вибрации на высоких скоростях.
- D), где n – частота вращения (об/мин), d – средний диаметр подшипника (мм), D – диаметр корпуса сальника (мм), k – поправочный коэффициент от 0.5 до 2 для условий работы. На практике для оборудования энергетики интервалы устанавливаются на основе регламентов производителя и опыта эксплуатации, часто составляя от 3 до 12 месяцев. Контроль состояния смазки и температуры узла является обязательным.
Классификация и маркировка
Подшипники DINROLL классифицируются по сериям, определяющим габаритные размеры и грузоподъемность. Основные серии, соответствующие стандартным рядам:
| Обозначение серии | Особенности конструкции | Типовые области применения в энергетике |
|---|---|---|
| 21300 (CC, CA) | С цилиндрическим отверстием и конусностью 1:12. Стандартная грузоподъемность. | Опоры турбогенераторов средней мощности, вентиляторы систем охлаждения, муфты. |
| 22200 (CC, CA) | Широкие серии. Повышенная радиальная грузоподъемность и несущая способность. | Опоры тяжелых роторов, шнековые конвейеры, дробильное оборудование на ТЭЦ. |
| 22300 (CC, CA) | Сверхширокая серия. Максимальная радиальная грузоподъемность среди стандартных рядов. | Крупные шаровые мельницы, вращающиеся печи, мощные редукторы ветроустановок. |
| 23000 (CC, CA) | Серия с увеличенным диаметром роликов и отверстием при средней ширине. | Гидрогенераторы, крупные электродвигатели (синхронные, асинхронные). |
| 23100 (CC, CA) | Серия со смещенным центром сферы, оптимизирована для восприятия высоких осевых нагрузок. | Оборудование с комбинированными нагрузками, например, вертикальные турбины. |
| 23200 (CC, CA) | Наиболее широкая серия в диапазоне средних диаметров. Высокая динамическая и статическая грузоподъемность. | Главные опоры тяжелого энергетического оборудования, опорно-поворотные устройства кранов. |
Маркировка подшипников включает базовый номер (например, 22220 CC/C3W33), где:
Применение в энергетической отрасли
В энергетике надежность вращающегося оборудования является определяющим фактором. Сферические роликоподшипники DINROLL находят применение в следующих ключевых узлах:
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечности подшипника. Для подшипников с коническим отверстием обязательным является использование закрепительных (зажимных) и стопорных втулок. Процесс включает натяг подшипника на конус вала, который регулируется осевым перемещением втулки. Контроль осуществляется путем измерения радиального зазора или осевого подтяга. Недостаточный натяг приводит к проворачиванию внутреннего кольца на валу, избыточный – к перегреву и заклиниванию.
Смазка является критическим фактором. Применяются консистентные смазки (для умеренных скоростей и температур) и циркуляционные системы жидкой смазки (масло) для высокоскоростных и высоконагруженных узлов. Наличие обозначения W33 указывает на возможность централизованной подачи смазки. Режимы смазывания должны строго соответствовать рекомендациям производителя оборудования и подшипника.
| Диаметр вала, мм | Номинальный радиальный зазор до монтажа, мкм (C3) | Примерная величина уменьшения зазора при посадке с натягом, мкм | Рекомендуемый метод контроля монтажа |
|---|---|---|---|
| 50 — 80 | 75 — 100 | 40 — 60 | Измерение радиального зазора |
| 80 — 120 | 95 — 120 | 50 — 70 | Измерение осевого подтяга (0.03-0.06 мм) |
| 120 — 180 | 115 — 140 | 60 — 85 | Измерение осевого подтяга (0.04-0.08 мм) |
Преимущества и ограничения
Преимущества:
Ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличаются обозначения CC и CA в маркировке подшипников DINROLL?
Обозначения CC и CA указывают на особенности внутренней конструкции. CC – подшипник с симметричными роликами и оконным стальным сепаратором, центрируемым по роликам. CA – подшипник с симметричными роликами, но с усиленным сепаратором, часто центрируемым по борту наружного кольца. Конструкция CA обычно считается более прочной и лучше подходит для очень тяжелых условий с ударными нагрузками. В современных рядах разница может быть нивелирована, и актуальные каталоги производителя являются основным источником информации.
Как правильно выбрать группу радиального зазора (C2, CN, C3, C4) для электродвигателя?
Выбор зависит от условий работы и типа посадки. Для большинства электродвигателей, где внутреннее кольцо устанавливается на вал с натягом (обычно горячим способом или с помощью гидравлического пресса), применяется зазор C3. Посадка с натягом уменьшает внутренний зазор подшипника, и начальный увеличенный зазор C3 компенсирует это, обеспечивая оптимальный рабочий зазор после монтажа. Зазор CN (нормальный) используется при посадках с небольшим натягом или переходных. C2 – для прецизионных применений, где необходим минимальный зазор. C4 – для особых случаев с сильным нагревом или комбинированными посадками.
Можно ли использовать сферический роликоподшипник в вертикальном валу с преимущественно осевой нагрузкой?
Сферические роликоподшипники не являются упорными. Хотя они способны воспринимать некоторую осевую нагрузку (до ~25% от неиспользованной радиальной грузоподъемности) в комбинации с радиальной, для вертикальных валов с преобладающей осевой нагрузкой (например, в вертикальных турбинных насосах) следует применять специальные упорные сферические роликоподшипники (тип 29300, 29400 по ISO) или комбинировать радиальный сферический подшипник с отдельным упорным.
Как часто необходимо проводить повторную смазку подшипников DINROLL в корпусе на консистентной смазке?
Интервал пересмазки (Lf) зависит от типа и размера подшипника, скорости вращения, рабочей температуры и условий окружающей среды. Эмпирическая формула для ориентировочного расчета: Lf = k (14 000 000 / (n √d) – 4
Что означает и когда требуется термостабилизация (стабилизация) подшипников?
Термостабилизация (обозначение S1… по DIN 623) – это специальная термообработка, предназначенная для обеспечения стабильности размеров внутреннего кольца при рабочих температурах выше +120°C до +200°C и выше. При длительной работе в таком температурном диапазоне обычное кольцо может необратимо изменить свои размеры (сжаться) при остывании, что приведет к потере натяга на валу и проворачиванию. Для применений вблизи горячих участков (например, в оборудовании котельных, сушильных барабанах) выбор подшипников с термостабилизацией является обязательным.