Шарнирные подшипники INA

Шарнирные подшипники INA: конструкция, типы, применение и критерии выбора

Шарнирные подшипники INA представляют собой подшипники скольжения, предназначенные для восприятия комбинированных радиальных и осевых нагрузок, а также моментов, возникающих в шарнирных соединениях. В отличие от классических шариковых или роликовых подшипников качения, работа которых основана на трении качения, шарнирные подшипники функционируют по принципу скольжения. Их основное назначение – обеспечение подвижности (качания, поворота) между сопряженными деталями в условиях сложного нагружения и ограниченного пространства.

Конструктивные особенности и принцип работы

Базовый шарнирный подшипник INA состоит из следующих ключевых компонентов:

    • Наружное кольцо: Имеет сферическую внутреннюю поверхность и, как правило, прорезь для монтажа. Изготавливается из высокопрочной стали, часто с гальваническим покрытием (цинкование, кадмирование) для защиты от коррозии.
    • Внутреннее кольцо (сферический вкладыш): Наружная поверхность имеет сферическую форму, соответствующую внутренней поверхности наружного кольца. Внутреннее отверстие может быть цилиндрическим, коническим или резьбовым. Изготавливается из закаленной стали или материалов на основе бронзы.
    • Скользящий слой: Наносится на сферическую поверхность внутреннего кольца. Это ключевой элемент, определяющий эксплуатационные характеристики. Используются различные материалы: PTFE (тефлон) с наполнителями, металлополимерные композиции, бронза с графитовыми вкраплениями. Слой обеспечивает низкий коэффициент трения, износостойкость и способность работать без смазки или при ограниченной смазке.
    • Уплотнения: Защищают скользящую пару от загрязнений и удерживают смазку. Могут быть односторонними или двусторонними, изготавливаются из NBR или полиуретана.

    Принцип работы основан на скольжении сферических поверхностей внутреннего и наружного колец друг относительно друга. Сферическая геометрия позволяет компенсировать перекосы валов (несоосность) до нескольких градусов, что критически важно для работы шарнирных соединений, рычажных систем и гидроцилиндров.

    Классификация и основные типы шарнирных подшипников INA

    Продукция INA систематизирована по конструкции, материалу скользящего слоя и типу смазки.

    1. По конструкции и способу монтажа

    • Шарнирные подшипники с прорезью (GE..E, GE..ES): Наружное кольцо имеет прорезь, что позволяет устанавливать подшипник в узел без демонтажа других компонентов (например, в вилку штока). Монтаж осуществляется за счет упругости наружного кольца.
    • Шарнирные подшипники без прорези (GE..K, GE..KS): Цельное наружное кольцо обеспечивает более высокую радиальную жесткость и точность позиционирования. Требуют прессовой посадки.
    • Подшипники с монтажными отверстиями (GE..C, GE..CS): Наружное кольцо имеет отверстия для крепления винтами, что упрощает монтаж в корпусные детали.
    • Шарнирные подшипники с резьбовым штоком (SI, SI..ES): Внутреннее кольцо выполнено в виде штока с резьбой, что позволяет напрямую ввинчивать подшипник в сопрягаемую деталь.

    2. По материалу скользящего слоя и условиям смазки

    Это наиболее важный классификационный признак, определяющий область применения.

    Тип (суффикс в обозначении)Материал скользящего слояСмазкаХарактеристики и применение
    GE..E (стандартный)Сталь/бронза, закаленная стальТребуется регулярнаяВысокие статические и динамические нагрузки. Для узлов с системой централизованной смазки (тяги, рычаги).
    GE..ES (самосмазывающийся)Сталь/PTFE-композит (тефлон с наполнителями)Не требуется или минимальнаяУниверсальный тип. Низкий коэффициент трения, стойкость к вибрациям и коррозии. Для гидроцилиндров, рычагов управления, необслуживаемых узлов.
    GE..W (износостойкий)Сталь/бронза с графитовыми вкраплениямиЗаводская смазка, возможна досмазкаРабота при высоких температурах, в условиях ударных нагрузок. Применяется в тяжелом машиностроении.
    GE..F (химически стойкий)Нержавеющая сталь/PTFE-композитНе требуетсяКоррозионная стойкость. Для пищевой, химической промышленности, морских применений.
    GE..T (для высоких температур)Специальные полимерные композицииЗависит от типаРабочий диапазон до +250°C и более. Для сушильных камер, печного оборудования.

    Критерии выбора шарнирного подшипника

    Выбор конкретного типа подшипника осуществляется на основе комплексного анализа условий эксплуатации.

    Таблица: Основные критерии выбора

    КритерийВопросы для анализаРекомендуемые типы/решения
    НагрузкаРадиальная, осевая, комбинированная? Статическая, динамическая, ударная? Величина нагрузки?GE..E, GE..W – для высоких динамических нагрузок. Самосмазывающиеся серии имеют несколько меньшую динамическую грузоподъемность.
    Угол перекосаМаксимальный угол качания между валом и корпусом?Стандартные подшипники обеспечивают угол до ±10-15°. Для больших углов существуют специальные исполнения.
    Частота и амплитуда движенияНепрерывное вращение, колебательное движение, редкие перемещения?Для колебательных движений – все типы. Для медленного непрерывного вращения – GE..ES, GE..W. Не для высокоскоростного вращения.
    Условия смазкиВозможность организации системы смазки? Агрессивная среда, вымывающая смазку?При отсутствии смазки – только самосмазывающиеся серии (ES, F). При наличии СЦС – серии E, W.
    Температурный диапазонМинимальная и максимальная рабочая температура?Стандартные PTFE-слои: от -30°C до +100°C. Специальные исполнения (T) – до +250°C и более.
    Внешняя средаВлага, абразивная пыль, химические агенты, морская вода?Коррозионностойкие исполнения (F) из нержавеющей стали. Обязательное использование уплотнений (суффикс -2RS).
    Требования к точности и зазоруНеобходим ли радиальный зазор для компенсации неточностей монтажа?Серии C (с радиальным зазором) для компенсации несоосности. Стандартные серии – для точного монтажа.

    Применение в энергетике и смежных отраслях

    В энергетическом секторе шарнирные подшипники INA находят применение в узлах, требующих надежности при длительной эксплуатации в условиях переменных нагрузок и часто – агрессивной среды.

    • Гидроэнергетика: Системы управления затворами, направляющими аппаратами турбин, рычажные передачи сервомоторов. Используются коррозионностойкие исполнения (GE..F) и подшипники с резьбовым штоком (SI).
    • Тепловая энергетика: Приводы заслонок, шиберов, регуляторов подачи воздуха и топлива в котлах. Применяются подшипники для высоких температур (GE..T) в узлах, расположенных near горячих газовых трактов.
    • Ветроэнергетика: Системы изменения угла атаки лопастей (pitch-системы), ограничительные и демпфирующие соединения в механизмах наклона гондолы. Ключевые требования – стойкость к вибрациям, необслуживаемость (GE..ES).
    • Распределительные устройства и выключатели: Шарнирные соединения в приводах силовых выключателей высокого напряжения, обеспечивающие точную передачу движения и компенсацию монтажных перекосов.
    • Топливоподача и вспомогательные механизмы: Соединения в механизмах редукторов, насосных агрегатов, систем вентиляции.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж критически важен для долговечности подшипника. Наружное кольцо подшипника с прорезью должно устанавливаться так, чтобы прорезь находилась в зоне, свободной от нагрузки (обычно под углом 90° к направлению основной радиальной нагрузки). Запрещается запрессовывать подшипник через прорезь. Для подшипников без прорези требуется прессовая посадка с использованием оправок, исключающих передачу усилия через скользящие элементы.

Самосмазывающиеся подшипники не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Подшипники, требующие смазки, должны обслуживаться в соответствии с регламентом производителя оборудования, с использованием рекомендованных сортов консистентной смазки (чаще всего на основе лития). Необходимо следить за целостностью уплотнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие подшипника GE..E от GE..ES?

GE..E – подшипник, требующий регулярной смазки. Его скользящий слой (сталь/бронза) оптимизирован для работы со смазочным материалом. GE..ES – самосмазывающийся подшипник со слоем на основе PTFE (тефлона), который работает без дополнительной смазки или с минимальной начальной смазкой. GE..ES применяется в необслуживаемых или труднодоступных узлах.

Можно ли использовать шарнирный подшипник для непрерывного вращения?

Да, но с существенными ограничениями. Шарнирные подшипники рассчитаны в первую очередь на колебательные движения. Для медленного непрерывного вращения (скорость скольжения до 0.4 м/с) подходят самосмазывающиеся типы (ES, W). Для высокоскоростного вращения они не предназначены, так как это приводит к перегреву и быстрому износу скользящего слоя.

Как правильно выбрать размер подшипника?

Выбор осуществляется по статической (C0) и динамической (C) грузоподъемности на основе расчетов нагрузок в узле. Динамическая грузоподъемность C определяет ресурс при колебательном движении. Статическая C0 – предельная нагрузка в неподвижном состоянии без недопустимой пластической деформации. Необходимо учитывать коэффициенты безопасности (минимум 1.5 для статической нагрузки) и условия эксплуатации (температура, наличие ударных нагрузок).

Что означает суффикс «-2RS» в обозначении подшипника (например, GE20ES-2RS)?

Суффикс «-2RS» указывает на наличие двух контактных уплотнений (сальников) из NBR-резины, установленных с обеих сторон подшипника. Это обеспечивает максимальную защиту скользящей пары от попадания абразивных загрязнений и удержание смазки внутри. Такое исполнение рекомендуется для работы в запыленных, влажных или агрессивных средах.

Как бороться с коррозией в условиях высокой влажности (например, в гидроэнергетике)?

Для таких условий следует выбирать:
1. Подшипники из нержавеющей стали (серия GE..F).
2. Стальные подшипники с гальваническим покрытием (цинк, кадмий) и обязательным уплотнением (-2RS).
3. Обеспечить проектные зазоры для предотвращения заклинивания из-за возможного образования продуктов коррозии на посадочных поверхностях.

Каков типовой ресурс самосмазывающегося подшипника INA?

Ресурс не является фиксированной величиной и зависит от реальных условий эксплуатации: величины и характера нагрузки, частоты и угла колебаний, температуры, внешних воздействий. При корректном подборе и монтаже в стандартных условиях ресурс может составлять от нескольких тысяч до десятков тысяч часов наработки. Критерием окончания срока службы обычно является увеличение люфта сверше допустимого, что приводит к потере точности управления или появлению недопустимого шума.

Заключение

Шарнирные подшипники INA являются высокотехнологичными компонентами, обеспечивающими функциональность и надежность шарнирных соединений в критически важных узлах энергетического оборудования. Правильный выбор типа подшипника, основанный на анализе нагрузок, условий среды и режимов работы, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации, являются залогом длительной и безотказной работы всего механизма. Широкий ассортимент стандартизированных решений от INA позволяет инженерам и конструкторам оптимизировать проекты, повышая их эффективность и снижая затраты на техническое обслуживание.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.