Высокоскоростные подшипники SKF – новые радиально-упорные шариковые подшипники серии Explorer

Оборудование, работающее на больших скоростях, помогает увеличить производительность. Но ускорение грозит повреждением систем и узлов, не считая таких деталей как подшипники. У новых подшипников была изменена конструкция для того, чтобы выдерживать эти увеличенные нагрузки.

Если бы у вращающегося оборудования была мантра, она бы звучала «быстрее, быстрее» - это справедливо для такого оборудования как насосы и компрессоры. От этих рабочих лошадок промышленности ожидают все большей и большей мощности. Один из путей увеличения производительности – увеличить скорость вращения, но это приводит к возможной нестабильной работе, увеличенному износу и повреждениям.

Например, от насосов ожидают непрерывной работы при минимальных требованиях к обслуживанию. Многие факторы влияют на производительность насосов, включая условия работы, материалы из которых он сделан и конструкцию. В конечном итоге, подшипники будут иметь огромное значение для долгосрочной надежности, энергоэффективности и срока службы насоса.

Подшипники насосов подвергаются большим осевым нагрузкам, температурным перепадам и механическим вибрациям. Во время работы они могут испытывать недостаток смазки, что может вызвать потерю мощности, избыточную генерацию тепла, увеличение шума или износа и преждевременный отказ. Такие же условия работы в другом оборудовании, таком как компрессоры, означают, что в них также нужны решения для увеличения производительности.

Быстрый ответ – высокоскоростные подшипники

В ответ на эти задачи, в SKF разработали подшипники класса Explorer, которые могут работать на более высоких скоростях вращения. Эти подшипники отличает новая геометрия дорожек качения и латунный сепаратор, который снижает шум и вибрацию и увеличивает прочность. Эти изменения позволили повысить предельную скорость примерно на 30% по сравнению с более ранней конструкцией. При этом уменьшение угла контакта со стандартных 40° до 25°, позволило повысить предельную скорость дополнительно на 20%, общее улучшение составило 40%.

Однорядный радиально-упорный шариковый подшипник – идеальное решение для применений, включающих винтовые компрессоры, насосы и редукторы, оно снижает общую стоимость владения, улучшая надежность и энергоэффективность. Также доступна версия с уплотнениями, чтобы предотвратить попадание загрязняющих частиц в подшипник в момент установки и использования, для применений, которые более сложны для обслуживания.

Основные изменения конструкции коснулись сепаратора, дорожки качения и угла контакта подшипника.

Сепаратор

Новая конструкция сепаратора – основа увеличения прочности: латунь прочнее стали, что помогает снизить контактное усилие и увеличить прочность сепаратора, улучшая восприятие ударных нагрузок и вибраций, позволяя достигать более высоких скоростей даже в сложных условиях.

Изменения сепаратора не ограничиваются заменой материала. Также была изменена конструкция, чтобы придать тороидальную форму окнам сепаратора, уменьшить угол к оси и оптимизировать зазор. В SKF использовали анализ методом конечных элементов, чтобы сравнить разные варианты конструкции, в том числе разные варианты конструкции сепаратора. За анализом методом конечных элементов последовало множество физических испытаний, включая испытания на больших скоростях, чтобы подтвердить эксплуатационные характеристики сепаратора.

Улучшенный контакт между шариком и сепаратором помог стабилизировать температурное поведение на высоких скоростях. Новая овальная конструкция окна сепаратора позволила уменьшить зазор в осевом направлении и снизить уровень шума и вибраций на 15%.

Изменение дорожки качения

Изменение геометрии дорожки качения также помогло улучшить рабочие характеристики.

Профиль дорожек качения шариковых подшипников обычно представляет собой дуговую арку. В сложных условиях эксплуатации, с осевыми ударными нагрузками и перекосом вала, эллипс контакта может достигнуть кромки заплечника, и вызвать высокие пики напряжения. Это может привести к раннему повреждению или отказу подшипника. Чтобы снизить этот риск, дорожка качения с углом контакта 25° была улучшена путем добавления второй арки с большим касанием.

Это снижает риск усечения эллипса. Высокоскоростные однорядные радиально-упорные шариковые подшипники с новой геометрией дорожки качения могут выдерживать втрое большие осевые нагрузки, без усечения эллипса, по сравнению с обычными подшипниками с постоянным радиусом.

Новая геометрия немного увеличивает контактное давление, так как пятно контакта уменьшено. Увеличение давления зависит от осевых и радиальных нагрузок, воздействующих на подшипник, но при обычных условиях увеличение составляет менее 1%.

Новый угол контакта

Пожалуй, самым фундаментальным изменением была разработка подшипника с углом контакта 25°. Как стандарт, однорядный радиально-упорный подшипник обычно имеет угол контакта 40°. Однако в применении на высоких скоростях с небольшими осевыми нагрузками предпочтителен меньший угол контакта.

Если на однорядные радиально-упорные подшипники воздействует нагрузка только в осевом направлении, контактное усилие между шариками и дорожками возрастает при меньшем угле контакта. Так как подшипник вращается, центробежная сила вызывает изменение угла контакта. Точки контакта между наружным и внутренним кольцами и шариками перемещаются наружу. Это вызывает изменение угла контакта, что приводит к скольжению между шариками и кольцами. Однако, изменение угла контакта намного меньше для подшипников с меньшими углами контакта, что снижает скольжение и уменьшает силы, воздействующие на окно сепаратора. Поэтому подшипники с углом контакта 25° могут работать на более высоких скоростях без разрушения сепаратора.

Конструкторам нужны пути для удовлетворения непрекращающихся запросов на работу оборудования при постоянно увеличивающихся скоростях. Эти новые подшипники обеспечивают работу вращающегося оборудования при более низких температурах и с большей энергоэффективностью, для сохранения работоспособности в наиболее сложных условиях и обеспечения большего срока безотказной работы.

Высокоскоростные подшипники

Новости мировых производителей подшипников и деталей промышленных трансмиссий (RSS)
Архив новостей

При использовании новостей сайта прямая активная гиперсcылка на BERGAB.RU обязательна