Высокотемпературные подшипники для промышленного оборудования

Обычный подшипник в горячем узле служит недолго. Масло и пластичная смазка на жаре разжижаются и быстро стареют, а зазор между кольцами пропадает, и подшипник заклинивает. Каждый такой отказ оборачивается остановкой узла и внеплановой заменой.

Подшипники этого раздела собраны под жару. Масла и пластичной смазки в них нет, смазывает графит, который не стекает и не стареет. Зазор увеличен заранее и рассчитан на нагрев. Узел дольше работает без остановок, подшипники меняют реже, и затраты на узел за срок службы снижаются. Капать и загораться в подшипнике нечему. Иногда лишней становится и система охлаждения, которую ставили, чтобы уберечь обычный подшипник.

Какая температура считается высокой: классы L, M, H и EH

Температуру, на которую рассчитана смазка подшипника, делят на четыре класса: L — ниже 50 °C, M — от 50 до 100 °C, H — выше 100 °C, EH — выше 150 °C. По этой шкале видно, где заканчиваются возможности обычного подшипника.

До 100 °C обычный шарикоподшипник держит целиком. Дальше начинаются пределы его деталей. Резиновое уплотнение из NBR рассчитано до 100 °C, кольца стабилизированы до 120 °C, заводская пластичная смазка в зависимости от марки работает до 110–180 °C. Поэтому в классе EH обычный подшипник часто служит недолго.

Подшипники этого раздела рассчитаны на 250 и 350 °C и перекрывают класс EH с большим запасом. Если узел греется выше 150 °C и подшипники в нём приходится часто менять, подбор стоит начинать отсюда.

Чем отличаются исполнения VA201, VA208 и VA228

Код после косой черты в обозначении, например VA201, называет исполнение. У всех трёх исполнений смазывает графит, зазор увеличен, а поверхность колец, шариков и сепаратора покрыта фосфатом марганца. Различаются они тем, что именно смазывает подшипник, какую температуру он выдерживает и нужно ли его обслуживать. Выбирают исполнение по двум числам сразу, по температуре в узле и частоте вращения вала.

VA201: до 250 градусов, паста с графитом

Базовое исполнение, до 250 °C. Смазывает паста из графита и полиалкиленгликоля, её закладывают на заводе. VA201 бывает с защитными шайбами с обеих сторон, в обозначении это 2Z, и открытым. С шайбами пасты помещается вдвое больше, и такой подшипник смазан на весь срок службы. Открытому раз в шесть месяцев проверяют пасту и при нужде наносят новую. Если узел работает холоднее 200 °C, а вал вращается медленнее четверти предельной частоты, после установки VA201 прирабатывают не менее 48 часов при 200 °C и выше. Предельная частота вращения у VA201 такая же, как у VA208, и вдвое ниже, чем у VA228.

VA208: до 350 градусов, сегментный графитовый сепаратор

До 350 °C. Смазывает сепаратор, собранный из графитовых сегментов. Графита в нём много, и этого запаса хватает надолго, поэтому подшипник служит долго даже на такой жаре. Защитные шайбы стоят с двух сторон, досмазка и приработка не нужны. Смазочный материал, как и у VA228, относится к пищевому классу NSF H1. Предельная частота вращения такая же, как у VA201.

VA228: до 350 градусов, графитовый сепаратор-корона

До 350 °C, у производителя это исполнение с наивысшей работоспособностью. Работать на такой жаре ему позволяют три решения вместе: цельный сепаратор-корона из графита, который сам смазывает подшипник, скорректированный под нагрев зазор и встроенные защитные шайбы. Досмазка и приработка не нужны. Предельная частота вращения вдвое выше, чем у VA201 того же размера. Смазочный материал относится к пищевому классу NSF H1. Производитель рекомендует VA228 для машин с медленным или качательным движением при очень высокой температуре.

Что ограничивает рабочую температуру подшипника

Подшипник выдерживает столько, сколько самая слабая его деталь. У обычного шарикоподшипника слабых мест на жаре четыре, и в высокотемпературном каждое решено по-своему.

Кольца и тела качения

Кольца и шарики обычного шарикоподшипника стабилизированы до 120 °C. Выше этой температуры металл расширяется и меняет структуру, внутренний зазор выбирается, и подшипник заклинивает. Сталь высокотемпературных подшипников проходит ту же стабилизацию, и на жаре её размеры тоже немного меняются. Поэтому решение не в стали, а в зазоре. Его заранее делают больше и рассчитывают на нагрев, чтобы расширение колец не доводило до заклинивания.

Сепаратор

Сепаратор держит шарики на равном расстоянии друг от друга. В подшипнике на пластичной смазке сепаратор из полиамида со стекловолокном рассчитан до 120 °C. В подшипниках этого раздела сепаратор металлический у VA201 и графитовый у VA228, у VA208 он тоже из графита. Графитовый сепаратор не только держит шарики, но и сам смазывает подшипник.

Защитные шайбы и уплотнения

Резиновое уплотнение сдаётся на жаре одним из первых. Уплотнение из NBR рассчитано до 100 °C, из фторкаучука FKM до 200 °C. Поэтому высокотемпературные подшипники закрывают металлическими защитными шайбами. Шайба не касается кольца, почти не даёт трения, не изнашивается и хорошо переносит высокую температуру. Твёрдую грязь и пыль она внутрь не пускает, а от влаги не спасает.

Смазка

На жаре масло и пластичная смазка становятся слишком жидкими. При медленном вращении плёнка между шариком и кольцом рвётся, металл трётся о металл, и появляются износ, шум и люфт. Пластичная смазка к тому же быстро стареет, её приходится добавлять всё чаще, а старая, оставшаяся внутри, обугливается и может застопорить подшипник. В высокотемпературных подшипниках масла и пластичной смазки нет. Смазывает графит, а он не стареет и сохраняет смазывающие свойства до 350 °C.

Где применяются высокотемпературные подшипники

Такие подшипники ставят туда, где узел всё время в тепле: в печи для обжига, плавки и термообработки, в конвейеры и рольганги, которые идут через горячие участки цеха, в оборудование металлургических и литейных производств, в сушилки и термокамеры. Подшипник там одновременно несёт нагрузку, греется и собирает пыль.

Подходит ли ваш узел, проверяют тремя словами: горячо, сухо, медленно. Горячо значит жарче, чем выдерживает обычный подшипник. Сухо значит без воды, пара и мойки, потому что от коррозии графитовая смазка почти не защищает. Медленно значит сотни оборотов в минуту, а не тысячи. Если не сходится хотя бы одно слово, такой подшипник, скорее всего, не для этого узла.

Подшипники для печей

В печном оборудовании подшипники стоят в тележках, на которых изделия проходят через печь, в роликах рольганговых печей и в хлебопекарных печах. Узел там постоянно в тепле, а вал вращается медленно, и это ровно те условия, на которые рассчитана графитовая смазка. Производитель приводит случай из промышленных пекарен. В печах непрерывной выпечки подшипниковые узлы на пластичной смазке заменили высокотемпературными, и срок службы подшипников вырос с 6 до 36 месяцев.

Подшипники для рольгангов

На рольганге изделие идёт по ряду роликов, и каждый ролик вращается на подшипниках. Стоит одному подшипнику заклинить, ролик встаёт, и изделие начинает по нему скользить. Производитель описывает такой случай на прокатном стане. Колёса охладителя стальных листов стояли на подшипниках с пластичной смазкой, заклинившие ролики царапали листы, а смазки уходило много. После перехода на высокотемпературные подшипники срок службы вырос с полугода до более чем шести лет, царапины на листах пропали, а вложения окупились за восемь месяцев.

Подшипники для конвейеров

У конвейера, который проходит через печь, сушилку или термокамеру, подшипники работают прямо в горячей зоне. Там важно, чтобы смазка не вытекла и подшипник не заклинило при нагреве, и графит с увеличенным зазором закрывают обе задачи. Перед заменой сверьте частоту вращения вала с предельной у выбранного подшипника. У позиций этого раздела она от 120 до 360 об/мин.