Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Корпусные подшипники в термопластовых корпусах представляют собой специализированные узлы, применяемые в оборудовании химической и полимерной промышленности. Данные изделия объединяют подшипниковый элемент и корпус из конструкционного термопласта в единую сборочную единицу, готовую к монтажу.
В производстве пенополистирола подшипниковые узлы работают в условиях повышенной влажности, контакта с водяным паром температурой до 100°C и химически активными веществами. Традиционные стальные корпуса подвержены интенсивной коррозии в таких условиях, что приводит к снижению ресурса оборудования и увеличению затрат на обслуживание.
Применение корпусов из полипропилена и полиамида обеспечивает высокую коррозионную стойкость, снижение массы узлов и отсутствие необходимости в дополнительных антикоррозионных покрытиях. Подшипниковые элементы в таких узлах изготавливают из нержавеющих сталей или специальных самосмазывающихся полимеров.
Производство пенополистирола осуществляется по технологии, регламентированной ГОСТ 15588-2014. Технологический процесс включает несколько этапов, создающих специфические условия для подшипниковых узлов оборудования.
Предварительное вспенивание сырья происходит в предвспенивателях при подаче водяного пара под давлением. Температура процесса достигает 90-100°C, что обеспечивает многократное увеличение объема гранул полистирола. На данном этапе подшипники вентиляторов, транспортеров и механизмов загрузки подвергаются воздействию влажного пара.
Кондиционирование вспененных гранул требует выдержки материала в бункерах при контролируемых условиях температуры и влажности в течение 12-24 часов. Оборудование для пневмотранспорта и вентиляции на этом этапе работает в условиях насыщенной влагой атмосферы.
Формование блоков происходит в блок-формах с подачей пара температурой 95-110°C. Подшипники механизмов открывания форм, транспортных систем и вибраторов находятся в зоне интенсивного парообразования и конденсации влаги.
Важно: Подшипники оборудования ППС должны обеспечивать работоспособность при температуре до 100°C, относительной влажности воздуха до 100%, периодическом контакте с конденсатом и остаточными количествами углеводородов.
Для изготовления корпусов подшипников оборудования ППС применяют конструкционные термопласты, обладающие комплексом необходимых свойств. Основными материалами являются полипропилен и полиамид.
Полипропилен представляет собой термопластичный полимер с полукристаллической структурой, обладающий плотностью менее 1 г/см³. Материал характеризуется высокой химической стойкостью, низким влагопоглощением и температурой плавления 160-175°C.
Для корпусов подшипников применяют полипропилен, армированный стекловолокном (PP-GF), что обеспечивает повышенную жесткость конструкции при сохранении малой массы. Стеклонаполненный полипропилен выдерживает температуру до 100°C в условиях постоянной эксплуатации и кратковременно до 130°C.
Свойства полипропилена для корпусов подшипников:
Полиамиды PA 6 и PA 66 относятся к конструкционным пластмассам с высокими механическими свойствами. Материал сочетает высокую прочность, жесткость и низкий коэффициент трения, что делает его предпочтительным для нагруженных подшипниковых узлов.
Литой полиамид обеспечивает превосходную коррозионную стойкость в агрессивных средах, включая пары кислот и щелочных растворов. Материал устойчив к углеводородам, маслам и большинству промышленных химикатов.
В корпусах из термопласта применяют подшипниковые элементы двух основных типов: подшипники качения из нержавеющих сталей и подшипники скольжения из специальных полимеров.
Шарикоподшипники и роликоподшипники изготавливают из коррозионностойких сталей типа AISI 440C, AISI 304 и AISI 316. Данные материалы обеспечивают работоспособность в условиях высокой влажности и контакта с водяным паром.
Сталь AISI 440C содержит порядка 16-18% хрома и около 1% углерода, что обеспечивает высокую твердость после термообработки (58-62 HRC) и превосходную коррозионную стойкость. Материал способен работать при температурах до 150°C без существенной потери механических свойств.
Сталь AISI 316 с добавлением молибдена обладает повышенной стойкостью к хлоридной коррозии и применяется в наиболее агрессивных условиях. Сталь AISI 304 используется для менее нагруженных узлов при умеренных требованиях к коррозионной стойкости.
Примечание: Нержавеющие подшипники требуют применения специальных смазок, стойких к вымыванию водой и паром. Рекомендуются литиевые смазки с твердыми наполнителями или перфторполиэфирные смазки.
Подшипники скольжения из самосмазывающихся полимеров серии iglidur обеспечивают работу без дополнительной смазки. Материалы содержат твердые смазочные вещества, равномерно распределенные в полимерной матрице.
Полимерные подшипники работают по принципу переноса микрочастиц материала на поверхность вала, формируя смазывающую пленку. Этот механизм обеспечивает низкий коэффициент трения и износостойкость при отсутствии жидкой смазки.
Преимущества полимерных подшипников скольжения:
Применение корпусов из полипропилена и полиамида в подшипниковых узлах оборудования ППС обеспечивает ряд эксплуатационных и экономических преимуществ по сравнению с традиционными металлическими корпусами.
Полимерные материалы не подвержены электрохимической коррозии, что обеспечивает сохранение геометрических размеров и внешнего вида корпусов в течение всего срока службы. В условиях производства ППС с постоянным контактом с водяным паром и конденсатом это свойство критически важно.
Металлические корпуса из чугуна или стали требуют антикоррозионных покрытий, которые со временем разрушаются в зоне интенсивного парового воздействия. Даже корпуса из нержавеющей стали могут подвергаться щелевой коррозии в местах сопряжений.
Плотность полипропилена составляет около 0,91 г/см³, полиамида - 1,13-1,15 г/см³, что значительно ниже плотности стали (7,85 г/см³) и чугуна (7,0-7,3 г/см³). Корпус из термопласта в 6-8 раз легче аналогичного металлического корпуса.
Пример расчета снижения массы:
Корпус подшипникового узла объемом 200 см³:
Уменьшение массы подшипниковых узлов снижает динамические нагрузки на конструкции оборудования и упрощает монтажные работы.
Полипропилен и полиамид устойчивы к большинству химических веществ, применяемых в производстве ППС. Материалы не разрушаются при контакте с остаточными количествами порообразователей (пентан, изопентан), полистирола и антипиренов.
Полипропилен демонстрирует отличную стойкость к кислотам и щелочам в широком диапазоне концентраций. Полиамид устойчив к маслам, смазкам и углеводородам, что важно при обслуживании оборудования.
Полимерные корпуса являются диэлектриками, что исключает возможность образования электрохимических пар при контакте с другими металлами. Это свойство особенно важно при использовании нержавеющих подшипников в корпусах из термопласта.
Термопласты обладают способностью поглощать вибрации и ударные нагрузки, что снижает уровень шума при работе оборудования и уменьшает динамические нагрузки на подшипниковые элементы.
Корпусные подшипники в термопластовых корпусах для оборудования ППС изготавливаются в различных исполнениях в зависимости от условий монтажа и нагружения.
Корпусные подшипники с термопластовыми корпусами выпускаются для валов диаметром от 8 до 80 мм. Для производства ППС наиболее востребованы типоразмеры под валы 20-50 мм.
Важно: Указанные значения грузоподъемности относятся к радиальной нагрузке. При наличии осевых нагрузок требуется проверочный расчет с учетом комбинированного нагружения.
Подшипниковые вставки в термопластовых корпусах фиксируются на валу различными способами:
Корпусные подшипники в термопластовых корпусах находят применение на различных участках технологической линии производства пенополистирола.
В предвспенивателях подшипниковые узлы из термопласта применяются в следующих узлах:
Транспортные линии для перемещения вспененных гранул от предвспенивателей к бункерам кондиционирования оснащаются роторными питателями и шлюзовыми затворами. Подшипники этих узлов работают в условиях:
Применение диэлектрических корпусов из полипропилена предотвращает накопление зарядов и снижает риск искрообразования.
Оборудование формования блоков включает подвижные механизмы, требующие надежных подшипниковых узлов:
Станки для резки блоков на плиты заданной толщины оснащаются:
Пример применения: На линии производительностью 40 м³ пенополистирола в смену применяется порядка 60-80 корпусных подшипников различных типоразмеров. Замена стальных корпусов на термопластовые обеспечила снижение затрат на обслуживание на 40% и увеличение межремонтного периода в 2,5 раза.
При выборе корпусных подшипников в термопластовых корпусах для оборудования ППС необходимо учитывать комплекс факторов, определяющих работоспособность и ресурс узлов.
Первым этапом является определение параметров рабочей среды в месте установки подшипникового узла:
Расчет эквивалентной нагрузки:
Для корпусного подшипника необходимо определить эквивалентную динамическую нагрузку P:
P = X × Fr + Y × Fa
где:
Долговечность подшипника в часах:
L10h = (C/P)³ × (10⁶ / (60 × n))
Решение о применении подшипников качения или скольжения принимается на основе следующих критериев:
Подшипники качения из нержавеющей стали применяют при:
Полимерные подшипники скольжения предпочтительны при:
Выбор типа корпуса определяется особенностями монтажа:
Кратковременное воздействие пара температурой 110°C допустимо для корпусов из армированного полипропилена при условии, что это не постоянный режим работы. Стандартные корпуса из PP-GF рассчитаны на постоянную температуру до 100°C с кратковременными пиками до 130°C. Для постоянной работы при 110°C рекомендуется применять корпуса из полиамида PA 66, который выдерживает температуру до 120°C. Также необходимо учитывать, что тепловое расширение полимерных материалов выше, чем у металлов, поэтому при высоких температурах требуется обеспечить достаточные зазоры в посадочных местах.
Да, нержавеющие подшипники качения требуют смазки независимо от материала корпуса. Однако условия эксплуатации на линиях ППС предъявляют особые требования к смазочным материалам. Рекомендуется применять смазки на литиевой или полимочевинной основе с высокой водостойкостью. Для узлов, работающих в зоне интенсивного парообразования, предпочтительны смазки с твердыми наполнителями (дисульфид молибдена, ПТФЭ), которые обеспечивают смазывание даже при частичном вымывании жидкой фазы. Периодичность пополнения смазки через пресс-масленки должна быть сокращена по сравнению с обычными условиями эксплуатации.
Полимерные подшипники скольжения iglidur обладают несколькими ключевыми преимуществами в условиях производства ППС. Первое - отсутствие необходимости в смазке, что исключает загрязнение продукции и вымывание смазочных материалов паром. Второе - способность работать непосредственно под водой без потери работоспособности. Третье - высокая химическая стойкость к остаточным количествам порообразователей и полистирола. Четвертое - способность поглощать абразивные частицы полистирольной пыли без критического износа. Однако полимерные подшипники имеют ограничения по скорости вращения и нагрузочной способности, поэтому их применение оправдано в узлах с частотой вращения до 300 об/мин и умеренными нагрузками.
Срок службы зависит от типа подшипникового элемента и условий эксплуатации. Нержавеющие подшипники качения при правильном подборе и обслуживании обеспечивают ресурс 15000-25000 часов работы, что соответствует 3-5 годам при двухсменном режиме. Полимерные подшипники скольжения имеют расчетный ресурс 5000-15000 часов в зависимости от материала и условий нагружения. Сами корпуса из термопласта практически не имеют ограничений по сроку службы при условии соблюдения температурного режима и отсутствия механических повреждений. В практике эксплуатации зафиксированы случаи работы полипропиленовых корпусов более 10 лет без замены при регулярном обновлении подшипниковых вставок.
Замена возможна при условии соответствия присоединительных размеров и обеспечения требуемой нагрузочной способности. Корпусные подшипники в термопластовых корпусах выпускаются с стандартными присоединительными размерами, что позволяет заменять металлические корпуса без переделки посадочных мест. Однако необходимо учитывать, что полимерные корпуса имеют более низкую жесткость по сравнению с чугунными или стальными, поэтому при высоких нагрузках может потребоваться дополнительное усиление несущих конструкций. Перед заменой рекомендуется провести проверочный расчет на прочность с учетом фактических нагрузок и условий закрепления.
Полиамиды PA 6 и PA 66 способны поглощать влагу до 1,5-2,5% от массы при длительной выдержке в условиях 100% влажности. Это приводит к незначительному увеличению линейных размеров (порядка 0,1-0,3%) и снижению модуля упругости. Для корпусов подшипников критическим является изменение диаметра посадочного отверстия под подшипниковую вставку. При проектировании корпусов из полиамида предусматривают посадки с увеличенными зазорами для компенсации разбухания. В условиях производства ППС влагопоглощение происходит в течение первых недель эксплуатации, после чего размеры стабилизируются. Применение армированных стекловолокном марок PA снижает влагопоглощение за счет меньшей доли полимерной матрицы.
Полимерные подшипники скольжения менее требовательны к твердости и шероховатости вала по сравнению с шариковыми подшипниками. Рекомендуемая твердость вала составляет 45-50 HRC для стандартных применений, что достигается закалкой или цементацией. Шероховатость рабочей поверхности должна быть Ra 0,8-1,6 мкм. Для оптимальной работы подшипников iglidur допускается применение валов из конструкционных сталей без термообработки твердостью 25-35 HRC при обеспечении качества поверхности Ra 0,4-0,8 мкм. Материал вала может быть как углеродистая сталь, так и нержавеющая сталь AISI 304 или AISI 316. Применение хромированных валов улучшает износостойкость пары трения.
При монтаже корпусных подшипников в термопластовых корпусах необходимо соблюдать несколько правил. Первое - крепежные элементы не должны затягиваться с моментом, превышающим рекомендованный производителем, так как избыточное усилие может привести к деформации корпуса. Для корпусов из полипропилена момент затяжки обычно составляет 50-70% от значений для чугунных корпусов. Второе - необходимо обеспечить плоскостность опорной поверхности, так как полимерный корпус не компенсирует неровности за счет деформации. Третье - при установке на вал с помощью стопорных винтов следует избегать чрезмерной затяжки, которая может повредить вал. Четвертое - при эксплуатации в зоне высоких температур следует учитывать тепловое расширение и предусматривать возможность осевого перемещения корпуса.
Отказ от ответственности: Настоящая статья носит исключительно информационно-ознакомительный характер и не является руководством по проектированию или эксплуатации оборудования. Приведенные технические данные и рекомендации имеют справочный характер и могут отличаться от параметров конкретных изделий различных производителей. Автор не несет ответственности за последствия применения информации из данной статьи без проведения соответствующих расчетов и согласования с производителями оборудования и комплектующих. Перед принятием технических решений необходимо руководствоваться актуальной нормативно-технической документацией, каталогами производителей и результатами инженерных расчетов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.