Нержавеющие подшипники для моечных машин стеклопакетных линий

Назначение нержавеющих подшипников в стеклопакетных линиях

Производственные линии по изготовлению стеклопакетов включают несколько технологических этапов, одним из которых является мойка стеклянных листов. Моечные машины обеспечивают удаление загрязнений, абразивных частиц, технологических жидкостей и пыли с поверхности стекла перед последующими операциями нанесения покрытий, закалки или сборки стеклопакетов. Подшипниковые узлы моечного оборудования работают в условиях постоянного контакта с водой, щелочными моющими растворами и высокой влажностью воздуха.

Применение стандартных подшипников из подшипниковой стали ШХ15 в таких условиях приводит к интенсивной коррозии дорожек качения и тел качения. Коррозионные процессы вызывают питтинговые повреждения поверхностей, увеличение радиального зазора и преждевременный выход подшипникового узла из строя. Для обеспечения надежной работы оборудования производители стеклообрабатывающих линий используют подшипники из нержавеющих сталей с повышенной коррозионной стойкостью.

Условия эксплуатации моечных машин для стекла

Моечные машины для стекла подразделяются на горизонтальные и вертикальные конструкции. Горизонтальные машины применяются при ограниченной высоте производственного помещения, вертикальные обладают более совершенной системой сушки и подходят для обработки современных энергосберегающих стекол с низкоэмиссионными покрытиями.

Технологический процесс мойки включает несколько зон: подачу моющего раствора, щеточную очистку обеих поверхностей листа, ополаскивание деминерализованной водой и сушку горячим воздухом. Подшипники устанавливаются в приводных роликах транспортировки стекла, в узлах вращения щеток и в механизмах подачи. Рабочая среда характеризуется следующими факторами:

• Постоянное присутствие водяных брызг и паров
• Контакт с щелочными моющими составами на основе поверхностно-активных веществ
• Периодические температурные колебания от комнатной температуры до 60-80 градусов Цельсия
• Воздействие мелкодисперсной стеклянной пыли
• Периодические остановки и пуски оборудования

Подшипники SKF серии W из нержавеющей стали

Компания SKF производит радиальные шарикоподшипники из нержавеющей стали, обозначаемые префиксом W перед стандартным номером подшипника. Данная серия предназначена для работы в условиях повышенной влажности и химической агрессивности среды. Типовое обозначение подшипника имеет вид W6205-2RS1/C3, где W указывает на материал изготовления из нержавеющей стали, 6205 - базовый типоразмер, 2RS1 - контактные резиновые уплотнения с обеих сторон, C3 - увеличенный радиальный зазор.

Подшипники серии W изготавливаются из мартенситной хромистой стали, соответствующей международному стандарту AISI 440C. Кольца и шарики проходят термическую обработку до твердости 58-60 HRC, что обеспечивает высокую износостойкость при сохранении коррозионной стойкости. Сепараторы выполняются из аустенитной нержавеющей стали AISI 304 или полиамида в зависимости от условий эксплуатации.

Подшипники NSK с уплотнениями DDU

Японский производитель NSK использует обозначение DDU для подшипников с двухсторонними контактными резиновыми уплотнениями, что является аналогом маркировки 2RS. Полное обозначение подшипника включает основной номер и суффикс, например 6205DDU. Подшипники NSK из нержавеющей стали изготавливаются из стали SUS440C, что соответствует стандарту AISI 440C.

Компания NSK разработала улучшенную нержавеющую сталь ES1, обладающую повышенной коррозионной стойкостью по сравнению со стандартной SUS440C в условиях повышенной влажности. Подшипники из стали ES1 комплектуются высокоэффективной смазкой на литиевой основе, рассчитанной на весь срок службы подшипника.

Материал подшипников AISI 440C

Нержавеющая сталь AISI 440C относится к группе мартенситных хромистых сталей с содержанием углерода около 1,0 процента и хрома 16-18 процентов. После закалки и низкотемпературного отпуска при температуре 150-200 градусов Цельсия сталь достигает твердости 58-60 HRC, что необходимо для обеспечения работоспособности дорожек качения и тел качения подшипников.

Коррозионная стойкость стали AISI 440C обеспечивается наличием в структуре пассивирующей оксидной пленки на основе оксида хрома. Для поддержания защитных свойств пленки необходим свободный доступ кислорода к поверхности металла. В условиях застоя воды или длительного контакта с хлорсодержащими моющими средствами возможно локальное разрушение пленки и возникновение точечной коррозии.

Ограничения по коррозионной стойкости

Несмотря на обозначение нержавеющая сталь, материал AISI 440C имеет ограниченную стойкость к коррозии в сравнении с аустенитными сталями типа AISI 316. При длительном воздействии морской воды, растворов хлоридов или высокой концентрации кислот возможно появление коррозионных повреждений. Для особо агрессивных сред рекомендуется применение подшипников из стали AISI 316, имеющей в составе молибден, либо использование дополнительных защитных покрытий.

Системы уплотнений 2RS и DDU

Уплотнения подшипников выполняют две основные функции: предотвращение попадания загрязнений внутрь подшипника и удержание смазки в течение всего срока службы. Обозначение 2RS указывает на наличие двух контактных резиновых уплотнений, расположенных с обеих сторон подшипника. Уплотнения изготавливаются из бутадиен-акрилонитрильного каучука, армированного стальной пластиной для сохранения формы.

Контактная кромка уплотнения прилегает к боковой поверхности внутреннего кольца подшипника, создавая герметичный барьер для воды и загрязнений. Контакт осуществляется с определенным усилием, что приводит к небольшому увеличению момента трения по сравнению с открытыми подшипниками или подшипниками с металлическими защитными шайбами. Для моечных машин стеклопакетных линий контактные уплотнения являются обязательными, поскольку металлические шайбы типа ZZ не обеспечивают достаточной защиты от проникновения воды.

Сравнение типов уплотнений

Увеличенный радиальный зазор C3

Радиальный зазор представляет собой расстояние, на которое внутреннее кольцо подшипника может смещаться относительно наружного кольца в радиальном направлении без приложения усилия. Данный параметр измеряется в микрометрах и изменяется в процессе монтажа и работы подшипника.

Начальный зазор уменьшается при установке подшипника на вал с натягом вследствие растяжения внутреннего кольца. Дополнительное уменьшение зазора происходит при нагреве подшипника во время работы, так как внутреннее кольцо обычно имеет температуру на 5-10 градусов выше наружного кольца из-за различий в теплоотводе через вал и корпус.

Подшипники с зазором C3 применяются в следующих случаях:

• Монтаж внутреннего кольца на вал с повышенным натягом
• Работа при температуре подшипникового узла выше 70 градусов Цельсия
• Наличие осевого температурного градиента вдоль вала
• Воздействие динамических нагрузок и вибраций
• Возможность температурных скачков при включении и остановке оборудования

Конструктивные особенности и технические характеристики

Нержавеющие подшипники для моечных машин отличаются от стандартных подшипников не только материалом изготовления, но и рядом конструктивных решений, направленных на увеличение срока службы в агрессивной среде.

Особенности сепараторов

Сепараторы подшипников изготавливаются из материалов, устойчивых к воздействию моющих растворов. В подшипниках малых размеров применяются штампованные стальные сепараторы из аустенитной стали AISI 304. Для подшипников средних и крупных размеров используются массивные сепараторы из полиамида, армированного стекловолокном. Полиамидные сепараторы обладают низким коэффициентом трения, не требуют смазки зоны контакта с шариками и сохраняют работоспособность при кратковременном дефиците смазочного материала.

Снижение несущей способности

Твердость стали AISI 440C после термообработки составляет 58-60 HRC, что несколько ниже твердости стандартной подшипниковой стали ШХ15, достигающей 61-65 HRC. Это приводит к снижению базовой динамической грузоподъемности нержавеющих подшипников на 10-15 процентов при одинаковых размерах. При выборе подшипников для замены необходимо учитывать данный фактор и при необходимости выбирать подшипник следующей размерной серии.

Смазочные материалы для влажной среды

Подшипники с уплотнениями 2RS и DDU поставляются с завода со смазкой, заложенной на весь срок службы. Объем смазки составляет 25-35 процентов от свободного внутреннего пространства подшипника. Для работы в условиях контакта с водой и моющими растворами применяются специальные влагостойкие смазки на основе литиевого мыла или полимочевины.

Смазки должны обладать высокой механической стабильностью для сохранения консистенции при воздействии вибраций и перемешивания. Водостойкость смазки характеризуется способностью не смываться и не эмульгировать при контакте с водой.

Подбор подшипников для конкретных узлов

Выбор подшипников для моечных машин стеклопакетных линий осуществляется с учетом условий работы конкретного узла. Наиболее ответственными являются подшипники приводных роликов транспортировки стекла и подшипники валов вращения щеток.

Подшипники роликов транспортировки

Ролики транспортировки обеспечивают перемещение листа стекла через зоны мойки и сушки. Подшипники работают при частоте вращения 100-300 оборотов в минуту, что соответствует скорости подачи стекла 3-8 метров в минуту. Температура подшипникового узла не превышает 40-50 градусов Цельсия. Контакт с моющим раствором происходит периодически при прохождении зоны щеток. Для данных условий рекомендуются подшипники типоразмеров 6200-6204 с уплотнениями 2RS1 и зазором C3.

Подшипники валов щеток

Щетки моечной машины вращаются с частотой 60-120 оборотов в минуту и осуществляют механическую очистку поверхности стекла. Подшипники валов щеток работают в условиях интенсивного контакта с моющим раствором и повышенной вибрации от неравномерности нагрузки на щетку.

Для щеток диаметром 150-200 миллиметров применяются подшипники 6205-6207 с уплотнениями DDU или 2RS1. Увеличенный зазор C3 компенсирует возможный перекос вала при неравномерном износе щетины.

Монтаж и демонтаж подшипников

Нержавеющие подшипники не требуют нагрева при монтаже на вал диаметром до 30 миллиметров. Посадка осуществляется прессованием через оправку, опирающуюся на торец внутреннего кольца. Недопустимо передавать усилие запрессовки через тела качения, так как это приводит к образованию вмятин на дорожках качения.

При демонтаже подшипников применяются съемники с захватом за торец внутреннего кольца. Использование универсальных съемников с захватом за наружное кольцо недопустимо для подшипников с уплотнениями, поскольку усилие демонтажа передается через шарики и вызывает повреждение дорожек.

Вопросы и ответы