Содержание
- 1. Введение и назначение опорных роликов
- 2. Конструкция опорных роликов
- 3. Типы опорных роликов
- 4. Подшипники опорных роликов
- 5. Материалы изготовления
- 6. Регулировка положения барабана
- 7. Техническое обслуживание и смазка
- 8. Диагностика и выверка
- 9. Характерные дефекты и методы их устранения
- 10. Часто задаваемые вопросы
Введение и назначение опорных роликов
Опорные ролики представляют собой ключевые конструктивные элементы вращающегося оборудования, применяемого в дробильно-сортировочном, цементном, химическом и металлургическом производствах. Данные узлы обеспечивают надежную опору для барабанов сушильных установок, барабанных грохотов, вращающихся печей и холодильников.
Основное назначение опорных роликов заключается в восприятии весовой нагрузки от вращающегося барабана с материалом и обеспечении его свободного вращения с минимальным сопротивлением. Конструктивно опорные ролики работают в паре с бандажами, установленными на корпусе барабана, образуя роликоопору.
Области применения опорных роликов
| Тип оборудования | Отрасль применения | Особенности эксплуатации |
|---|---|---|
| Сушильные барабаны | Строительные материалы, химия, металлургия | Повышенная температура, абразивная среда |
| Барабанные грохоты (троммели) | Горнодобыча, переработка отходов | Ударные и вибрационные нагрузки |
| Вращающиеся печи | Цементная промышленность | Высокая температура, большие нагрузки |
| Холодильники клинкера | Цементная промышленность | Термические нагрузки |
| Грануляторы | Химическая, пищевая промышленность | Непрерывный режим работы |
Конструкция опорных роликов
Опорная роликовая станция состоит из двух блоков опорных роликов, смонтированных на общей раме. Каждый блок включает непосредственно опорный ролик, напрессованный на вал, который устанавливается на две опоры с подшипниками качения в корпусах.
Основные конструктивные элементы
Опорный ролик представляет собой массивный цилиндрический элемент, ширина которого обычно превышает ширину бандажа. Диаметр опорных роликов принимается в 3-4 раза меньше наружного диаметра бандажа, что обеспечивает оптимальное соотношение контактных напряжений и износостойкости.
| Конструктивный элемент | Функциональное назначение | Особенности исполнения |
|---|---|---|
| Тело ролика | Восприятие радиальной нагрузки от бандажа | Цельнолитое или сварное исполнение |
| Вал ролика | Передача нагрузки на подшипниковые опоры | Кованый из конструкционной стали |
| Подшипниковые узлы | Обеспечение вращения с минимальным трением | Подшипники качения в разъемных корпусах |
| Реборды (упорные бурты) | Ограничение осевого смещения бандажа | Цельные или съемные |
| Фундаментная рама | Базирование роликовой опоры | Сварная с механической обработкой |
Геометрия установки роликов
Ролики устанавливаются таким образом, чтобы угол между ними составлял порядка 60 градусов (по 30 градусов от вертикальной оси). Такое расположение обеспечивает необходимую устойчивость барабана и оптимальное распределение нагрузки между роликами.
Расчет угла установки роликов
При центральном угле 2α = 60 градусов:
Нагрузка на каждый ролик: R = G / (2 × cosα)
где G - вес барабана с материалом, α = 30 градусов
R = G / (2 × 0,866) = 0,577 × G
Типы опорных роликов
Классификация по функциональному назначению
Опорные ролики (несущие)
Воспринимают радиальную нагрузку от веса вращающихся частей барабана и материала. Устанавливаются на всех опорных станциях и несут основную физическую нагрузку. Изготавливаются из высокопрочных материалов с повышенной износостойкостью.
Упорные ролики
Предназначены для ограничения осевого смещения барабана, установленного под наклоном к горизонту. Один из бандажей снабжается двумя упорными роликами, представляющими собой диски, закрепленные на осях с обеих сторон бандажа. Упорные ролики могут быть сферическими или коническими.
Приводные ролики
Применяются в системах фрикционного привода, где вращение передается от приводных роликов через бандажи за счет сил трения. Для обеспечения надежной работы все четыре опорных ролика могут быть выполнены ведущими, соединенными трансмиссионными валами.
| Тип ролика | Воспринимаемые нагрузки | Конструктивные особенности |
|---|---|---|
| Опорный цилиндрический | Радиальные | Гладкая рабочая поверхность |
| Опорный с ребордами | Радиальные + частично осевые | Боковые упорные бурты |
| Упорный сферический | Осевые | Сферическая рабочая поверхность |
| Упорный конический | Осевые | Коническая рабочая поверхность |
| Приводной | Радиальные + крутящий момент | Футерованная рабочая поверхность |
Подшипники опорных роликов
Выбор типа подшипников для опорных роликов определяется условиями эксплуатации, величиной и характером нагрузок, требуемым ресурсом работы. В современных конструкциях преимущественно применяются подшипники качения (ГОСТ 520-2011), обеспечивающие низкий коэффициент трения и высокую надежность.
Типы применяемых подшипников
Сферические двухрядные роликовые подшипники
Наиболее распространенный тип для тяжелонагруженных опорных роликов (ГОСТ 5721-75). Конструкция с бочкообразными роликами и сферической дорожкой качения наружного кольца позволяет компенсировать несоосность и перекосы валов. Выдерживают значительные радиальные и умеренные осевые нагрузки.
Пример применения сферических подшипников
Для сушильного барабана диаметром 2,5 м и длиной 12 м при массе барабана с материалом около 80 т применяются сферические роликовые подшипники серии 23000 или 24000 с внутренним диаметром от 180 до 280 мм.
Цилиндрические роликовые подшипники
Применяются в случаях, когда требуется воспринимать высокие радиальные нагрузки при отсутствии существенных осевых сил. Обеспечивают максимальную грузоподъемность при заданных габаритах, однако чувствительны к перекосам вала.
Конические роликовые подшипники
Используются парно в О-образной или Х-образной схеме установки для восприятия комбинированных радиально-осевых нагрузок. Требуют регулировки осевого зазора при монтаже и в процессе эксплуатации.
| Тип подшипника | Радиальная нагрузка | Осевая нагрузка | Самоустанавливаемость | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| Сферический роликовый | Высокая | Средняя | Да (до 2-3 градусов) | Сушильные барабаны, печи |
| Цилиндрический роликовый | Очень высокая | Низкая | Нет | Точные соосные опоры |
| Конический роликовый | Высокая | Высокая | Нет | Упорно-опорные узлы |
| Шариковый радиально-упорный | Средняя | Средняя | Нет | Легкие барабанные грохоты |
Корпуса подшипников
Подшипники опорных роликов устанавливаются в разъемные корпуса, обеспечивающие удобство монтажа и демонтажа. Корпуса изготавливаются литьем из серого чугуна СЧ20-СЧ25 (ГОСТ 1412-85) или высокопрочного чугуна ВЧ40-ВЧ50 (ГОСТ 7293-85) и оснащаются системами уплотнения для защиты от загрязнений.
Материалы изготовления
Выбор материала для опорных роликов определяется условиями эксплуатации и требуемым ресурсом работы. Рабочая поверхность ролика должна быть менее твердой, чем поверхность бандажа, что обеспечивает преимущественный износ более дешевого и легко заменяемого элемента.
Материалы для тела ролика
| Материал | Марки | Твердость, HB | Область применения |
|---|---|---|---|
| Серый чугун | СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ25 | 130-250 | Стандартные условия эксплуатации |
| Высокопрочный чугун | ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50 | 140-245 | Повышенные нагрузки |
| Углеродистая сталь | Сталь 35, 40, 45 | 170-241 | Ответственные узлы |
| Легированная сталь | 40Х, 40ХН, 35ХГСА | 217-302 | Тяжелые условия работы |
| Стальное литье | 35Л, 45Л, 55Л | 163-229 | Крупногабаритные ролики |
Материалы бандажей
Бандажи изготавливаются из более прочных материалов, чем ролики. Применяются стали марок Ст5, Ст6, 40, 45 с термической обработкой до твердости 220-280 HB. Поверхность бандажа подвергается механической обработке для обеспечения требуемой точности геометрии.
Регулировка положения барабана
Правильная установка опорных роликов обеспечивает прямолинейность оси вращения барабана, что является обязательным условием нормальной работы оборудования. Регулировка выполняется по нескольким параметрам.
Параметры регулировки
Осевое положение барабана
Регулируется поворотом осей опорных роликов в горизонтальной плоскости. При развороте ролика возникает осевая составляющая силы, перемещающая барабан вдоль оси. Направление и величина перемещения зависят от угла разворота и знака угла относительно оси барабана.
Принцип регулировки осевого положения
При развороте оси ролика по часовой стрелке (если смотреть сверху) барабан смещается в направлении от наблюдателя. Величина осевой силы пропорциональна углу разворота и радиальной нагрузке на ролик.
Радиальное положение (высота оси)
Регулируется установкой прокладок под корпуса подшипников или перемещением роликов по вертикальным пазам рамы. Высота установки роликов должна обеспечивать заданный центральный угол между роликами.
Соосность опорных станций
Опорные ролики устанавливаются с номинальным уклоном, соответствующим уклону барабана (обычно 3-4 см/м). Наклон оси вращения барабана и осевых линий опорных роликов в вертикальной плоскости должен быть одинаковым.
| Параметр регулировки | Метод контроля | Допустимое отклонение | Способ регулировки |
|---|---|---|---|
| Соосность бандажей | Геодезические измерения | 2-3 мм | Перемещение роликоопор |
| Параллельность осей роликов | Угловые измерения | 0,5-1 мм/м | Разворот роликов |
| Высота оси ролика | Нивелирование | 1-2 мм | Прокладки под корпуса |
| Уклон рамы | Нивелирование | 0,1 мм/м | Регулировка анкерных болтов |
| Радиальное биение ролика | Индикатор часового типа | 0,1-0,2 мм | Шлифовка поверхности |
Условия правильной установки
При выверке вращающегося барабана должны выполняться следующие условия: прямолинейность оси вращения, прямолинейность геометрической оси ненагруженного корпуса, параллельность осей опорных роликов оси вращения, соответствие угла наклона печи углу наклона фундаментных рам.
Техническое обслуживание и смазка
Регулярное техническое обслуживание опорных роликов обеспечивает их безаварийную работу и продление ресурса. Основные работы включают контроль состояния рабочих поверхностей, смазку подшипников и проверку крепежных соединений.
Периодичность обслуживания
| Вид обслуживания | Периодичность | Выполняемые работы |
|---|---|---|
| Ежесменное | Каждую смену | Визуальный осмотр, контроль температуры подшипников |
| Еженедельное | 1 раз в неделю | Проверка уровня смазки, контроль утечек |
| Ежемесячное | 1 раз в месяц | Пополнение смазки, проверка крепежа |
| Квартальное | 1 раз в 3 месяца | Контроль износа, проверка выверки |
| Годовое | 1 раз в год | Полная ревизия, замена смазки |
Смазка подшипников
Для смазки подшипников опорных роликов применяются пластичные смазки на основе литиевого или кальциевого загустителя с минеральными или синтетическими маслами. Выбор смазки определяется рабочей температурой и условиями эксплуатации. Основные смазки регламентируются ГОСТ 21150-87 (Литол-24) и ГОСТ 6267-74 (ЦИАТИМ-201).
| Условия эксплуатации | Рекомендуемый тип смазки | Температурный диапазон |
|---|---|---|
| Стандартные | Литол-24 | -40...+120 градусов C |
| Низкие температуры | ЦИАТИМ-201 | -60...+90 градусов C |
| Повышенная температура | ВНИИНП-207, ЦИАТИМ-221 | -60...+150 градусов C |
| Высокая температура | ПФМС-4С, ЛЗ-ЦНИИ | -40...+200 градусов C |
| Влажная среда | Солидол Ж, ЛСЦ-15 | -30...+65 градусов C |
| Абразивная пыль | Смазки с присадками EP | По условиям применения |
Диагностика и выверка
Диагностика геометрического состояния вращающегося барабана и его опорных узлов выполняется для определения фактического положения элементов и выработки рекомендаций по регулировке. Современные методы позволяют проводить измерения как на остановленном, так и на работающем оборудовании.
Методы диагностики
Холодная выверка
Выполняется на остановленном и остывшем оборудовании с использованием геодезических приборов. Определяется положение осей бандажей, роликов, привода относительно проектного положения. Требует остановки производства.
Горячая (динамическая) выверка
Проводится на работающем оборудовании с применением лазерных измерительных систем. Позволяет определить фактическое положение элементов в рабочих условиях без учета температурных поправок. Не требует остановки технологического процесса.
| Контролируемый параметр | Метод измерения | Точность |
|---|---|---|
| Положение оси печи | Лазерный трекер, тахеометр | 0,05-0,1 мм |
| Несоосность бандажей | Координатные измерения | 0,1-0,5 мм |
| Разворот роликов | Угловые измерения | 0,01 градуса |
| Диаметры бандажей и роликов | Микрометраж, лазерные дальномеры | 1 мм |
| Радиальное биение | Индикаторные измерения | 0,01 мм |
| Подбандажный зазор | Щуп, индикатор | 0,1 мм |
Состав работ при выверке
Комплекс работ по выверке включает: определение несоосности центров поперечных сечений бандажей, определение положения и ориентации осей вращения роликовых опор, контроль межцентренного расстояния шестерен венцовой пары, измерение радиальных и осевых биений венцовой шестерни, определение положения фундаментных рам относительно проектного.
Характерные дефекты и методы их устранения
В процессе эксплуатации опорных роликов возникают различные дефекты, вызванные износом, нарушением режимов работы или неправильной установкой. Своевременное выявление и устранение дефектов предотвращает аварийные остановы.
| Дефект | Причины возникновения | Методы устранения |
|---|---|---|
| Износ рабочей поверхности | Нормальная эксплуатация, загрязнение | Шлифовка, наплавка, замена |
| Выработка посадочных мест подшипников | Износ при длительной эксплуатации | Электродуговое напыление с обработкой |
| Перегрев подшипников | Недостаток смазки, перегрузка | Пополнение смазки, регулировка |
| Повышенная вибрация | Дисбаланс, дефекты подшипников | Балансировка, замена подшипников |
| Трещины корпуса | Перегрузки, термические напряжения | Сварка с термообработкой, замена |
| Неравномерный износ по ширине | Несоосность, перекос оси | Выверка положения, шлифовка |
Восстановление опорных роликов
Механическая обработка рабочих поверхностей опорных роликов и бандажей выполняется шлифовкой без демонтажа с использованием переносного оборудования. Данный метод позволяет восстановить геометрическую точность контактных поверхностей непосредственно на объекте.
Результатом комплекса восстановительных работ является продление срока службы опорных узлов, повышение коэффициента использования оборудования, снижение аварийности и внеплановых остановов.
Часто задаваемые вопросы
Оптимальным считается угол между осями роликов 60 градусов (по 30 градусов от вертикальной оси). При таком расположении обеспечивается устойчивость барабана и равномерное распределение нагрузки. Нагрузка на каждый ролик составляет примерно 0,577 от общей вертикальной нагрузки.
Диаметр опорных роликов принимается в 3-4 раза меньше диаметра бандажа для обеспечения оптимального соотношения контактных напряжений. При меньшем диаметре ролика снижается площадь контакта, но увеличивается число оборотов при том же окружном перемещении бандажа, что обеспечивает более равномерный износ и снижает требуемые габариты подшипников.
Для большинства применений рекомендуются сферические двухрядные роликовые подшипники. Они обеспечивают высокую радиальную грузоподъемность, воспринимают умеренные осевые нагрузки и компенсируют несоосность до 2-3 градусов. Для особо тяжелых условий могут применяться цилиндрические роликовые подшипники в сочетании с упорными.
Периодичность смазки зависит от условий эксплуатации. При стандартных условиях пополнение смазки выполняется ежемесячно, полная замена - ежегодно. При повышенной температуре или запыленности периодичность сокращается. Контроль уровня и состояния смазки следует проводить еженедельно. Смазка заполняет 1/3-2/3 объема подшипника. Для стандартных условий применяется Литол-24 (ГОСТ 21150-87) с рабочим диапазоном -40...+120 градусов C, для низких температур - ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267-74) с диапазоном -60...+90 градусов C.
Наиболее распространенным материалом является серый чугун марок СЧ15-СЧ25 (ГОСТ 1412-85) с твердостью 130-250 HB, обеспечивающий достаточную прочность при относительно низкой твердости. Для тяжелых условий применяются стали 35, 40, 45 (ГОСТ 1050-2013) или легированные стали 40Х, 40ХН. Для особо нагруженных узлов используется высокопрочный чугун ВЧ40-ВЧ50 (ГОСТ 7293-85). Ролик должен быть мягче бандажа, чтобы обеспечить преимущественный износ более дешевого элемента.
Осевое положение барабана регулируется разворотом осей опорных роликов в горизонтальной плоскости. При развороте возникает осевая составляющая силы трения, перемещающая барабан вдоль оси. Направление перемещения зависит от направления разворота ролика. Также применяются упорные ролики для ограничения осевого хода.
Несоосность бандажей даже в пределах 2 мм приводит к ряду негативных последствий: повышенному износу рабочих поверхностей бандажей и роликов, перегрузке подшипников, увеличению расхода энергии на вращение, ускоренному разрушению футеровки и корпуса барабана, возможной аварийной остановке технологической линии.
Горячая (динамическая) выверка включает: определение оси вращения по бандажам, измерение несоосности бандажей, определение разворотов и уклонов опорных роликов, контроль диаметров бандажей и роликов, измерение подбандажных зазоров, определение радиальных и торцевых биений. Измерения выполняются на работающем оборудовании лазерными приборами.
Износ определяется по нескольким признакам: уменьшение диаметра ролика относительно номинального, неравномерность профиля по ширине, наличие борозд и рисок на поверхности, изменение зазора между бандажом и роликом. Измерения выполняются микрометражом или лазерными приборами при остановке или на ходу.
Да, современные технологии позволяют выполнять механическую обработку рабочих поверхностей роликов и бандажей непосредственно на объекте с помощью переносного шлифовального оборудования. Также возможно восстановление посадочных мест под подшипники методом электродугового напыления с последующей обработкой.
Связанные товары и решения
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
- Опорные ролики
- Опорные ролики KOYO
- Опорные ролики TIMKEN
- Опорные ролики 100 мм
- Опорные ролики 110 мм
- Опорные ролики 13 мм
- Опорные ролики 16 мм
- Опорные ролики 19 мм
- Опорные ролики 22 мм
- Опорные ролики 24 мм
- Опорные ролики 26 мм
- Опорные ролики 28 мм
- Опорные ролики 30 мм
- Опорные ролики 32 мм
- Опорные ролики 35 мм
Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате применения изложенной информации. Перед выполнением работ по монтажу, регулировке и обслуживанию опорных роликов необходимо руководствоваться проектной документацией, инструкциями производителя оборудования и действующими нормативными документами. Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением требований охраны труда и промышленной безопасности.
Источники
- ГОСТ 5721-75 Подшипники роликовые радиальные сферические двухрядные. Типы и основные размеры
- ГОСТ 520-2011 Подшипники качения. Общие технические условия
- ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки
- ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки
- ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей
- ГОСТ 21150-87 Смазка Литол-24. Технические условия
- ГОСТ 6267-74 Смазка ЦИАТИМ-201. Технические условия
- СТО 70238424.27.100.064-2009 Вращающиеся печи. Организация эксплуатации и технического обслуживания
- Справочник по подшипникам качения / Под ред. Н.А. Спицына, А.И. Спришевского. - М.: Машгиз
- Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. - Л.: Стройиздат
- Техническая документация SKF по сферическим роликовым подшипникам
- ГОСТ Р 52598-2006 (ИСО 15:1998) Подшипники качения. Радиальные и радиально-упорные подшипники. Основные размеры
