Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Бетононасосы и автобетоносмесители работают в условиях экстремальных нагрузок: высокое давление бетонной смеси (от 70 бар в компактных моделях до 150-200 бар в высоконапорных), ударные и вибрационные воздействия, абразивная среда, перепады температур. Подшипники в таких машинах выполняют критическую функцию -- обеспечивают вращение, качание и позиционирование ключевых механизмов: распределительного клапана, поворотной платформы стрелы, редуктора привода, барабана смесителя.
В технике Putzmeister серий BSA (BSA 1005, BSA 2109) и M (M36-4, M47-5), Schwing серий SP (SP 500, SP 750, SP 1000, SP 2800) и SANY серий HBT применяются различные типы подшипников: сферические шарнирные, конические роликовые, крупногабаритные роликовые опорно-поворотные устройства, а также корпусные подшипники серий UCF и UCP. Выбор типа определяется характером нагрузки, скоростью вращения, требованиями к самоустанавливаемости и условиями эксплуатации.
В данной статье подробно рассмотрены все подшипниковые узлы, применяемые в стационарных и автомобильных бетононасосах ведущих производителей, приведены типоразмеры, технические характеристики и рекомендации по подбору.
Бетононасос -- машина для перекачки бетонной смеси по трубопроводу под давлением. По конструкции различают стационарные (прицепные) и автомобильные (с распределительной стрелой). Независимо от типа, в конструкции присутствуют несколько ключевых подшипниковых узлов.
Putzmeister BSA 1005, BSA 2109, Schwing SP 500, SP 750, SP 1000, SP 2800, SANY HBT серии -- это прицепные насосы с гидравлическим приводом поршневой группы. Подшипники здесь установлены в узле распределительного клапана (S-образный клапан или Rock Valve), в редукторе привода и в мешалке бункера.
Putzmeister M36-4, M47-5, Schwing S серии, SANY SYG серии -- машины на шасси грузового автомобиля с многосекционной распределительной стрелой. Помимо перечисленных выше подшипниковых узлов, здесь добавляются крупногабаритные подшипники поворотного механизма стрелы (опорно-поворотное устройство) и шарниры секций стрелы.
Автобетоносмеситель оснащен вращающимся барабаном для транспортировки готовой бетонной смеси. Подшипниковые узлы расположены в редукторе привода барабана и в опорных роликах задней части рамы.
S-образный клапан (S-Valve, S-труба) -- основной распределительный механизм поршневых бетононасосов Putzmeister и SANY. Принцип работы: S-образная труба совершает качательное движение, поочередно соединяя нагнетательные цилиндры с выходным патрубком. Переключение осуществляется гидравлическим качающим цилиндром через рычаг (swing lever).
S-труба имеет два опорных узла: со стороны большого конца (big end) и со стороны малого конца (small end). В большом конце S-труба опирается на пластину износа (wear plate) и уплотнительное кольцо (kidney seal). В зоне качания применяются сферические шарнирные подшипники (radial spherical plain bearings) серии GE по стандарту ISO 12240-1. Эти подшипники допускают угловое смещение и работу при знакопеременных нагрузках.
Для насосов Schwing в качестве шарнирного элемента клапана используется подшипник GE 45 DO-2RS (внутренний диаметр 45 мм, наружный 68 мм), что подтверждается каталожным номером запчастей Schwing 10019455 (Bearing, Articulated). В насосах Putzmeister применяются аналогичные шарнирные подшипники, типоразмер которых зависит от диаметра S-трубы (DN200, DN230 или DN260).
Подшипники S-клапана работают в условиях:
-- давление бетонной смеси от 70 бар (BSA 1005) до 152-205 бар (BSA 2109 HD);
-- частота переключений до 31 цикла в минуту (BSA 1005);
-- абразивная среда (цемент, песок, щебень);
-- знакопеременные нагрузки при каждом переключении.
Обозначение: GE -- шарнирный радиальный, DO (INA/Schaeffler) и ES (SKF) -- сталь по стали, требуют регулярной смазки; EC/UK -- необслуживаемые (с покрытием PTFE), 2RS -- двусторонние уплотнения. Подшипники серии двухрядных сферических роликовых применяются в смежных узлах при необходимости восприятия повышенных радиальных нагрузок.
Schwing использует собственную запатентованную конструкцию распределительного клапана -- Rock Valve. В отличие от S-образного клапана, Rock Valve представляет собой качающуюся пластину (рок-клапан), которая переключает поток бетона путем поворота вокруг оси. Внутренний проточный канал Rock Valve короче и прямее, чем у S-трубы, что обеспечивает меньшее гидравлическое сопротивление.
В конструкции Rock Valve используются втулки скольжения (bearing bushings) и шарнирные подшипники для обеспечения качательного движения. Каталог запчастей Schwing включает следующие позиции подшипниковых элементов: Bearing Bush (втулка подшипника), Support Bushing (опорная втулка), Bearing Articulated GE 45 DO-2RS (шарнирный подшипник), Bearing Cover (крышка подшипника).
Ось качания Rock Valve опирается на бронзовые или самосмазывающиеся втулки, работающие в контакте со стальным валом. Шарнирный подшипник серии GE обеспечивает компенсацию углового несоосности при работе механизма переключения.
В автомобильных бетононасосах (Putzmeister M36-4, M47-5, Schwing S серии, SANY SYG) распределительная стрела установлена на поворотной платформе (турели), обеспечивающей вращение на 365 градусов. Связующим элементом между неподвижным основанием (фиксированная турель) и вращающейся платформой служит опорно-поворотное устройство (ОПУ) -- крупногабаритный подшипник особой конструкции.
В бетононасосной технике преимущественно используются однорядные шариковые ОПУ четырехточечного контакта. Внутреннее или наружное кольцо имеет зубчатый венец для привода от гидромотора через шестерню (пиньон). Конструкция подшипника воспринимает комбинированные нагрузки: осевые силы от веса стрелы и бетона, радиальные силы от ветровых нагрузок, а также значительный опрокидывающий момент при полностью вытянутой стреле.
Для стрел длиной 36-56 м наружный диаметр ОПУ составляет от 1200 до 2000 мм. Материал колец -- сталь 42CrMo4 (аналог стали 38ХМ по ГОСТ 4543-2016), подвергнутая поверхностной закалке до твердости 55-62 HRC в зоне дорожки качения.
В ряде конструкций тяжелых бетононасосов применяются также ОПУ с перекрестными роликами, обеспечивающие повышенную жесткость и грузоподъемность при тех же габаритах. Дорожка качения в таких подшипниках выполнена V-образной формы, а ролики установлены под углом 90 градусов друг к другу, что позволяет одному ряду элементов качения воспринимать все виды нагрузок.
Каждая секция стрелы (от 3 до 5 секций) соединена с соседней через шарнирный узел. В этих узлах используются крупногабаритные радиальные шарнирные подшипники или втулки скольжения. Гидравлический цилиндр через систему рычагов обеспечивает изменение угла между секциями. Угол поворота первой секции обычно составляет от -2 до 90 градусов, второй и третьей -- до 180 градусов, четвертой -- до 255 градусов.
Гидравлический привод бетононасоса включает аксиально-поршневые гидромоторы и гидронасосы, соединенные с механической трансмиссией через редукторы. В редукторах привода используются конические роликовые подшипники, воспринимающие комбинированные (радиальные и осевые) нагрузки от зубчатых передач.
Конические роликовые подшипники устанавливаются попарно (в зеркальной компоновке O-образная или X-образная) для обеспечения осевой фиксации валов в обоих направлениях. Типичные серии для редукторов бетононасосов: 320xx, 322xx, 330xx по ISO 355. Класс точности -- P0 (нормальный) или P6 по ГОСТ 520-2011.
Подробные каталоги конических роликовых однорядных и конических роликовых двухрядных подшипников позволяют подобрать замену по присоединительным размерам и грузоподъемности. Также доступны конические однорядные роликовые подшипники без наружной обоймы ASAHI и конические роликовые подшипники в сборе ASAHI.
Автобетоносмеситель (миксер) оснащен цилиндрическим вращающимся барабаном объемом 6-12 м3. Передний конец барабана соединен с редуктором привода, задний -- опирается на ролики через кольцевую дорожку качения (raceway).
Редуктор привода барабана (производители: ZF, PMP, Bonfiglioli и др.) содержит специализированные сферические роликовые подшипники, разработанные для тяжелых условий работы. Сферический профиль наружного кольца обеспечивает самоустанавливаемость, компенсируя деформации корпуса и несоосность при вибрации.
Подшипники редуктора миксера выполнены из подшипниковой стали GCr15 (аналог ШХ15 по ГОСТ 801-2022), тела качения -- бочкообразные ролики в два ряда. Подшипники работают при частоте вращения барабана 0-14 об/мин (загрузка/разгрузка -- до 14 об/мин, транспортирование -- 2-6 об/мин) и воспринимают значительные радиальные и осевые нагрузки от массы бетонной смеси (до 20-30 тонн).
Задний конец барабана опирается на два опорных ролика, установленных на раме автомобиля. Ролики катятся по кольцевой дорожке (бандажу), приваренной к барабану. В качестве подшипников опорных роликов используются двухрядные сферические роликовые подшипники (серии 22220, 22222, 23222), обеспечивающие работу при значительных радиальных нагрузках и несоосности.
В приемном бункере бетононасоса установлена мешалка (агитатор) -- вал с лопастями, приводимый гидромотором. Мешалка предотвращает расслоение бетонной смеси и обеспечивает ее равномерную подачу к всасывающим цилиндрам. Вал мешалки опирается на два корпусных подшипника.
В бетононасосах для мешалки используются корпусные подшипниковые узлы серий UCF (фланцевые, квадратный корпус, 4 болта крепления) и UCP (подушкового типа, 2 болта). Внутри корпуса установлен вставной шариковый подшипник серии UC с уплотнениями и закрепительным кольцом (set screw) или эксцентриковым замком.
Корпусные подшипники для мешалки работают при низких частотах вращения (30-60 об/мин), но в условиях высокой загрязненности и ударных нагрузок. Для повышения коррозионной стойкости в агрессивной среде бетонной смеси применяются корпусные подшипники из коррозионно-стойкой стали ASAHI, а также корпусные подшипники TIMKEN с усиленными уплотнениями.
Подбор подшипников для бетононасосной техники выполняется с учетом специфических условий эксплуатации, существенно отличающихся от стандартного машиностроения. Подшипники для насосов должны соответствовать ряду жестких требований.
Нагрузка и тип нагрузки. Радиальные, осевые и комбинированные нагрузки определяют выбор между шариковыми, роликовыми и шарнирными подшипниками. Для S-клапана характерны знакопеременные нагрузки, для редуктора -- постоянные комбинированные, для ОПУ -- преобладающий опрокидывающий момент.
Абразивная среда. Попадание цементного раствора в подшипниковый узел приводит к ускоренному износу. Необходимы усиленные уплотнения (2RS, контактные или лабиринтные), защитные крышки и регулярная продувка/смазка.
Ударные нагрузки. Гидравлическое переключение клапана и пульсация давления создают ударные нагрузки. Рекомендуется применение подшипников с увеличенным радиальным зазором (группа C3 или C4 по ISO 5753).
Температурный режим. Нормальный диапазон рабочих температур подшипниковых узлов бетононасоса: от -20 до +80 градусов C. В условиях жаркого климата температура корпуса может достигать +100 градусов C, что требует применения термостойких смазок (на основе полимочевины или литиевого комплекса с каплепадением не ниже 260 градусов C).
Вибрация. Вибрация при работе поршневой группы (частота переключений до 31 цикла/мин) требует подшипников с повышенной виброустойчивостью и надежной фиксацией на валу.
Своевременное обслуживание подшипников -- критический фактор безотказной работы бетононасоса. Абразивная среда, ударные нагрузки и тяжелые условия эксплуатации предъявляют повышенные требования к регулярности и качеству технического обслуживания.
Вибродиагностика. Измерение вибрации в контрольных точках подшипниковых узлов позволяет выявить дефекты на ранней стадии. Для подшипников редуктора нормальное виброускорение составляет не более 7,1 мм/с (среднеквадратичное значение виброскорости в диапазоне 10-1000 Гц по ISO 10816-3, зона B для машин мощностью 75-300 кВт). Превышение этого значения указывает на необходимость обследования подшипникового узла.
Термография. Тепловизионный контроль позволяет обнаружить перегрев подшипников. Превышение температуры корпуса подшипника более чем на 40 градусов C относительно температуры окружающей среды свидетельствует о проблеме (недостаток смазки, перегрузка, разрушение тел качения).
Визуальный контроль. Проверка уплотнений на предмет утечки смазки, попадания загрязнений, контроль зазоров в шарнирных узлах S-клапана (начальный радиальный зазор нового шарнирного подшипника GE 45 DO составляет 0,05-0,11 мм по каталогу SKF; при увеличении зазора вследствие износа до 0,20-0,25 мм рекомендуется замена).
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационно-справочный характер. Приведенные технические данные, типоразмеры подшипников, параметры и рекомендации основаны на открытых источниках (каталоги производителей подшипников, технические справочники, стандарты) и не заменяют официальную документацию производителей оборудования Putzmeister, Schwing и SANY.
Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия (прямые или косвенные), возникшие в результате использования информации из данной статьи для проектирования, ремонта, подбора комплектующих или эксплуатации оборудования. Перед выполнением любых работ с подшипниковыми узлами бетононасосов и автобетоносмесителей необходимо руководствоваться официальными руководствами по эксплуатации и ремонту конкретной модели оборудования и привлекать квалифицированный инженерный персонал.
1. ГОСТ 520-2011. Подшипники качения. Общие технические условия.
2. ГОСТ 3478-2012. Подшипники качения. Присоединительные размеры.
3. ГОСТ 801-2022. Сталь подшипниковая. Технические условия.
4. ГОСТ 4543-2016. Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия.
5. ISO 281:2007. Rolling bearings -- Dynamic load ratings and rating life.
6. ISO 76:2006. Rolling bearings -- Static load ratings.
7. ISO 12240-1. Spherical plain bearings -- Part 1: Radial spherical plain bearings.
8. ISO 355:2019. Rolling bearings -- Tapered roller bearings -- Boundary dimensions and series designations.
9. ISO 5753-1:2009. Rolling bearings -- Internal clearance.
10. ISO 10816-3:2009. Mechanical vibration -- Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts.
11. SKF Rolling Bearings -- главный каталог (публ. 17000/1).
12. Schaeffler Technical Pocket Guide (STT) -- технический справочник FAG/INA.
13. Timken Engineering Manual -- руководство по расчету подшипников.
14. Timken Tapered Roller Bearing Catalog.
15. Timken Spherical Roller Bearing Catalog.
16. Решетов Д.Н. Детали машин. -- 4-е изд. -- М.: Машиностроение, 1989.
17. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. -- Т. 2. -- 9-е изд.
18. Перель Л.Я., Филатов А.А. Подшипники качения: расчет, проектирование и обслуживание опор. -- М.: Машиностроение, 1992.
19. Harris T.A., Kotzalas M.N. Rolling Bearing Analysis. -- 5th ed. -- CRC Press, 2006.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.