Содержание статьи
- 1. Введение: роль подшипников в гибочном оборудовании
- 2. Классификация подшипников листогибочных прессов
- 3. Упорные подшипники: конструкция и применение
- 4. Линейные направляющие и подшипники
- 5. Подшипники осей гиба и механизма синхронизации
- 6. Критерии выбора подшипников для гибочного оборудования
- 7. Классы точности подшипников
- 8. Смазка и техническое обслуживание
- 9. Часто задаваемые вопросы
Введение: роль подшипников в гибочном оборудовании
Листогибочные прессы представляют собой сложное технологическое оборудование, предназначенное для пластической деформации листового металла методом холодной гибки. Точность и надежность работы такого оборудования во многом определяются качеством и правильным подбором подшипниковых узлов, которые обеспечивают плавное перемещение рабочих органов станка и воспринимают значительные нагрузки в процессе формообразования.
В конструкции современного гибочного пресса используется несколько типов подшипников, каждый из которых выполняет специфическую функцию: упорные подшипники воспринимают осевые нагрузки от гидравлических цилиндров, линейные направляющие обеспечивают точное позиционирование заднего упора, а подшипники осей гиба участвуют в механизме синхронизации движения траверсы.
Правильный выбор типа и класса точности подшипников напрямую влияет на такие параметры, как точность позиционирования (до 0,01 мм для прецизионного оборудования), повторяемость угла гиба, ресурс работы узлов и общая производительность станка. При этом необходимо учитывать специфические условия эксплуатации: циклический характер нагрузки, возможность ударных воздействий, требования к чистоте и смазке.
Классификация подшипников листогибочных прессов
В листогибочных прессах применяются различные типы подшипников качения и скольжения. Основная классификация строится по функциональному назначению и типу воспринимаемой нагрузки.
Основные группы подшипников по назначению
| Узел станка | Тип подшипника | Воспринимаемая нагрузка | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Гидроцилиндры | Упорные шариковые/роликовые | Осевая | Высокие нагрузки, низкие скорости |
| Задний упор (ось X) | Линейные шариковые каретки | Радиальная, осевая | Высокая точность позиционирования |
| Задний упор (ось R, Z) | Линейные направляющие | Комбинированная | Вертикальное и боковое перемещение |
| Торсионный вал | Шарнирные подшипники | Радиальная, угловая | Компенсация несоосности |
| ШВП заднего упора | Радиально-упорные | Комбинированная | Прецизионное позиционирование |
| Направляющие траверсы | Роликовые опоры | Радиальная | Параллельность хода |
Классификация по типу тел качения
Подшипники гибочных станков подразделяются на шариковые и роликовые конструкции. Шариковые подшипники обеспечивают меньшее сопротивление качению и применяются в узлах с высокими требованиями к точности позиционирования. Роликовые подшипники обладают большей грузоподъемностью при тех же габаритах и используются в нагруженных узлах.
| Характеристика | Шариковые подшипники | Роликовые подшипники |
|---|---|---|
| Грузоподъемность (относительно) | 1,0 | 1,5-2,0 |
| Предельная скорость | Высокая | Средняя |
| Точность вращения | Высокая | Средняя |
| Момент трения | Низкий | Средний |
| Стойкость к ударным нагрузкам | Средняя | Высокая |
Упорные подшипники: конструкция и применение
Упорные подшипники в листогибочных прессах предназначены для восприятия осевых нагрузок, действующих параллельно оси вала. Они устанавливаются в узлах сопряжения гидроцилиндров с траверсой, в опорах ШВП и других механизмах, где возникают значительные осевые усилия.
Типы упорных подшипников
Упорные шариковые подшипники (ГОСТ 7872-89)
Конструкция включает тугое кольцо (шайбу вала), свободное кольцо (шайбу корпуса) и комплект шариков, размещенных в сепараторе. По конструктивному исполнению различают:
| Тип по ГОСТ | Обозначение | Особенности конструкции | Область применения |
|---|---|---|---|
| Одинарные | 8000 | Воспринимают осевую нагрузку одного направления | Опоры ШВП, упоры валов |
| Двойные | 38000 | Воспринимают осевую нагрузку обоих направлений | Узлы с реверсивной нагрузкой |
| Самоустанавливающиеся без подкладного кольца | 28000 | Компенсируют угловые отклонения до 2-3 градусов | Узлы с возможной несоосностью |
| Самоустанавливающиеся с подкладным кольцом | 18000 | Компенсируют угловые отклонения, имеют подкладное кольцо | Узлы с повышенными требованиями к компенсации |
Упорные роликовые подшипники (ГОСТ 23526-79)
Применяются при более высоких осевых нагрузках. Ролики цилиндрической формы обеспечивают линейный контакт с дорожками качения, что значительно увеличивает грузоподъемность по сравнению с шариковыми аналогами.
Пример расчета статической грузоподъемности
Для упорного подшипника серии 8000 с внутренним диаметром d = 50 мм:
Статическая грузоподъемность C0 = 90 кН
Динамическая грузоподъемность C = 56 кН
Допустимое усилие гиба при коэффициенте безопасности S0 = 2:
Fa max = C0 / S0 = 90 / 2 = 45 кН
Упорно-радиальные сферические роликовые подшипники (ГОСТ 9942-90)
Данный тип подшипников способен воспринимать как осевые, так и радиальные нагрузки, что делает их универсальным решением для сложных узлов гибочного оборудования. Бочкообразные ролики обкатываются по сферической дорожке качения корпусного кольца, что обеспечивает самоустановку подшипника.
Линейные направляющие и подшипники
Линейные направляющие обеспечивают прецизионное линейное перемещение узлов листогибочного пресса, прежде всего системы заднего упора. Современные станки с ЧПУ оснащаются профильными рельсовыми направляющими качения, которые превосходят направляющие скольжения по точности, жесткости и долговечности.
Конструкция системы линейного перемещения
Типовая система линейного перемещения заднего упора включает:
| Компонент | Функция | Требования |
|---|---|---|
| Профильный рельс | Несущий элемент, задает траекторию движения | Твердость 58-62 HRC, прямолинейность до 10 мкм/м |
| Каретка (блок) | Подвижный элемент с рециркуляцией тел качения | Жесткость, малый зазор, плавность хода |
| Шарико-винтовая передача (ШВП) | Преобразование вращения в линейное перемещение | Класс точности C5-C7, минимальный люфт |
| Концевые уплотнения | Защита от загрязнений | Стойкость к СОЖ, абразиву |
Шариковые линейные направляющие
Шариковые рельсовые направляющие (LM Guide) используют шарики как тела качения, обкатывающиеся по дугообразным дорожкам рельса и каретки. Грузоподъемность шариковых направляющих значительно выше, чем у линейных втулок с точечным контактом при равных габаритах. Это достигается за счет контакта шарика с дорожками по дуге окружности (радиус дуги близок к радиусу шарика), что увеличивает площадь контакта.
Расчет ресурса линейной направляющей
Номинальный ресурс L (км) для шариковых направляющих рассчитывается по формуле:
L = (C / P)3 × 50
Для роликовых направляющих:
L = (C / P)10/3 × 100
где:
C - динамическая грузоподъемность каретки, кН
P - эквивалентная нагрузка, кН
Пример для шариковой направляющей: при C = 25 кН и P = 5 кН: L = (25/5)3 × 50 = 125 × 50 = 6250 км
Роликовые линейные направляющие
Для тяжелонагруженных узлов применяются роликовые рельсовые направляющие. Цилиндрические ролики обеспечивают линейный контакт с дорожками, что увеличивает статическую грузоподъемность в 1,5-2 раза по сравнению с шариковыми аналогами при тех же габаритах.
| Параметр | Шариковые направляющие | Роликовые направляющие |
|---|---|---|
| Грузоподъемность | Стандартная | Увеличенная в 1,5-2 раза |
| Жесткость | Высокая | Очень высокая |
| Скорость перемещения | До 5 м/с | До 3 м/с |
| Уровень шума | Низкий | Средний |
| Применение в прессах | Стандартное оборудование | Тяжелые прессы от 200 тонн |
Оси перемещения заднего упора
Современные листогибочные прессы с ЧПУ оснащаются многоосевыми системами заднего упора. Каждая ось требует соответствующей системы линейного перемещения:
Ось X (вперед-назад) - основная ось точности, определяет размер отгиба. Используется высокоточная ШВП с классом точности C5 или выше, рельсовые направляющие с предварительным натягом.
Ось R (вверх-вниз) - вертикальное перемещение упорных пальцев для обхода сформированных полок. Применяются компактные направляющие с самотормозящимся приводом.
Ось Z (влево-вправо) - боковое перемещение упорных пальцев вдоль балки. При наличии Z1/Z2 обеспечивается независимое позиционирование двух и более пальцев.
Подшипники осей гиба и механизма синхронизации
Механизм синхронизации листогибочного пресса обеспечивает параллельность перемещения траверсы по всей длине станка. В его конструкцию входят специализированные подшипниковые узлы, работающие в условиях знакопеременных нагрузок.
Торсионный вал синхронизации
В прессах с торсионной синхронизацией два гидроцилиндра объединены механической связью через торсионный вал. Вал установлен на шарнирных подшипниках, которые компенсируют угловые отклонения при деформации вала под нагрузкой.
Требования к подшипникам торсионного вала:
| Параметр | Типовое значение | Примечание |
|---|---|---|
| Допустимый угол перекоса | до 5 градусов | Самоустанавливающаяся конструкция |
| Радиальная нагрузка | до 50 кН | От веса траверсы и инструмента |
| Частота вращения | до 100 об/мин | Осциллирующее движение |
| Ресурс | от 10000 часов | При регулярном обслуживании |
Шарнирные подшипники
Шарнирные подшипники (ГОСТ 3635-78) применяются в узлах, где требуется компенсация углового смещения при восприятии радиальных и осевых нагрузок. Внутреннее кольцо с выпуклой сферической поверхностью скользит по вогнутой сферической поверхности наружного кольца.
Виды шарнирных подшипников для гибочного оборудования:
| Тип | Обозначение | Контактная поверхность | Применение |
|---|---|---|---|
| Сталь по стали | ШС, ШСП | Сталь-сталь | Тяжелонагруженные узлы с обильной смазкой |
| С ПТФЭ-покрытием | ШСЛ | Сталь-ПТФЭ | Узлы с ограниченной смазкой |
| Радиально-упорные | ШСА | Сталь-сталь | Узлы с комбинированной нагрузкой |
Подшипники поворотных рычагов
Механизм синхронизации современных прессов включает поворотные рычаги, соединяющие гидроцилиндры с траверсой. Оси рычагов устанавливаются на подшипниках качения или скольжения в зависимости от конструкции и нагрузки.
Критерии выбора подшипников для гибочного оборудования
Выбор подшипников для листогибочного пресса определяется комплексом факторов: типом и величиной нагрузки, требованиями к точности, условиями эксплуатации и ресурсными показателями.
Расчет нагрузок
При проектировании подшипниковых узлов гибочного пресса учитываются следующие виды нагрузок:
Статические нагрузки - вес траверсы, инструмента, заготовки. Определяют требования к статической грузоподъемности C0.
Динамические нагрузки - усилие гиба, инерционные силы при ускорении/торможении траверсы. Определяют требования к динамической грузоподъемности C и расчетной долговечности L10.
Ударные нагрузки - при калибровке, работе с толстым металлом. Учитываются коэффициентом динамичности Kd = 1,2-1,5.
Расчет эквивалентной динамической нагрузки
Для радиально-упорного подшипника:
P = X × Fr + Y × Fa
где:
Fr - радиальная нагрузка, кН
Fa - осевая нагрузка, кН
X, Y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузки (по каталогу производителя)
Требования к точности позиционирования
Точность гибки определяется точностью позиционирования заднего упора и параллельностью хода траверсы. Для обеспечения допуска на размер отгиба 0,1 мм необходимо:
| Параметр | Стандартный пресс | Прецизионный пресс |
|---|---|---|
| Точность позиционирования по X | 0,05 мм | 0,01 мм |
| Повторяемость позиционирования | 0,02 мм | 0,005 мм |
| Класс точности ШВП | C7 | C5 или C3 |
| Класс точности направляющих | N/H | P/SP |
| Зазор в направляющих | Нормальный | С предварительным натягом |
Условия эксплуатации
При выборе подшипников учитываются условия работы станка:
Температурный режим: Стандартные подшипники рассчитаны на работу при температуре до +120°C. При повышенных температурах (вблизи гидроагрегата) применяются подшипники с термостабильной обработкой.
Загрязненность: Металлическая пыль, окалина, остатки СОЖ требуют применения подшипников с усиленными уплотнениями (обозначение 2RS, LLU) или защитными шайбами (ZZ, DDU).
Вибрации: При работе пресса возникают вибрации от гидравлических пульсаций и ударов при контакте инструмента с металлом. Подшипники должны быть устойчивы к фреттинг-коррозии.
Классы точности подшипников
Класс точности подшипника определяет допуски на геометрические размеры и точность вращения. Согласно ГОСТ 520-2011 и международному стандарту ISO 492:2014, установлены следующие классы точности:
| ГОСТ 520-2011 | ISO 492:2014 | ABEC (ABMA Std. 20) | Характеристика | Применение в прессах |
|---|---|---|---|---|
| 8, 7 | - | - | Пониженная точность | Не применяется |
| 0 (нормальный) | Normal (P0) | ABEC-1 | Нормальная точность | Вспомогательные узлы |
| 6 | Class 6 (P6) | ABEC-3 | Повышенная точность | Стандартное оборудование |
| 5 | Class 5 (P5) | ABEC-5 | Высокая точность | Прецизионные узлы |
| 4 | Class 4 (P4) | ABEC-7 | Прецизионная точность | Опоры ШВП высокой точности |
| 2 | Class 2 (P2) | ABEC-9 | Сверхпрецизионная | Специальные применения |
Влияние класса точности на характеристики
Повышение класса точности обеспечивает:
Увеличение предельной частоты вращения: класс P5 позволяет повысить скорость вращения в 1,5 раза относительно P0, класс P4 - в 2 раза.
Снижение вибраций: при переходе от P0 к P4 уровень вибраций снижается на 8-12 дБ.
Уменьшение биения: радиальное биение внутреннего кольца для подшипника диаметром 50 мм составляет: P0 - до 20 мкм, P6 - до 10 мкм, P5 - до 5 мкм, P4 - до 2,5 мкм.
Пример выбора класса точности
Для опоры ШВП заднего упора с требуемой точностью позиционирования 0,02 мм:
При шаге винта 10 мм и частоте вращения 1500 об/мин требуется подшипник класса P5 или выше.
Радиальное биение подшипника P5 (5 мкм) обеспечивает погрешность позиционирования менее 0,01 мм.
Смазка и техническое обслуживание
Правильный выбор смазочного материала и соблюдение регламента обслуживания определяют ресурс подшипниковых узлов гибочного пресса. Для различных типов подшипников применяются специфические смазочные материалы.
Смазочные материалы для линейных направляющих
Для линейных направляющих и ШВП рекомендуются консистентные (пластичные) смазки на основе литиевого мыла класса консистенции NLGI 2. Основные требования:
| Параметр | Значение | Стандарт |
|---|---|---|
| Класс консистенции NLGI | 2 (пенетрация 265-295) | DIN 51818 |
| Вязкость базового масла при 40°C | 100-220 мм2/с | ISO VG 100-220 |
| Температурный диапазон | от -20°C до +130°C | DIN 51825 |
| Температура каплепадения | более 180°C | ISO 2176 |
| Присадки | EP (противозадирные) | DIN 51350 |
Периодичность смазывания
Интервалы смазывания зависят от интенсивности эксплуатации и условий работы:
| Узел | Интервал (стандартные условия) | Интервал (тяжелые условия) |
|---|---|---|
| Линейные направляющие заднего упора | 100 км пробега или 6 месяцев | 50 км пробега или 3 месяца |
| ШВП заднего упора | 500 часов работы | 250 часов работы |
| Шарнирные подшипники | 1000 часов или 6 месяцев | 500 часов или 3 месяца |
| Упорные подшипники гидроцилиндров | 2000 часов или 12 месяцев | 1000 часов или 6 месяцев |
Контроль состояния подшипников
Регулярный контроль позволяет выявить износ на ранней стадии и предотвратить аварийный выход оборудования из строя:
Визуальный контроль: Осмотр уплотнений, проверка наличия смазки, выявление следов коррозии и загрязнений.
Контроль люфтов: Для линейных направляющих допустимый люфт составляет 0,02-0,05 мм. Увеличение люфта свидетельствует об износе.
Вибродиагностика: Измерение уровня вибраций позволяет выявить дефекты тел качения, дорожек качения, сепаратора.
Часто задаваемые вопросы
В системе заднего упора применяются линейные шариковые направляющие (каретки на рельсах) для обеспечения точного перемещения по осям X, R и Z. Привод осей осуществляется через шарико-винтовые передачи (ШВП), опоры которых оснащены радиально-упорными подшипниками класса точности P5 или P4. Для стандартного оборудования достаточно направляющих серии HG или аналогов, для прецизионных прессов используются направляющие с предварительным натягом.
Признаки износа линейных направляющих: появление ощутимого люфта каретки на рельсе (проверяется покачиванием рукой), неравномерность хода (подклинивание, рывки), увеличение шума при перемещении, снижение повторяемости позиционирования. Косвенным признаком является ухудшение точности размеров гибки при стабильных параметрах программы. При обнаружении люфта более 0,1 мм требуется регулировка или замена направляющих.
Рекомендуется консистентная смазка на литиевой основе класса NLGI 2 с вязкостью базового масла 100-220 сСт при 40°C. Примеры: SKF LGEP 2, Mobilux EP 2, Shell Gadus S2 V220. Для автоматических систем централизованной смазки применяются смазки класса NLGI 00 или 0 с улучшенной прокачиваемостью. Не рекомендуется использовать смазки на кальциевой основе и графитовые смазки, которые могут вызвать абразивный износ.
Класс P6 (повышенная точность) имеет допуски примерно в 2 раза жестче, чем P0 (нормальный), а класс P5 (высокая точность) - примерно в 2 раза жестче, чем P6. Для подшипника с внутренним диаметром 50 мм радиальное биение составляет: P6 - до 10 мкм, P5 - до 5 мкм. Подшипники P5 обеспечивают более высокую точность вращения и допускают увеличение предельной частоты вращения в 1,5 раза относительно P0.
Периодичность смазывания зависит от интенсивности работы. При односменной эксплуатации линейные направляющие заднего упора смазываются каждые 500-1000 часов или раз в 6 месяцев. ШВП - каждые 250-500 часов. Шарнирные подшипники механизма синхронизации - каждые 1000 часов или раз в год. При работе в запыленных условиях или с высокой влажностью интервалы сокращаются в 2 раза. Важно соблюдать рекомендации производителя станка.
Применение аналогов допустимо при соблюдении соответствия типоразмеров, класса точности и грузоподъемности. Для линейных направляющих большинства производителей существует взаимозаменяемость по присоединительным размерам (HIWIN, THK, PMI, Bosch Rexroth). Однако при замене необходимо учитывать класс предварительного натяга и зазор - они должны соответствовать исходным. Для критических узлов (опоры ШВП высокой точности) рекомендуется использовать оригинальные комплектующие.
Расчетный ресурс L10 (вероятность безотказной работы 90%) для подшипников качения составляет от 10000 до 50000 часов в зависимости от типа и нагрузки. Для линейных направляющих ресурс измеряется в километрах пробега и составляет 5000-20000 км. Фактический ресурс зависит от качества смазки, загрязненности среды, правильности монтажа. При соблюдении регламента обслуживания реальный срок службы может превышать расчетный в 2-3 раза.
Основные признаки износа упорных подшипников: появление осевого люфта траверсы, посторонние шумы (стук, скрежет) при работе гидроцилиндров, неравномерность опускания траверсы, повышенный нагрев в зоне установки подшипника. При визуальном осмотре - следы выкрашивания на дорожках качения, питтинг, цвета побежалости. Появление любого из признаков требует немедленной диагностики и, при необходимости, замены подшипника.
Связанные товары и решения
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
- Роликовые подшипники 80 мм
- Шариковые подшипники SKF
- Анализ отработанной смазки: диагностика подшипников спектральным методом
- Аналоги подшипников: как подобрать замену SKF, FAG, NSK
- Подшипники роликовые радиальные сферические KOYO
- Адаптивные подшипники с пьезоэлектрическим управлением преднатягом
- Корпусные подшипники из коррозионно-стойкой стали ASAHI
- Шариковые подшипники TIMKEN
- Роликовые подшипники 95 мм
- Подшипники шариковые радиальные INA
- Упорные роликовые подшипники NACHI
- Игольчатые подшипники
- Подшипники NTN
- Анализ масла подшипников: предиктивная диагностика по металлам износа 2025
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего информирования технических специалистов. Информация предоставлена в образовательных целях и не является руководством к действию.
Автор и компания Иннер Инжиниринг не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования информации из данной статьи. При проектировании, выборе и замене подшипников необходимо руководствоваться технической документацией производителя оборудования и действующими нормативными документами.
Перед выполнением любых работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования необходимо обеспечить соблюдение требований безопасности и привлекать квалифицированный персонал.
Источники
- ГОСТ 520-2011 Подшипники качения. Общие технические условия (введен 01.01.2012, действующий)
- ГОСТ 7872-89 Подшипники упорные шариковые одинарные и двойные. Технические условия (действующий)
- ГОСТ 23526-79 Подшипники роликовые упорные с цилиндрическими роликами одинарные. Типы и основные размеры (действующий)
- ГОСТ 9942-90 Подшипники упорно-радиальные роликовые сферические одинарные. Технические условия (действующий)
- ГОСТ 831-75 Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные. Типы и основные размеры (действующий)
- ГОСТ 3635-78 Подшипники шарнирные. Технические условия (действующий)
- ISO 492:2014 Rolling bearings - Radial bearings - Geometrical product specifications (GPS) and tolerance values
- ISO 14728-1:2017 Rolling bearings - Linear motion rolling bearings - Part 1: Dynamic load ratings and rating life
- DIN 51825:2004 Lubricants - Lubricating greases K - Classification and requirements
- THK Co., Ltd. General Catalog: LM Guide, Version 512E
- SKF Group. Rolling bearings catalogue (PUB BU/P1 10000/2 EN)
- Bosch Rexroth AG. Linear Motion Technology Handbook R310EN 2619
