Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Щёковые дробилки являются одним из основных типов оборудования для первичного и вторичного дробления нерудных материалов в карьерной добыче, производстве строительных материалов и горнодобывающей отрасли. Подшипники в щёковых дробилках выполняют функцию опоры вращающихся деталей и воспринимают значительные радиальные и осевые нагрузки, возникающие в процессе дробления горной массы.
Эксцентриковый вал щёковой дробилки является ключевым элементом кривошипно-шатунного механизма, который преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное движение подвижной щеки. На подшипники эксцентрикового вала передаются силы дробления, вес маховиков и крутящий момент привода. Циклический характер работы дробилки создаёт неравномерную пульсирующую нагрузку, которая существенно усложняет условия работы подшипниковых узлов.
В конструкции щёковых дробилок подшипники устанавливаются в нескольких ключевых узлах: опоры эксцентрикового вала, ось подвеса подвижной щеки (в дробилках с простым качанием щеки), подшипники приводного вала ведущего шкива. Для каждого из этих узлов предъявляются специфические требования к типу подшипника, его грузоподъёмности и эксплуатационным характеристикам.
Сферические роликовые подшипники (радиальные роликовые двухрядные по ГОСТ 5721-75 и ГОСТ 24696-81) являются предпочтительным типом подшипников для дробильных процессов. Особенность их конструкции заключается в сферической форме дорожки качения на внутренней поверхности наружного кольца, что обеспечивает способность к самоустановке.
Тела качения в таких подшипниках имеют бочкообразную (симметричную) форму и располагаются в два ряда. Ролики контактируют со сферической поверхностью наружного кольца и цилиндрической или конической поверхностью внутреннего кольца с бортами. Данная конструкция позволяет компенсировать угловые смещения вала относительно корпуса до 2-3 градусов.
В щёковых дробилках наиболее часто применяются сферические роликовые подшипники следующих размерных серий: 222, 223, 230, 231, 232, 238, 239, 240, 241, 248, 249. Выбор серии определяется диаметром посадочной поверхности вала и требуемой грузоподъёмностью.
Для эксцентриковых валов щёковых дробилок с шириной загрузочного отверстия от 600 мм и выше характерно применение подшипников тяжёлых серий (серии 230, 231, 232 и выше) с диаметром отверстия от 150 до 500 мм. Такие подшипники обеспечивают динамическую грузоподъёмность от 1000 до 8000 кН и более.
Применение сферических роликовых подшипников в щёковых дробилках обусловлено следующими техническими преимуществами:
Высокая грузоподъёмность. Линейный контакт бочкообразных роликов с дорожками качения обеспечивает большую площадь контакта по сравнению с шариковыми подшипниками. Это позволяет воспринимать тяжёлые радиальные нагрузки и осевые нагрузки до 25% от неиспользованной допустимой радиальной нагрузки.
Компенсация несоосности. Сферическая форма дорожки качения наружного кольца обеспечивает способность к самоустановке, что критически важно для дробильного оборудования, где прогибы валов под нагрузкой и погрешности изготовления корпусов неизбежны.
Работа при переменных нагрузках. Конструкция подшипника допускает воздействие нагрузок, изменяющихся по величине и направлению, что характерно для циклического процесса дробления.
Корпусные подшипниковые узлы представляют собой готовые к установке сборочные единицы, включающие подшипник (как правило, сферический роликовый с коническим отверстием), корпус, уплотнения и крепёжные элементы. Применение корпусных узлов упрощает монтаж и замену подшипников, обеспечивает стандартизацию посадочных мест и повышает надёжность эксплуатации.
В щёковых дробилках корпусные подшипниковые узлы применяются преимущественно для валов диаметром от 50 до 400 мм. Для крупногабаритных дробилок с диаметром эксцентрикового вала свыше 300 мм используются разъёмные корпуса, позволяющие производить монтаж и демонтаж подшипников без полной разборки механизма.
Для валковых и щёковых дробилок с валами диаметром от 150 до 400 мм широко применяются разъёмные корпуса серий SN, SD, SNL. Эти корпуса устанавливаются со сферическими роликовыми подшипниками с коническим отверстием серии 23100 и крепятся на вал при помощи закрепительных втулок. Разъёмная конструкция позволяет проводить замену подшипников без демонтажа всего узла, что существенно сокращает время простоя оборудования.
Корпуса оборудуются лабиринтными уплотнениями или манжетами для защиты от проникновения пыли и абразивных частиц, а также смазочными штуцерами для периодического добавления пластичной смазки.
Корпус SD 3156 с подшипником 23156 K (d=280 мм, D=460 мм, B=146 мм) и закрепительной втулкой H 3156 для вала диаметром 260 мм. Динамическая грузоподъёмность подшипника составляет 2450 кН, статическая - 3750 кН. Допустимая частота вращения при пластичной смазке - до 850 об/мин.
Подшипники эксцентрикового вала щёковой дробилки подвергаются комплексному воздействию нагрузок различного характера:
Радиальные нагрузки возникают от сил дробления, передаваемых через подвижную щеку и распорные плиты на эксцентриковый вал. Величина радиальной нагрузки изменяется циклически в соответствии с частотой вращения вала и может достигать нескольких сотен килоньютонов для крупных дробилок.
Осевые нагрузки возникают от неравномерности загрузки камеры дробления по ширине и от конструктивных особенностей кривошипно-шатунного механизма. Осевая составляющая, как правило, не превышает 10-15% от радиальной нагрузки.
Ударные нагрузки проявляются при дроблении крупных и особо прочных кусков породы, а также при попадании в камеру дробления недробимых предметов. Кратковременные пиковые нагрузки могут в 2-3 раза превышать номинальные значения.
При проектировании подшипниковых узлов щёковых дробилок расчёт эквивалентной динамической нагрузки производится с учётом коэффициентов, отражающих специфику работы дробильного оборудования:
P = X * V * Fr + Y * Fa
где:
P - эквивалентная динамическая нагрузка, кН
X - коэффициент радиальной нагрузки (для сферических роликовых подшипников X = 1 при Fa/Fr меньше или равно e)
V - коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца)
Fr - радиальная нагрузка, кН
Y - коэффициент осевой нагрузки (зависит от серии подшипника, обычно 1,5-3,5)
Fa - осевая нагрузка, кН
Для учёта ударных нагрузок и вибраций вводится коэффициент динамичности Kб, значение которого для щёковых дробилок принимается в диапазоне 1,8-2,5 в зависимости от условий эксплуатации.
Для работы в условиях ударных нагрузок и повышенных температур подшипники щёковых дробилок должны иметь увеличенный радиальный зазор. Стандартные группы зазоров для дробильного оборудования:
Сферические роликовые подшипники в виброустойчивом исполнении (серии EM, EMA, EMB по международной классификации) специально разработаны для работы в условиях интенсивных вибраций и ударных нагрузок. Их конструктивные отличия от стандартных подшипников:
Массивный латунный сепаратор. Сепаратор изготавливается из специальных сортов латуни методом механической обработки. Моноблочная конструкция обеспечивает повышенную жёсткость и устойчивость к вибрационным нагрузкам. Центрирование сепаратора выполняется по сферической поверхности наружного кольца, что исключает заклинивание при температурных деформациях.
Усиленные борта внутреннего кольца. Жёсткий средний и боковые борта предотвращают смещение тел качения при ударных воздействиях.
Специальная термообработка роликов. Дополнительная термическая обработка повышает поверхностную твёрдость и предотвращает растрескивание роликов от вибраций и ударов.
Улучшенная обработка поверхностей. Повышенная точность изготовления дорожек качения и роликов снижает уровень внутренних вибраций подшипника.
В маркировке сферических роликовых подшипников виброустойчивого исполнения присутствуют дополнительные буквенные обозначения, указывающие на тип сепаратора:
MA - латунный массивный сепаратор, центрированный по наружному кольцу
MB - латунный массивный сепаратор, состоящий из двух частей, центрированных по наружному кольцу
E - усиленное исполнение с оптимизированной внутренней геометрией
EMA, EMB - комбинация усиленного исполнения и латунного сепаратора
Закрепительные втулки (ГОСТ 24208-80, ISO 113/1) являются стандартным средством для монтажа сферических роликовых подшипников с коническим отверстием на гладкие цилиндрические валы. Конструкция втулки представляет собой тонкостенную гильзу с цилиндрическим внутренним отверстием и конической наружной поверхностью (конусность 1:12 или 1:30). Продольный разрез позволяет втулке деформироваться при затяжке, создавая натяг на посадочной поверхности вала.
Комплект поставки закрепительной втулки включает: собственно втулку, шлицевую гайку и стопорную шайбу (или стопорный бугель для крупных размеров). Обозначение втулки соответствует номинальному диаметру конического отверстия подшипника.
Монтаж сферического роликового подшипника на закрепительной втулке производится в следующей последовательности:
1. Удалить консервационную смазку с посадочных поверхностей подшипника и втулки.
2. Нанести тонкий слой масла на коническую поверхность втулки и отверстие подшипника.
3. Установить закрепительную втулку на вал в требуемом положении. При монтаже с упором в заплечик вала использовать проставочную втулку.
4. Установить подшипник на коническую поверхность закрепительной втулки.
5. Затянуть шлицевую гайку, контролируя величину осевого смещения подшипника. Величина смещения определяет уменьшение радиального зазора и должна соответствовать рекомендациям производителя.
6. Зафиксировать гайку стопорной шайбой или бугелем.
При монтаже подшипника на закрепительной втулке происходит уменьшение радиального зазора вследствие расширения внутреннего кольца. Остаточный радиальный зазор контролируется измерением осевого смещения подшипника относительно втулки при затяжке гайки.
Для сферических роликовых подшипников серии 222-223 с исходным зазором группы С3:
d = 100-120 мм: осевое смещение 0,30-0,40 мм
d = 140-160 мм: осевое смещение 0,40-0,50 мм
d = 180-200 мм: осевое смещение 0,50-0,60 мм
d = 220-260 мм: осевое смещение 0,65-0,80 мм
d = 280-340 мм: осевое смещение 0,85-1,00 мм
В щёковых дробилках применяются две системы смазки подшипниковых узлов:
Централизованная жидкая (циркуляционная) смазка используется для подшипников эксцентрикового вала и головки шатуна крупных дробилок. Система включает маслостанцию с насосом, фильтром, теплообменником и трубопроводами. Масло подаётся к подшипникам под давлением, отводит тепло и удаляет продукты износа. Типичная вязкость масла ISO VG 150-320 при температуре 40 градусов Цельсия.
Густая (пластичная) смазка применяется для подшипников оси подвижной щеки, сухарей распорных плит, подшипников приводного вала. Смазка подаётся периодически от автоматической станции густой смазки через определённые интервалы времени. Для дробилок рекомендуются смазки на литиевой или полимочевинной основе класса NLGI 2.
Интервал повторного смазывания пластичной смазкой зависит от температуры работы подшипника, частоты вращения и условий окружающей среды. Для подшипников щёковых дробилок при нормальных условиях эксплуатации рекомендуется:
Температура подшипника до 65 градусов: интервал смазывания 500-1000 рабочих часов
Температура подшипника 65-80 градусов: интервал смазывания 250-500 рабочих часов
Температура подшипника свыше 80 градусов: интервал смазывания 100-250 рабочих часов
Количество пластичной смазки в подшипнике должно составлять:
При частоте вращения до 1500 об/мин: 2/3 объёма свободного пространства в полости подшипника
При частоте вращения свыше 1500 об/мин: 1/2 объёма свободного пространства
Избыточное количество смазки приводит к повышенному нагреву подшипника из-за увеличения сопротивления вращению и ухудшению теплоотвода.
При подборе подшипников для щёковых дробилок необходимо определить:
1. Диаметр посадочной поверхности вала (d).
2. Максимальную радиальную нагрузку на подшипник (Fr).
3. Осевую нагрузку (Fa), если она присутствует.
4. Частоту вращения эксцентрикового вала (n).
5. Требуемый расчётный ресурс (L10h).
6. Условия эксплуатации: температура, загрязнённость, режим работы.
Номинальный расчётный ресурс подшипника определяется по формуле:
L10 = (C / P)p
L10 - номинальный ресурс в миллионах оборотов
C - динамическая грузоподъёмность подшипника, кН
p - показатель степени (p = 10/3 для роликовых подшипников)
L10h = L10 * 106 / (60 * n)
L10h - номинальный ресурс в часах работы
n - частота вращения, об/мин
Исходные данные: щёковая дробилка с размером загрузочного отверстия 900x1200 мм, диаметр эксцентрикового вала 240 мм, частота вращения 180 об/мин, расчётная радиальная нагрузка 450 кН.
Решение:
1. Выбираем сферический роликовый подшипник серии 231 с коническим отверстием: 23148 K (d=240 мм, D=400 мм, B=128 мм).
2. Динамическая грузоподъёмность C = 1730 кН.
3. С учётом коэффициента динамичности Kб = 2: P = 2 * 450 = 900 кН.
4. L10 = (1730/900)10/3 = 6,2 млн оборотов.
5. L10h = 6,2 * 106 / (60 * 180) = 574 часов.
6. Для увеличения ресурса выбираем подшипник серии 232: 23248 K (d=240 мм, D=440 мм, B=160 мм), C = 2650 кН.
7. L10h = (2650/900)10/3 * 106 / (60 * 180) = 2540 часов - удовлетворительный ресурс.
Сферические роликовые подшипники обладают уникальным сочетанием характеристик, необходимых для дробильного оборудования: высокая радиальная грузоподъёмность за счёт линейного контакта роликов с дорожками качения; способность воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях; самоустанавливаемость, компенсирующая прогибы валов до 2-3 градусов и погрешности изготовления корпусов; устойчивость к ударным и переменным нагрузкам.
Для щёковых дробилок рекомендуется применять подшипники с увеличенным радиальным зазором группы С3 (J30) или С4 (J40). Зазор группы С3 на 30-50% больше нормального и подходит для стандартных условий. Зазор группы С4 на 60-80% больше нормального и применяется при повышенных температурах (свыше 80 градусов) и особо тяжёлых ударных нагрузках. Увеличенный зазор компенсирует температурное расширение и деформации под нагрузкой.
Признаки износа подшипника: повышение температуры свыше 95 градусов без видимых причин; увеличение уровня вибрации; появление посторонних шумов (стук, скрежет, гул); наличие металлических частиц в смазке; осевой и радиальный люфт вала. Для объективной оценки состояния рекомендуется использовать методы вибродиагностики и тепловизионного контроля.
Виброустойчивые подшипники (серии EM, EMA, EMB) имеют массивный латунный сепаратор вместо штампованного стального или полиамидного. Это обеспечивает: увеличение ресурса в 1,5-2 раза по сравнению со стандартными подшипниками; повышение динамической и статической грузоподъёмности на 20-25%; устойчивость к растрескиванию роликов от вибраций; расширенный температурный диапазон до +150 градусов. Применение виброустойчивых подшипников экономически оправдано для дробилок, работающих в тяжёлых условиях.
Для пластичной смазки подшипников дробилок рекомендуются смазки на литиевой или полимочевинной основе класса консистенции NLGI 2 с вязкостью базового масла 150-460 мм2/с при 40 градусах. Обязательно наличие противозадирных (EP) присадок. Температура каплепадения должна быть не менее 180 градусов. Для жидкой смазки применяются индустриальные масла вязкостью ISO VG 150-320 с EP-присадками.
Закрепительная втулка позволяет устанавливать сферические роликовые подшипники с коническим отверстием на гладкие цилиндрические валы. Преимущества: возможность позиционирования подшипника в любом месте по длине гладкого вала; упрощение монтажа и демонтажа без специального оборудования; снижение требований к точности изготовления посадочной поверхности вала; надёжная фиксация подшипника без дополнительных крепёжных элементов.
При затяжке шлицевой гайки подшипник смещается вдоль конической поверхности втулки, при этом уменьшается радиальный зазор. Контроль осуществляется измерением осевого смещения подшипника относительно втулки. Для подшипников диаметром 200-260 мм осевое смещение должно составлять 0,50-0,80 мм. Избыточная затяжка приводит к нулевому зазору и перегреву, недостаточная - к проворачиванию внутреннего кольца на втулке.
Нормальной рабочей температурой подшипника считается температура до 65 градусов Цельсия - при таких условиях реализуется максимальный эксплуатационный ресурс. Допускается кратковременное повышение до 95 градусов, однако это приводит к ускоренному износу и деградации смазки. При температуре свыше 100 градусов необходимо выявить и устранить причину перегрева. Температура нагрева подшипников с густой смазкой не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 50 градусов.
Подшипники щёковых дробилок работают в экстремально тяжёлых условиях, характеризующихся высокими ударными и переменными нагрузками, запылённостью, вибрациями и повышенными температурами. Правильный выбор типа подшипника, его размерной серии и исполнения является определяющим фактором надёжности и долговечности дробильного оборудования.
Сферические роликовые подшипники с бочкообразными роликами остаются оптимальным решением для эксцентриковых валов щёковых дробилок благодаря высокой грузоподъёмности, способности к самоустановке и устойчивости к ударным нагрузкам. Для тяжёлых условий эксплуатации рекомендуется применение подшипников в виброустойчивом исполнении с массивным латунным сепаратором.
Корпусные подшипниковые узлы с разъёмными корпусами существенно упрощают монтаж и техническое обслуживание, сокращая время простоя оборудования. Применение закрепительных втулок обеспечивает надёжную фиксацию подшипников на валах и позволяет использовать гладкие валы с пониженными требованиями к точности обработки.
Соблюдение рекомендаций по выбору радиального зазора, смазочных материалов и периодичности обслуживания позволяет реализовать расчётный ресурс подшипников и обеспечить бесперебойную работу дробильного оборудования.
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Приведённые сведения основаны на общедоступных технических источниках и не являются руководством к действию. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования информации из данной статьи. При проектировании, монтаже и эксплуатации подшипниковых узлов следует руководствоваться технической документацией производителей оборудования, действующими стандартами и нормативными документами, а также привлекать квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.