Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Подшипники эксцентриковых валов являются критически важными узлами кривошипных прессов, обеспечивающими преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное движение ползуна. Эти элементы работают в условиях высоких циклических нагрузок, включая значительные ударные воздействия при деформировании материала заготовки, что предъявляет особые требования к их конструкции, материалам и системам смазки.
Главный вал кривошипного пресса, называемый также эксцентриковым валом, испытывает комплексное нагружение, включающее изгибающие моменты, крутящие моменты и ударные нагрузки, которые могут возрастать до трехкратных значений от номинальных. В зависимости от типа пресса, его мощности и условий эксплуатации применяются различные типы подшипников.
В конструкции кривошипных прессов применяются два основных типа опор эксцентрикового вала.
Подшипники скольжения с бронзовыми вкладышами широко применяются на прессах различного назначения. Они состоят из разъемных или неразъемных стаканов, жестко закрепленных в станине пресса, внутри которых размещены антифрикционные вкладыши. Для одностоечных прессов используют неразъемные подшипники в виде втулок, для двухстоечных прессов применяют разъемные конструкции из двух половинок.
Роликовые подшипники применяются преимущественно на опорах промежуточных валов и для установки маховиков. На коренных опорах эксцентрикового вала роликовые подшипники используются на прессах небольшой мощности или в специальных конструкциях. Наиболее распространены цилиндрические и сферические роликовые подшипники, обладающие высокой грузоподъемностью.
Для изготовления подшипников скольжения эксцентриковых валов применяют различные марки антифрикционных бронз, выбор которых определяется условиями работы узла.
Оловянные бронзы типа БрОФ10-1 и БрОФ7-0,2 являются наиболее распространенными материалами для тяжелонагруженных подшипников. Добавление фосфора повышает износостойкость и позволяет работать при давлениях до 15 мегапаскаль и скоростях скольжения до 10 метров в секунду. Эти сплавы обеспечивают хорошую прирабатываемость, стабильность свойств и высокую теплопроводность.
Бронзы БрОС10-10, содержащие олово и свинец, применяются при повышенных скоростях и обладают хорошими противозадирными свойствами. Во время работы на поверхности трения образуется прочная скользящая пленка, обеспечивающая надежную работу.
Бронзы БрАЖ9-4 и БрА10Мц2Л обладают высокой механической прочностью и применяются для ответственных узлов. Они широко используются для крупногабаритного литья, устойчивы к воздействию агрессивных сред и не содержат вредных примесей. Бронзы БрАЖН10-4-4 применяют когда требуется повышенная коррозионная стойкость благодаря значительной примеси никеля.
Вкладыши подшипников скольжения для эксцентриковых валов изготавливаются в разъемном исполнении для двухстоечных прессов и в неразъемном виде для одностоечных конструкций. Разъемные вкладыши состоят из верхней и нижней половин, скрепляемых между собой шпильками или болтами. Крепление вкладышей в стаканах осуществляется за счет натяга посадки или с использованием специальных фиксирующих элементов.
Для улучшения условий смазки на внутренней поверхности вкладышей выполняют смазочные канавки и масляные карманы. Канавки могут быть кольцевыми, спиральными или комбинированными. В зоне максимальной нагрузки канавки не выполняются для обеспечения максимальной опорной поверхности.
В конструкции кривошипных прессов применяются различные типы роликовых подшипников в зависимости от характера нагрузок и конструктивных особенностей узла.
Цилиндрические роликовые подшипники характеризуются высокой радиальной грузоподъемностью благодаря линейному контакту роликов с дорожками качения. Они выпускаются в различных конструктивных исполнениях с разными схемами расположения бортов на кольцах. Разъемная конструкция облегчает монтаж и демонтаж.
Сферические роликовые подшипники имеют два ряда бочкообразных роликов и сферическую дорожку качения наружного кольца. Такая конструкция обеспечивает самоустанавливаемость и компенсацию угловых смещений вала, что важно для длинных эксцентриковых валов двухстоечных прессов. Эти подшипники воспринимают высокие радиальные нагрузки и осевые нагрузки определенной величины в обоих направлениях.
Конические роликовые подшипники применяются когда необходимо воспринимать комбинированные радиально-упорные нагрузки. Они устанавливаются преимущественно на промежуточных валах привода пресса, где действуют распорные усилия от зубчатых передач.
Роликовые подшипники на опорах эксцентрикового вала применяются преимущественно на листоштамповочных прессах малой и средней мощности с усилием до 1600 килоньютон. Для более мощных прессов, особенно горячештамповочных, предпочтительны подшипники скольжения из-за лучшей стойкости к ударным нагрузкам.
Важным фактором является правильный выбор радиального зазора в подшипнике. Для работы в условиях повышенных нагрузок и температур применяют подшипники с увеличенным зазором группы C3 или C4. Это обеспечивает компенсацию температурных деформаций и предотвращает заклинивание подшипника при нагреве.
Эксцентриковый вал кривошипного пресса работает в особо тяжелых условиях. При штамповке металла возникают циклические нагрузки с частотой от 15 до 80 ходов в минуту в зависимости от типа пресса. В момент деформирования заготовки происходит резкое возрастание нагрузки, носящее ударный характер.
Эксцентриковый вал совершает ударное колебательное движение в пределах зазоров подшипника, каждый раз ударяясь о верхнюю и нижнюю половины вкладышей. При этом с силой выталкивается смазка из зоны контакта. Ударные нагрузки могут превышать номинальное усилие пресса в 1,5-2,5 раза, особенно при горячей штамповке, когда возникают дополнительные динамические эффекты.
Максимальная нагрузка на опоры эксцентрикового вала определяется с учетом коэффициента динамичности:
Pмакс = kд × Pном
где: Pмакс – максимальная нагрузка на подшипник, Н kд – коэффициент динамичности, для горячештамповочных прессов kд = 1,8-2,5 Pном – номинальное усилие пресса, Н
Удельное давление в подшипнике скольжения:
p = Pмакс / (d × l)
где: d – диаметр шейки вала, мм l – длина подшипника, мм
Для обеспечения надежной работы под ударными нагрузками применяют следующие конструктивные решения. Увеличенная толщина бронзовых вкладышей обеспечивает повышенную прочность и теплоемкость. Применение разъемных конструкций позволяет периодически проверять состояние рабочих поверхностей и проводить замену изношенных элементов без полной разборки узла.
Поверхности коренных шеек эксцентрикового вала подвергают упрочняющей обработке роликовой накаткой или поверхностной закалке токами высокой частоты. Это повышает твердость до значений 45-55 единиц по Роквеллу и увеличивает сопротивление усталостному разрушению.
Для изготовления эксцентриковых валов применяют высокопрочные легированные стали 40ХН, 40ХНМА, 45ХН, которые после термической обработки обеспечивают требуемое сочетание прочности и вязкости.
На горячештамповочном прессе усилием 25 меганьютон применяются разъемные бронзовые вкладыши из сплава БрОФ10-1 с толщиной стенки 10 миллиметров. Диаметр коренной шейки вала составляет 450 миллиметров, длина подшипника 500 миллиметров. Вкладыши оснащены системой кольцевых и продольных масляных канавок для интенсивной циркуляционной смазки под давлением 0,3-0,5 мегапаскаль.
Для подшипников эксцентриковых валов кривошипных прессов применяются различные системы смазки в зависимости от размеров узла и режима работы.
Жидкая циркуляционная смазка является наиболее эффективной для крупных горячештамповочных и листоштамповочных прессов. Система включает маслонасосную станцию, бак-отстойник, фильтр тонкой очистки, маслоохладитель и контрольно-измерительную аппаратуру. Масло подается к подшипникам под давлением 0,2-0,5 мегапаскаль через каналы в стаканах и вкладышах.
После прохождения через подшипник масло сливается в накопительные емкости, откуда возвращается в систему для фильтрации, охлаждения и повторного использования. Такая система обеспечивает интенсивное охлаждение трущихся поверхностей и удаление продуктов износа.
На прессах малой и средней мощности часто применяют консистентную смазку, подаваемую через пресс-масленки. Пластичные смазки целесообразны в узлах с затрудненным доступом, при высоких ударных нагрузках и переменном скоростном режиме. Они обладают способностью удерживаться в зазорах и служат уплотнителем, изолирующим узел от внешней среды.
Для подшипников скольжения эксцентриковых валов, работающих при относительно низких скоростях вращения и высоких нагрузках, требуется смазка с достаточной вязкостью для создания устойчивой масляной пленки. Вязкость подбирается исходя из условий работы конкретного узла.
При наличии значительных ударных нагрузок в смазку вводят твердые добавки графита или дисульфида молибдена, которые обеспечивают противозадирный эффект в режиме граничного трения. Содержание твердых присадок обычно составляет 5-10 процентов.
Эффективная работа системы смазки контролируется по следующим параметрам. Давление масла на входе в подшипник должно составлять 0,2-0,5 мегапаскаль. Температура масла на выходе из подшипника не должна превышать 60-70 градусов для нормальных условий и 80-90 градусов для тяжелонагруженных узлов.
Расход масла через один подшипник эксцентрикового вала горячештамповочного пресса составляет 5-15 литров в минуту в зависимости от размеров. Масло должно регулярно фильтроваться для удаления механических частиц размером более 25 микрометров.
Подшипники скольжения для кривошипных прессов изготавливаются в соответствии с требованиями государственных стандартов, регламентирующих материалы, размеры, допуски и методы контроля.
ГОСТ 28813-90 устанавливает требования к металлическим многослойным материалам для тонкостенных подшипников скольжения. Стандарт определяет химический состав антифрикционных слоев, их минимальную толщину, твердость и методы контроля качества соединения слоев.
ГОСТ ИСО 3548-2002 регламентирует допуски, особенности конструкции и методы контроля тонкостенных вкладышей с буртом и без него. Для вкладышей с внутренним диаметром от 20 до 500 миллиметров установлены поля допусков на наружный диаметр, толщину стенки, высоту выступа и другие параметры.
ГОСТ ИСО 4379-2006 распространяется на втулки из медных сплавов для подшипников скольжения, устанавливая размеры, допуски и технические требования к материалам.
ГОСТ 12.2.113-2006 устанавливает требования безопасности для кривошипных прессов, в том числе требования к ограждению кривошипно-шатунного механизма и кривошипного вала. Одностоечные открытые однокривошипные прессы с эксцентриковым валом должны оборудоваться прочными ограждениями, не допускающими падения частей при поломках.
ГОСТ 6809-89 распространяется на кривошипные горячештамповочные прессы и устанавливает их технические характеристики, параметры точности и нормы жесткости.
Регулярное техническое обслуживание подшипников эксцентриковых валов является критически важным для обеспечения надежной работы пресса и предотвращения аварийных ситуаций.
Ежесменное обслуживание включает контроль давления масла в системе смазки, проверку температуры подшипников, визуальный осмотр на предмет утечек смазки. При работе пресса необходимо прослушивать подшипниковые узлы на отсутствие посторонних шумов, стуков и вибраций.
Еженедельное обслуживание предусматривает проверку уровня масла в баке системы смазки, состояния фильтров, работы маслонасоса и охладителя. Проводится контроль герметичности соединений трубопроводов и отсутствия загрязнений в масле.
Ежемесячное обслуживание включает проверку зазоров в подшипниках, измерение вибрации, анализ проб масла на содержание механических примесей и воды. При необходимости производится регулировка зазоров и замена изношенных элементов.
Основными признаками неисправностей подшипников эксцентриковых валов являются повышенный нагрев подшипникового узла выше допустимых значений, появление стуков и вибраций, снижение давления масла в системе смазки, наличие металлических частиц в масле.
Повышение температуры подшипника может быть вызвано недостаточной подачей смазки, загрязнением масла абразивными частицами, уменьшением зазоров из-за температурных деформаций, заеданием трущихся поверхностей. При обнаружении перегрева необходимо немедленно остановить пресс и провести диагностику.
Появление металлических стуков свидетельствует об увеличенных зазорах в подшипниках вследствие износа, повреждении вкладышей, задирах на рабочих поверхностях. Вибрация может быть вызвана дисбалансом эксцентрикового вала, ослаблением креплений, неравномерным износом вкладышей.
Бронзовые вкладыши подшипников скольжения на горячештамповочных прессах подлежат замене при износе рабочей поверхности более 0,5 миллиметра или при появлении задиров и выкрашивания материала. Средний ресурс вкладышей составляет 8000-12000 часов работы при соблюдении правил эксплуатации.
Масло в системе циркуляционной смазки заменяется после 2000-3000 часов работы или при ухудшении его качественных показателей. Фильтры подлежат замене при загрязнении или после каждой замены масла.
Для предотвращения преждевременного износа подшипников необходимо строго соблюдать режим смазки, поддерживать чистоту масла, не допускать перегрузок пресса выше номинального усилия. Важно обеспечить правильную соосность эксцентрикового вала и равномерное распределение нагрузки на опоры.
При монтаже новых вкладышей необходимо проводить их притирку в течение первых часов работы на пониженных режимах нагрузки. Это обеспечивает формирование оптимального микрорельефа рабочих поверхностей и равномерного контакта по всей длине подшипника.
Для горячештамповочных прессов большой мощности предпочтительны подшипники скольжения с бронзовыми вкладышами. Они обладают высокой ударной прочностью, способны работать при значительных циклических нагрузках и лучше переносят перегрузки. Бронзовые вкладыши из сплавов БрОФ10-1 или БрОФ7-0,2 обеспечивают надежную работу в условиях высоких температур и ударных воздействий, характерных для процесса горячей штамповки.
Роликовая накатка и поверхностная закалка коренных шеек эксцентрикового вала применяются для повышения твердости поверхности до 45-55 единиц по Роквеллу и создания остаточных напряжений сжатия. Это существенно повышает сопротивление усталостному разрушению, износостойкость и долговечность вала. Упрочненная поверхность лучше противостоит ударным нагрузкам и обеспечивает стабильную работу в паре с бронзовыми вкладышами подшипников.
Для крупных прессов наиболее эффективной является жидкая циркуляционная система смазки. Она обеспечивает интенсивное охлаждение трущихся поверхностей, постоянное удаление продуктов износа и поддержание чистоты масла через систему фильтрации. Масло подается под давлением 0,2-0,5 мегапаскаль, что гарантирует создание устойчивой масляной пленки даже в условиях ударных нагрузок. Для прессов малой мощности допускается использование консистентной смазки через пресс-масленки.
Выбор вязкости масла определяется условиями работы подшипника. Для эксцентриковых валов, работающих при относительно низких скоростях вращения и высоких нагрузках, требуется масло достаточной вязкости для создания устойчивой масляной пленки. При наличии ударных нагрузок высокая вязкость предотвращает разрыв масляной пленки и обеспечивает демпфирование ударов. Низковязкие масла при таких условиях быстро выдавливаются из зоны контакта, что приводит к граничному трению и интенсивному износу.
Замена бронзовых вкладышей необходима при износе рабочей поверхности более 0,5 миллиметра, появлении задиров, выкрашивания или трещин на антифрикционном слое, увеличении рабочих зазоров выше допустимых значений. Признаками критического износа являются повышенный шум и вибрация при работе пресса, перегрев подшипникового узла, наличие крупных металлических частиц в масле. Регулярный контроль состояния вкладышей при плановых остановках позволяет своевременно выявить необходимость замены до возникновения аварийной ситуации.
Разъемные подшипники скольжения позволяют проводить осмотр, замер зазоров и замену вкладышей без демонтажа эксцентрикового вала из станины пресса. Это существенно сокращает время простоя оборудования при техническом обслуживании и ремонте. Кроме того, разъемная конструкция обеспечивает возможность регулировки зазоров путем совместной обработки постелей вкладышей, что важно для восстановления точности узла после длительной эксплуатации.
Основными контролируемыми параметрами являются давление масла на входе в подшипник, которое должно составлять 0,2-0,5 мегапаскаль, температура масла на выходе из подшипника, не превышающая 60-70 градусов в нормальных условиях, вязкость масла при рабочей температуре, содержание механических примесей не более 0,01 процента по массе, отсутствие воды. Регулярный анализ масла позволяет своевременно выявить ухудшение его качества и провести замену до возникновения повреждений подшипников.
На одностоечных прессах эксцентриковый вал имеет консольное расположение с опорными подшипниками по одну сторону шатуна. Такая конструкция позволяет использовать неразъемные бронзовые втулки, которые устанавливаются в стаканы станины и обеспечивают высокую жесткость опорного узла. Неразъемная конструкция проще в изготовлении и обладает повышенной прочностью, что важно для восприятия изгибающих моментов при консольной схеме нагружения. Замена втулок производится путем их запрессовки и выпрессовки из посадочных мест.
Ежесменно проводится контроль давления и температуры масла, прослушивание подшипников на отсутствие посторонних шумов. Еженедельно проверяется уровень масла, состояние фильтров, работа маслонасоса и охладителя. Ежемесячно выполняется измерение зазоров в подшипниках, проверка вибрации, анализ проб масла. Каждые 2000-3000 часов работы производится замена масла и фильтров. Капитальное обслуживание с заменой изношенных вкладышей проводится после 8000-12000 часов работы или по результатам диагностики состояния узла.
Твердые смазочные добавки графита или дисульфида молибдена обеспечивают противозадирную защиту в режиме граничного трения, который возникает при пуске, остановке и особенно при ударных нагрузках. Кристаллические вещества слоистой структуры создают на поверхностях трения защитный слой, предотвращающий непосредственный контакт металла с металлом. Это особенно важно для подшипников эксцентриковых валов, работающих в условиях ударного нагружения, когда масляная пленка может временно разрушаться. Содержание твердых присадок обычно составляет 5-10 процентов от массы смазки.
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
Подшипники эксцентриковых валов кривошипных прессов являются критически важными элементами конструкции, определяющими надежность и долговечность оборудования. Правильный выбор типа подшипников, материалов вкладышей, системы смазки и соблюдение требований технического обслуживания обеспечивают стабильную работу пресса в течение всего срока эксплуатации.
Для горячештамповочных прессов и тяжелонагруженного оборудования предпочтительно применение подшипников скольжения с бронзовыми вкладышами, обладающими высокой ударной прочностью. Жидкая циркуляционная система смазки обеспечивает необходимое охлаждение и защиту трущихся поверхностей в экстремальных условиях работы.
Регулярная диагностика состояния подшипников, контроль параметров смазки и своевременное проведение профилактических мероприятий позволяют избежать аварийных ситуаций и обеспечить максимальный ресурс узла.
Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Информация предназначена для технических специалистов и не является руководством по эксплуатации или ремонту оборудования. Все работы с промышленным оборудованием должны выполняться квалифицированным персоналом в соответствии с требованиями технической документации производителя и действующими нормативными документами. Автор не несет ответственности за любые последствия, которые могут возникнуть в результате использования информации, представленной в статье.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.