Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Климатические камеры Weiss Technik, Binder и Votsch (Votsch Industrietechnik) -- основной инструмент для имитации температурных и климатических воздействий на изделия в лабораториях, на производствах и в центрах испытаний. Диапазон рабочих температур этих камер составляет от -70 до +180 градусов C, а с контролем влажности -- от +10 до +95 градусов C при относительной влажности 10-98% RH.
В каждой климатической камере работают десятки подшипников: в вентиляторах системы рециркуляции воздуха, в компрессорах холодильного контура, в приводах заслонок и вспомогательных механизмах. Именно подшипники определяют надёжность и ресурс узлов в экстремальных условиях -- при резких перепадах температур, длительном воздействии мороза или жары, при повышенной влажности.
Данная статья посвящена типам подшипников, применяемых в климатических камерах ведущих производителей, требованиям к смазочным материалам, особенностям эксплуатации при высоких и низких температурах, а также методам диагностики и замены.
Серия WT -- температурные испытательные камеры (без контроля влажности). Серия WK -- климатические камеры с контролем температуры и влажности. Обе серии доступны в третьем поколении (WT3, WK3) с системами управления S!MCON или WEBSeason. Рабочее пространство -- от 34 до 2200 литров. Данные приведены по техническим брошюрам Weiss Technik и даташитам конкретных моделей.
Серия MK -- динамические климатические камеры для быстрых температурных изменений. Серия MKF -- аналогичная, но с контролем влажности. Все модели оснащены запатентованной технологией APT.line (предварительный нагрев воздуха в нагревательной камере перед подачей в рабочее пространство), обеспечивающей высокую однородность условий. Данные по официальному сайту Binder.
Votsch Industrietechnik входит в группу Weiss Technik. Серия VT -- температурные камеры, серия VC -- климатические (с контролем влажности). Камеры третьего поколения VT3/VC3 выпускаются в объёмах от 190 до 1540 литров. Настольные мини-модели (VT 7004, 37 л) расширяют линейку в сторону компактных решений. Серия VCS предназначена для стресс-скрининга. Модели VTS 7033 и VTS 7018 обеспечивают диапазон от -70 до +180 градусов C со скоростями изменения температуры до 7,5 К/мин (нагрев и охлаждение). Данные по даташитам VTS 7033 и руководству VT3/VC3.
Вентилятор рециркуляции -- центральный элемент обеспечения однородности температуры в рабочем пространстве камеры. Он непрерывно прокачивает воздух через нагреватель и/или испаритель, обеспечивая заданную скорость изменения температуры и пространственную однородность (по IEC 60068-3-5). Вал вентилятора проходит через стенку рабочего пространства, и подшипники оказываются в зоне воздействия экстремальных температур -- от -70 до +180 градусов C.
В вентиляторах климатических камер преимущественно применяются радиальные шариковые однорядные подшипники (deep groove ball bearings) серий 6200, 6300 и 6000 по ISO 15 (ГОСТ 8338-2022). Выбор обусловлен их способностью воспринимать радиальные и умеренные осевые нагрузки, малым коэффициентом трения, широким диапазоном доступных специальных исполнений.
Подшипники вентиляторов рециркуляции работают в условиях, не характерных для типового оборудования: циклическое изменение температуры с высокими скоростями (до 7-11 К/мин), длительное воздействие крайних температур (-70 или +180 градусов C), повышенная влажность (до 98% RH в климатических камерах). При низких температурах основная проблема -- загустевание смазки и рост пускового момента. При высоких -- деградация смазки, испарение базового масла и термическое расширение деталей подшипника.
Холодильная система климатической камеры -- одноступенчатая (минимальная температура до -40 градусов C) или каскадная двухступенчатая (до -70 градусов C). Применяются полугерметичные и спиральные (scroll) компрессоры Copeland (Emerson/Copeland) и Bitzer.
В компрессорах холодильных установок климатических камер применяются следующие типы подшипников (согласно каталогу NSK E1279 для компрессоров):
Радиально-упорные шариковые подшипники -- воспринимают комбинированные радиальные и осевые нагрузки, характерные для винтовых и спиральных компрессоров. Применяются с углом контакта 40 градусов для высоких осевых нагрузок. NSK рекомендует подшипники серий HPS (High Performance Standard) для холодильных компрессоров. Однорядные радиально-упорные подшипники ASAHI также применяются в компрессорах с повышенными осевыми нагрузками.
Радиальные шариковые подшипники -- используются в качестве опорных подшипников вала в поршневых и спиральных компрессорах.
Цилиндрические роликовые подшипники -- в крупных винтовых компрессорах (Bitzer) для восприятия тяжёлых радиальных нагрузок. Согласно SKF, применяются подшипники конструкции EC с логарифмическим профилем роликов для снижения влияния несоосности.
Подшипники компрессора работают в среде хладагента (R-404A, R-23, R-452A) и холодильного масла (полиэфирное POE или полиалкиленгликолевое PAG). Хладагент снижает вязкость масла (эффект oil dilution) и может вызывать вымывание смазки. Сепаратор подшипника должен быть химически стойким к хладагенту. Рабочая температура подшипников компрессора -- от -20 до +120 градусов C.
При работе камеры при +150...+180 градусов C подшипники вентилятора оказываются в зоне максимальной температуры. Стандартная смазка на минеральной основе с литиевым загустителем сохраняет работоспособность при температуре подшипника до +80...+100 градусов C. Выше этого порога необходимы специализированные смазки. Данные по смазкам -- из технических описаний SKF и Dow/Molykote.
При температурах выше +100...+120 градусов C стандартные уплотнения из нитрильной резины (NBR), применяемые в подшипниках типа 2RS, теряют эластичность. Рекомендуется применение подшипников с уплотнениями из фторкаучука (FKM/Viton, работоспособность до +200 градусов C) или подшипников открытого типа с внешними лабиринтными уплотнениями. Сепаратор из полиамида PA66+GF (предельная температура +120 градусов C) заменяется на латунный массивный или стальной штампованный.
Радиальный внутренний зазор подшипника при высокой температуре увеличивается за счёт теплового расширения. Для компенсации применяют подшипники с увеличенным зазором группы C3 или C4 (по ГОСТ 24810-2013 / ISO 5753). Это предотвращает заклинивание при нагреве.
При работе камеры в режиме охлаждения до -40...-70 градусов C основная проблема -- загустевание смазки. Вязкость стандартного минерального масла при -40 градусов C возрастает настолько, что пусковой момент подшипника может превысить крутящий момент электродвигателя вентилятора. При -70 градусов C минеральные масла практически утрачивают текучесть.
Для подшипников, работающих при температурах до -50 градусов C, применяются полностью синтетические смазки на основе полиальфаолефина (PAO) с литиевым загустителем. Эталонный пример -- SKF LGLT 2: полностью синтетическая смазка на PAO, рабочий диапазон от -50 до +110 градусов C, вязкость базового масла 18 мм2/с при +40 градусов C и 4,5 мм2/с при +100 градусов C, загуститель -- литиевое мыло, класс NLGI 2, температура каплепадения свыше +180 градусов C. Подходит для высокоскоростных подшипников (n*dm до 1 600 000). Данные по техническому описанию SKF.
При переходе камеры из режима охлаждения в режим нагрева на деталях подшипника образуется конденсат. Если смазка не обладает достаточными антикоррозионными свойствами, влага вызывает питтинговую коррозию дорожек качения и тел качения, резко сокращая ресурс. Смазка для климатических камер должна иметь показатель коррозионной защиты SKF Emcor не хуже 0-1 (по ISO 11007) и водостойкость не хуже 1 по DIN 51807/1. Для SKF LGLT 2 показатель Emcor составляет 0, водостойкость -- 1 max (по DIN 51807/1 при +90 градусов C).
Выбор единой смазки для подшипника, работающего во всём диапазоне температур камеры (от -70 до +180 градусов C), -- компромиссная задача. Ни одна смазка не перекрывает этот диапазон полностью без потери свойств. На практике применяются два подхода:
Первый -- конструктивное размещение подшипника вентилятора за пределами рабочего пространства (в зоне с умеренной температурой), с передачей вращения через удлинённый вал и уплотнение. В этом случае подшипник работает при +20...+60 градусов C и не требует специальной смазки.
Второй -- установка подшипника в зоне экстремальных температур со специализированной смазкой. В камерах с диапазоном -40...+180 градусов C (Binder MK) может применяться полимочевинная смазка на минеральном масле (диапазон -40...+150 градусов C, например SKF LGHP 2) или силиконовая смазка для верхней границы. В камерах с диапазоном -70...+180 градусов C (Weiss WT, Votsch VTS) -- конструктивное вынесение подшипника из крайних зон или применение силиконовых смазок.
Основные причины выхода из строя подшипников вентилятора рециркуляции в климатических камерах:
Деградация смазки при высокой температуре -- высыхание базового масла, коксование, потеря несущей способности смазочной плёнки. Проявляется повышением шума, вибрации и нагрева подшипника. Характерно для камер, длительно работающих при +150...+180 градусов C.
Загустевание смазки при низкой температуре -- избыточный пусковой момент, проскальзывание тел качения, ложное бринеллирование (false brinelling -- вмятины на дорожках от вибрации при неподвижном подшипнике с загустевшей смазкой). Характерно для камер с минимальной температурой -60...-70 градусов C.
Коррозия от конденсата -- питтинг дорожек качения и тел качения при циклическом переходе через точку росы. Особенно критично для климатических камер с контролем влажности (Weiss WK, Binder MKF, Votsch VC).
Причины: недостаточная вязкость масла при разбавлении хладагентом (oil dilution); загрязнение масла продуктами износа и влагой; перегрузка при аварийных режимах (жидкостной удар -- liquid slugging). Диагностика -- по анализу вибрации, токам электродвигателя компрессора и результатам анализа масла на содержание продуктов износа.
Регламент обслуживания подшипниковых узлов зависит от интенсивности эксплуатации и температурного режима. Вентиляторы рециркуляции в камерах, работающих в круглосуточном режиме термоциклирования, требуют контроля состояния подшипников и замены по мере износа. Компрессоры обслуживаются согласно регламенту производителя компрессора.
Повышенный уровень шума вентилятора; нестабильность температуры в рабочем пространстве (нарушение циркуляции воздуха); вибрация корпуса камеры; увеличение токов электродвигателя вентилятора при пуске в холодном состоянии; ухудшение скорости изменения температуры по сравнению с паспортными данными.
При замене подшипника вентилятора необходимо: использовать подшипник того же типоразмера и класса точности; применить смазку, рекомендованную производителем камеры или эквивалентную по температурному диапазону и химической совместимости; убедиться в правильности группы радиального зазора (C3 для высокотемпературных камер по ГОСТ 24810-2013); проверить состояние вала и посадочных поверхностей корпусов подшипников; не допускать перезаполнения смазкой (заполнение 30-50% свободного пространства подшипника во избежание перегрева от чрезмерного перемешивания).
Климатические камеры и их компоненты должны соответствовать ряду стандартов:
Компания Иннер Инжиниринг предлагает подшипники, смазки и комплектующие для климатических камер и промышленного оборудования:
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационно-справочный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые прямые или косвенные убытки, повреждения оборудования, травмы или иной ущерб, возникший в результате использования представленной информации. Технические данные приведены на основе открытых источников и документации производителей и могут быть изменены без предварительного уведомления. Для принятия инженерных решений следует обращаться к актуальной документации производителей и привлекать квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.