Содержание статьи
- Конструкция и назначение ленточного конвейера дорожной фрезы
- Подшипники приводных и натяжных барабанов
- Роликоопоры ленточного транспортера
- Условия работы подшипников с абразивным материалом
- Защита подшипников от пыли и загрязнений
- Типы уплотнений подшипниковых узлов
- Смазка подшипников конвейера
- Требования к подшипникам по ГОСТ
- Часто задаваемые вопросы
Конструкция и назначение ленточного конвейера дорожной фрезы
Холодная дорожная фреза представляет собой самоходную дорожно-строительную машину, предназначенную для послойного удаления асфальтобетонных и цементобетонных покрытий методом холодного фрезерования. Центральным элементом рабочего процесса является ленточный конвейер, который обеспечивает транспортировку измельченного материала от фрезерного барабана в кузов сопровождающего самосвала.
Ленточный транспортер дорожной фрезы располагается в задней части машины под углом, обеспечивающим эффективную разгрузку. Современные модели оснащаются конвейерами длиной от 6 до 8,5 метров с регулируемой скоростью подачи и возможностью поворота для удобства загрузки. Система погрузки включает лопаточный механизм для подачи фрезерата на ленту и собственно ленточный транспортер с подшипниковыми узлами.
Подшипники приводных и натяжных барабанов
Приводной барабан ленточного конвейера является ключевым узлом, передающим тяговое усилие конвейерной ленте. Конструктивно он состоит из цилиндрической обечайки, сваренной с торцевыми дисками, и вала с посадочными местами для подшипников. Барабаны конвейеров дорожных фрез работают в условиях высоких радиальных нагрузок при умеренных скоростях вращения.
Типы подшипников для барабанов
Для установки в приводных и натяжных барабанах применяются преимущественно сферические двухрядные радиальные роликовые подшипники по ГОСТ 5721-2022. Эти подшипники обладают следующими преимуществами:
| Характеристика | Значение | Преимущество для конвейера |
|---|---|---|
| Высокая радиальная грузоподъемность | В 1,5-2 раза выше шариковых | Выдерживают нагрузки от массы материала и натяжения ленты |
| Компенсация перекоса вала | До 2-3 градусов | Работа при монтажных погрешностях и деформациях рамы |
| Восприятие осевых нагрузок | До 25 процентов радиальной | Компенсация бокового схода ленты |
| Стойкость к вибрации | Высокая | Работа при динамических нагрузках от фрезерования |
Приводные барабаны конвейеров для фрез с шириной ленты 600-800 мм обычно комплектуются подшипниками с внутренним диаметром 60-85 мм. Подшипники устанавливаются в разборные корпуса, закрепленные на раме конвейера, что обеспечивает удобство обслуживания.
Особенности монтажа барабанных подшипников
Подшипники приводных барабанов устанавливаются с натягом на шейках вала. Посадка внутреннего кольца выполняется по полям допусков k6 или m6 в зависимости от условий нагружения. Наружное кольцо устанавливается в корпус с зазором для обеспечения температурных расширений и компенсации перекосов.
Роликоопоры ленточного транспортера
Роликоопоры обеспечивают поддержание конвейерной ленты и придание ей желобчатой формы. В конвейерах дорожных фрез применяются верхние желобчатые роликоопоры для рабочей ветви и нижние плоские для холостой ветви. Согласно ГОСТ 22645-77, роликоопоры классифицируются по типу исполнения и диаметру роликов.
Конструкция роликоопор
Стандартная верхняя желобчатая роликоопора включает три ролика: центральный и два боковых, установленных под углом 20-35 градусов к горизонтали. Каждый ролик представляет собой сборочную единицу, состоящую из:
- Стальной трубы обечайки диаметром 89, 108 или 133 мм
- Оси или вала
- Двух радиальных шариковых подшипников
- Штампованных корпусов подшипников
- Уплотнительных элементов
- Торцевых крышек или лабиринтных уплотнений
| Ширина ленты, мм | Типоразмер роликоопоры | Диаметр ролика, мм | Шаг установки, м |
|---|---|---|---|
| 500 | ЖГ50-108-20 | 108 | 1,0-1,2 |
| 650 | ЖГ65-108-20 | 108 | 1,2-1,4 |
| 800 | ЖГ80-108-30 | 108 | 1,2-1,5 |
| 1000 | ЖГ100-133-30 | 133 | 1,4-1,6 |
Подшипники роликов
В роликах конвейеров применяются однорядные радиальные шариковые подшипники закрытого типа с защитными шайбами или уплотнениями. Наиболее распространены подшипники серий 6200 и 6300 с резинометаллическими уплотнениями типа 2RS. Подшипники поставляются с заводской закладкой смазки Литол-24 на весь срок службы.
Корпуса подшипников роликов изготавливаются штампованными из листовой стали толщиной 2-3 мм. Штампованная конструкция обеспечивает меньшую массу по сравнению с литыми корпусами, что снижает момент инерции при пуске конвейера и уменьшает нагрузку на ленту.
Условия работы подшипников с абразивным материалом
Фрезерованный асфальтобетон представляет собой высокоабразивную среду, содержащую твердые минеральные частицы с размером от микрометров до десятков миллиметров. Кварцевый песок и каменная крошка обладают высокой твердостью и создают абразивный износ металлических поверхностей.
Механизмы абразивного воздействия
Абразивные частицы проникают в подшипниковые узлы различными путями:
- Через неплотности уплотнений при движении конвейерной ленты
- С потоком транспортируемого материала при просыпании
- С пылью, образующейся при фрезеровании
- При обслуживании и ремонте в полевых условиях
Попадание абразивных частиц в смазку приводит к резкому ускорению износа. Исследования показывают, что наличие 1 процента пыли увеличивает скорость износа подшипников в 3-5 раз. При содержании 2 процентов абразивных частиц интенсивность износа возрастает в 20-30 раз. Наиболее опасны частицы размером 5-50 микрометров, которые проникают в рабочие зазоры и вызывают абразивный износ дорожек качения и тел качения.
При эффективной защите от пыли срок службы подшипников в условиях транспортировки фрезерата составляет 60-80 процентов от расчетного ресурса для чистых условий. Без надлежащей защиты ресурс снижается до 5-15 процентов от номинального, что требует частых замен и увеличивает затраты на обслуживание.
Дополнительные эксплуатационные факторы
Помимо абразива, на подшипники конвейера воздействуют следующие факторы:
| Фактор | Характеристика | Влияние на подшипники |
|---|---|---|
| Вибрация | От работы фрезерного барабана | Ускоренный износ сепаратора, выкрашивание дорожек |
| Ударные нагрузки | При загрузке крупных кусков | Появление вмятин на дорожках качения |
| Температурные колебания | От минус 20 до плюс 40 градусов | Изменение вязкости смазки, термические деформации |
| Влага | Атмосферные осадки, влажность материала | Коррозия, вымывание смазки |
Защита подшипников от пыли и загрязнений
Эффективная защита подшипников от проникновения абразивных частиц является критически важным фактором обеспечения надежности конвейера дорожной фрезы. Система защиты должна предотвращать попадание пыли и сохранять смазку внутри подшипникового узла в течение всего межремонтного периода.
Встроенные уплотнения подшипников
Современные подшипники для конвейерного оборудования комплектуются встроенными уплотнениями, которые устанавливаются производителем при сборке. Для условий работы с абразивными материалами применяются следующие типы уплотнений:
| Тип уплотнения | Конструкция | Степень защиты | Применение |
|---|---|---|---|
| Металлические шайбы Z | Штампованная стальная шайба | Минимальная | Роликоопоры в чистых условиях |
| Контактные резиновые 2RS | Резиновая манжета с контактом | Высокая | Роликоопоры при транспортировке абразивов |
| Бесконтактные 2RZ | Резиновая манжета без контакта | Средняя | Высокоскоростные узлы |
| Лабиринтные | Многоступенчатый лабиринт | Очень высокая | Барабаны в экстремальных условиях |
Контактные резинометаллические уплотнения типа 2RS обеспечивают наиболее эффективную защиту от проникновения пыли и влаги. Резиновая манжета, армированная штампованным стальным кольцом, плотно прилегает к внутреннему кольцу подшипника, создавая герметичный барьер. Такие уплотнения способны работать в условиях высокой концентрации пыли, однако создают дополнительное трение, снижающее максимально допустимую скорость вращения на 20-30 процентов.
Наружные уплотнительные системы
Для корпусных подшипников барабанов применяются дополнительные наружные уплотнения, обеспечивающие многоступенчатую защиту. Наиболее эффективными являются:
- Войлочные кольца: устанавливаются в корпусе подшипника между крышкой и валом, задерживают крупные частицы, работают при скоростях до 4 метров в секунду и температурах до 90 градусов
- Манжетные уплотнения: армированные манжеты по ГОСТ 8752-79 с браслетной пружиной обеспечивают плотный контакт с валом и надежное удержание смазки
- Торцевые лабиринтные уплотнения: создают систему кольцевых каналов, в которых абразивные частицы теряют кинетическую энергию и оседают
Типы уплотнений подшипниковых узлов
Выбор типа уплотнения определяется условиями эксплуатации конкретного узла конвейера. Для подшипников роликов, работающих при умеренных скоростях и высокой запыленности, применяются контактные уплотнения. Для барабанов с более высокими скоростями используются комбинированные схемы защиты.
Специальные уплотнения для тяжелых условий
При эксплуатации дорожных фрез в особо сложных условиях применяются специализированные уплотнительные системы. Таконитовые уплотнения, разработанные для горнодобывающей промышленности, обеспечивают максимальную защиту от проникновения абразивной пыли во влажных средах.
Конструкция таконитового уплотнения включает несколько уровней защиты: наружный дефлектор для отвода крупных частиц, систему лабиринтных каналов для задержания пыли, внутреннее контактное уплотнение для окончательной герметизации. Такие системы применяются на конвейерах шкивов, ковшовых элеваторов и другого оборудования, работающего с высокоабразивными материалами.
Корпусные подшипники с интегрированной защитой
Корпусные подшипники в разборных корпусах позволяют легко интегрировать дополнительные системы защиты. Для барабанов конвейеров дорожных фрез могут применяться самоустанавливающиеся подшипники в корпусах типа SNL с уплотнениями V-ring или таконитовыми уплотнениями. Такая конструкция упрощает обслуживание и позволяет заменять подшипники без разборки всего узла.
Смазка подшипников конвейера
Правильный выбор смазочного материала критически важен для обеспечения длительного срока службы подшипников в условиях работы с абразивными материалами. Смазка должна не только снижать трение и износ, но и обеспечивать защиту от коррозии и вымывания влагой.
Требования к смазочным материалам
Для подшипников конвейеров дорожных фрез применяются пластичные смазки, соответствующие следующим требованиям:
| Характеристика | Требование | Обоснование |
|---|---|---|
| Рабочий диапазон температур | от минус 40 до плюс 120 градусов | Всесезонная эксплуатация техники |
| Водостойкость | Не более 1 процента потери массы | Работа при атмосферных осадках |
| Механическая стабильность | Не более 20 единиц пенетрации | Сохранение консистенции при вибрации |
| Противоизносные свойства | Высокие | Работа в условиях абразивного износа |
Рекомендуемые смазочные материалы
Для подшипников конвейеров согласно техническим условиям применяется пластичная смазка Литол-24 по ГОСТ 21150-87. Это многоцелевая литиевая смазка с хорошими противоизносными и антикоррозионными свойствами, широким температурным диапазоном применения от минус 40 до плюс 120 градусов (кратковременно до 130 градусов) и высокой механической стабильностью.
Смазка закладывается в подшипниковые узлы при сборке и заполняет не более одной трети свободного пространства корпуса. Избыточное количество смазки приводит к повышению рабочей температуры из-за чрезмерного перемешивания. Интервал пересмазывания определяется условиями эксплуатации и составляет от 500 до 1500 моточасов работы.
Требования к подшипникам по ГОСТ
Подшипники для конвейерного оборудования должны соответствовать требованиям государственных стандартов, определяющих их конструкцию, размеры, технические характеристики и методы контроля качества.
Основные стандарты
| ГОСТ | Наименование | Область применения |
|---|---|---|
| ГОСТ 520-2011 | Подшипники качения. Общие технические условия | Общие требования ко всем типам подшипников |
| ГОСТ 5721-2022 | Подшипники роликовые сферические двухрядные с асимметричными роликами | Подшипники барабанов конвейеров |
| ГОСТ 7242-81 | Подшипники шариковые радиальные однорядные с защитными шайбами | Подшипники роликоопор |
| ГОСТ 22645-77 | Конвейеры ленточные. Роликоопоры | Требования к роликоопорам конвейеров |
| ГОСТ 22646-77 | Конвейеры ленточные. Ролики | Требования к роликам конвейеров |
| ГОСТ 21150-87 | Смазка Литол-24 | Пластичная смазка для подшипников |
| ГОСТ 8752-79 | Манжеты армированные | Уплотнительные элементы подшипниковых узлов |
Классы точности и зазоры
Для подшипников барабанов конвейеров применяется класс точности 0 (нормальный) по ГОСТ 520-2011. Этот класс обеспечивает достаточную точность вращения при умеренных скоростях и нагрузках, характерных для конвейерного оборудования. Подшипники роликов могут изготавливаться по классу точности 6, что допустимо для неответственных узлов.
Радиальный зазор в подшипниках выбирается в зависимости от условий монтажа и эксплуатации. Для барабанных подшипников с посадкой внутреннего кольца с натягом рекомендуется увеличенный зазор группы C3 или C4, компенсирующий уменьшение зазора при запрессовке. Для роликов с подшипниками закрытого типа применяется нормальный зазор CN.
Часто задаваемые вопросы
В приводных и натяжных барабанах преимущественно применяются сферические двухрядные радиальные роликовые подшипники по ГОСТ 5721-2022. Эти подшипники обеспечивают высокую радиальную грузоподъемность, способны компенсировать перекосы вала до 2-3 градусов и воспринимать умеренные осевые нагрузки. Типичные типоразмеры для барабанов конвейеров дорожных фрез - подшипники с внутренним диаметром от 60 до 85 мм, устанавливаемые в разборные корпуса на раме конвейера.
Фрезерованный асфальтобетон представляет собой высокоабразивную смесь, содержащую кварцевый песок, каменную крошку и битумные частицы с фракцией от 0 до 40 мм. Кварц обладает высокой твердостью и при проникновении в подшипниковые узлы вызывает интенсивный абразивный износ дорожек качения и тел качения. Исследования показывают, что наличие всего 1 процента абразивной пыли в смазке увеличивает скорость износа подшипников в 3-5 раз, а при концентрации 2 процентов износ ускоряется в 20-30 раз. Наиболее опасны частицы размером 5-50 микрометров, проникающие в рабочие зазоры.
Для роликов конвейера наиболее эффективны подшипники закрытого типа с контактными резинометаллическими уплотнениями 2RS. Резиновая манжета, армированная стальным кольцом, плотно прилегает к внутреннему кольцу и надежно предотвращает попадание пыли и влаги. Для барабанов применяются многоступенчатые системы защиты: встроенные уплотнения подшипника, торцевые лабиринтные уплотнения корпуса и дополнительные манжеты или войлочные кольца. В особо тяжелых условиях используются специализированные таконитовые уплотнения, разработанные для горнодобывающей промышленности.
Согласно техническим условиям и требованиям стандартов, для подшипников конвейерного оборудования применяется пластичная смазка Литол-24 по ГОСТ 21150-87. Эта многоцелевая литиевая смазка обладает широким температурным диапазоном применения от минус 40 до плюс 120 градусов (кратковременно до 130 градусов), высокой механической стабильностью и хорошими противоизносными свойствами. Смазка закладывается при сборке в количестве не более одной трети свободного пространства подшипникового корпуса. Для подшипников роликов с уплотнениями 2RS пересмазывание не требуется, так как они поставляются с заводской закладкой смазки на весь срок службы.
Роликоопоры - это металлические конструкции с установленными на них роликами, предназначенные для поддержания конвейерной ленты и придания ей желобчатой формы. В ленточных конвейерах дорожных фрез применяются верхние желобчатые роликоопоры с тремя роликами (центральным и двумя боковыми под углом 20-35 градусов) для рабочей ветви и нижние плоские роликоопоры для холостой ветви. Роликоопоры устанавливаются по длине конвейера с шагом 1,0-1,6 метра и обеспечивают правильное положение ленты, равномерное распределение нагрузки и предотвращение бокового схода. Каждый ролик содержит подшипниковый узел, требующий защиты от абразивной пыли.
Периодичность обслуживания зависит от типа подшипников и условий эксплуатации. Роликовые подшипники с уплотнениями 2RS и заводской закладкой смазки являются необслуживаемыми и работают до износа, после чего заменяются вместе с роликом. Подшипники барабанов в разборных корпусах требуют проверки состояния смазки каждые 500 моточасов работы. При обнаружении загрязнений, воды или признаков деградации смазки производится пересмазывание. В нормальных условиях интервал пересмазывания составляет 1000-1500 моточасов. При работе в условиях повышенной запыленности или влажности периодичность обслуживания сокращается в 1,5-2 раза. Замена подшипников производится при появлении увеличенного люфта, шума, вибрации или повышения температуры.
Сферические роликовые подшипники оптимально подходят для барабанов конвейеров благодаря своим конструктивным особенностям. Двухрядная конструкция с асимметричными роликами обеспечивает высокую радиальную грузоподъемность, необходимую для восприятия нагрузок от массы транспортируемого материала и натяжения ленты. Сферическая форма дорожки качения наружного кольца позволяет компенсировать неточности монтажа и деформации рамы конвейера, возникающие при работе дорожной фрезы. Подшипники способны работать при перекосах вала до 2-3 градусов без снижения ресурса. Они также воспринимают осевые нагрузки до 25 процентов от радиальной, что важно при боковом сходе ленты или неравномерной загрузке.
Таконитовые уплотнения - это специализированная система защиты подшипников, разработанная для работы в экстремальных условиях с высокоабразивной пылью и влагой. Название происходит от типа железной руды (таконита), добываемой в США и обладающей высокой абразивностью. Уплотнение представляет собой многоступенчатую систему, включающую наружный дефлектор для отвода крупных частиц, лабиринтные каналы для задержания пыли и внутреннее контактное уплотнение. Такие уплотнения применяются в корпусных подшипниках барабанов конвейеров, работающих в особо сложных условиях горнодобывающей, металлургической и цементной промышленности. Для дорожных фрез таконитовые уплотнения могут применяться при работе в условиях повышенной запыленности и влажности.
Монтаж подшипников барабанов конвейера требует строгого соблюдения технологии. Внутреннее кольцо подшипника устанавливается на шейку вала с натягом по полям допусков k6 или m6 методом горячей посадки или с применением масляного напора. Наружное кольцо монтируется в корпус с зазором для компенсации температурных расширений. Перед установкой необходимо проверить чистоту посадочных поверхностей и отсутствие заусенцев. Подшипники нагреваются до температуры 80-100 градусов в масляной ванне или индукционным нагревателем. Применение открытого пламени недопустимо. После монтажа проверяется осевой зазор подшипника, который должен составлять 0,1-0,3 мм. Затем устанавливаются уплотнения, производится закладка смазки и монтаж крышек корпуса.
Необходимость замены подшипников роликов определяется по следующим признакам: появление повышенного шума при вращении ролика, заметное увеличение радиального люфта, затрудненное вращение или заклинивание ролика, повышенная вибрация конвейерной ленты в зоне данного ролика, видимые повреждения уплотнений или корпуса подшипника, повышенная температура ролика при работе. При обнаружении любого из этих признаков ролик подлежит замене. Профилактический осмотр роликов рекомендуется проводить каждые 100-200 моточасов работы. Неисправные ролики создают дополнительную нагрузку на ленту и могут привести к ее повреждению или сходу с конвейера. В условиях работы с абразивными материалами срок службы роликов составляет от 3000 до 8000 моточасов в зависимости от качества уплотнений.
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Материал предназначен для технических специалистов в области эксплуатации и обслуживания конвейерного оборудования дорожно-строительной техники. Информация представлена на основе технических стандартов, нормативной документации и технической литературы.
Автор не несет ответственности за любые последствия, возникшие в результате применения информации, изложенной в статье. Все работы по монтажу, обслуживанию и ремонту подшипниковых узлов должны выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением требований техники безопасности, правил эксплуатации оборудования и действующих нормативных документов. Перед принятием технических решений рекомендуется консультация с производителем оборудования и изучение актуальной технической документации.
Источники
- ГОСТ 520-2011 "Подшипники качения. Общие технические условия"
- ГОСТ 5721-2022 "Подшипники качения. Подшипники роликовые сферические двухрядные с асимметричными роликами. Общие технические требования"
- ГОСТ 7242-81 "Подшипники шариковые радиальные однорядные с защитными шайбами. Технические условия"
- ГОСТ 22645-77 "Конвейеры ленточные. Роликоопоры. Типы и основные размеры"
- ГОСТ 22646-77 "Конвейеры ленточные. Ролики. Типы и основные размеры"
- ГОСТ 22647-77 "Конвейеры ленточные. Общие технические условия"
- ГОСТ 21150-87 "Смазки пластичные. Смазка Литол-24. Технические условия"
- ГОСТ 8752-79 "Манжеты уплотнительные резиновые армированные для валов. Конструкция и размеры"
- ГОСТ 18854-94 "Подшипники качения. Статическая грузоподъемность"
- ГОСТ 18855-94 "Подшипники качения. Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс"
- ГОСТ 31556-2012 "Машины для холодного фрезерования дорожных покрытий. Общие технические требования"
- Проектирование конвейерных установок: учебное пособие для вузов. Санкт-Петербург: Профессия, 2008
- Подшипники качения: справочник-каталог. Москва: Машиностроение, 2003
- Техническая документация производителей дорожных фрез: Wirtgen, BOMAG, Caterpillar
- Справочник по триботехнике. Том 2. Смазочные материалы. Москва: Машиностроение, 1990
