Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Промышленные редукторы являются ключевыми элементами приводных систем конвейеров, смесителей, мешалок, упаковочных машин и другого технологического оборудования. Производители SEW-Eurodrive, Nord Drivesystems и Bonfiglioli предлагают широкие линейки цилиндрических, конических, червячных и планетарных редукторов, в которых подшипниковые узлы определяют ресурс, нагрузочную способность и надежность всей приводной системы.
Основные нагрузки на подшипники редуктора формируются из радиальных сил (от зацепления зубчатых колес и консольных нагрузок на выходном валу) и осевых сил (от косозубого и конического зацепления). Правильный подбор типа подшипников, их монтажной схемы и системы смазки напрямую определяет межремонтный интервал и допустимые внешние нагрузки на валы редуктора.
В промышленных редукторах используются преимущественно два типа подшипников качения: радиальные шариковые (deep groove ball bearings) и конические роликовые (tapered roller bearings). Выбор типа определяется характером и величиной нагрузок на конкретном валу.
Входной вал редуктора вращается с частотой двигателя (как правило, 1400-2900 об/мин для асинхронных электродвигателей с 2-4 полюсами). Нагрузки на подшипники входного вала относительно умеренные, поскольку крутящий момент минимален (до редуцирования), а радиальные силы определяются силами зацепления первой ступени. В качестве опор быстроходного вала применяют радиальные шариковые подшипники серий 6200 и 6300 (по ISO 15), обеспечивающие низкий момент трения и высокие предельные частоты вращения.
Выходной вал работает при значительно меньшей частоте вращения, но воспринимает многократно увеличенный крутящий момент. Кроме того, на выходной вал действуют существенные радиальные (от натяжения цепей, ремней или от массы транспортируемого груза) и осевые нагрузки. Для опор тихоходного вала применяют конические роликовые подшипники серий 302, 320, 322 или 332, которые воспринимают комбинированные радиально-осевые нагрузки и обладают высокой радиальной грузоподъемностью.
SEW-Eurodrive выпускает четыре основные серии редукторов: R (цилиндрические соосные), K (конически-цилиндрические), F (цилиндрические с параллельными валами) и S (червячные). Каждая серия имеет свои особенности подшипниковых узлов.
Цилиндрические редукторы SEW серии R (R07-R167) выполнены с косозубыми зубчатыми парами. По данным производителя, зубчатые колеса изготовлены из сертифицированной стали с поверхностной закалкой до твердости 58-62 HRC, зубья шлифованные или шевингованные. Потери мощности на одну ступень зацепления составляют около 1,5%. Подшипники описываются производителем как подшипники качения высокой грузоподъемности (high capacity anti-friction bearings). Корпуса редукторов R27 и меньше выполнены из алюминиевого сплава литьем под давлением, более крупные - из серого чугуна SAE Class 30 (GG20).
Выходные валы уплотнены двойным уплотнением: внутренним патентованным двухспиральным (bi-helix) из фторкаучука (FKM/Viton) и наружным двухкромочным из нитрильного каучука (NBR), обеспечивающим три уплотняющие поверхности. Фиксированные шпонки на выходных валах и центральные резьбовые отверстия обеспечивают надежное крепление и центровку.
В редукторах серии K первая ступень выполнена с коническими зубчатыми колесами (спиральный зуб), создающими значительные осевые усилия. Подшипники конической пары устанавливаются парно (в X- или O-образной схеме) для восприятия осевых сил в обоих направлениях. Это, как правило, конические роликовые однорядные подшипники, монтируемые с предварительным натягом или регулируемым зазором. Последующие ступени - цилиндрические косозубые, аналогичные серии R. КПД серии K превышает 96% в обоих направлениях вращения при всех входных скоростях (по данным SEW).
Редукторы серии F отличаются компактным корпусом с параллельным расположением входного и выходного валов (offset). Они используют косозубые цилиндрические зубчатые пары, аналогичные серии R, но в компоновке, оптимизированной для ограниченного монтажного пространства. Подшипниковые узлы аналогичны серии R: шариковые на быстроходном валу и подшипники повышенной грузоподъемности на выходном. Серия F является альтернативой угловым редукторам в условиях стесненной компоновки.
Червячные редукторы SEW серии S представляют собой комбинацию цилиндрической и червячной ступеней (helical-worm). Червячный вал и цилиндрические зубчатые колеса закалены до 58-62 HRC, зубья шлифованные. Червяк опирается на подшипники, воспринимающие значительные осевые усилия от червячного зацепления. КПД серии S достигает 94% (по данным SEW) за счет предварительной цилиндрической ступени. Для серии SPIROPLAN (W10-W37) применяется специфическая геометрия зацепления стальных зубчатых колес в алюминиевом корпусе.
Nord Drivesystems выпускает редукторы в конструкции UNICASE - моноблочный корпус, в котором все посадочные места подшипников, уплотнений и зубчатых колес обработаны за одну установку. Это обеспечивает точное позиционирование зубчатых пар и подшипников, исключая погрешности, характерные для составных корпусов с разъемами.
Серия NORDBLOC.1 (SK x71.1 - SK x72.1) включает 13 типоразмеров с диапазоном крутящего момента 30-3300 Нм и передаточных отношений от 1,07 до 456,77. Корпуса SK 772.1 и больше - из чугуна, меньшие типоразмеры - из алюминиевого сплава литьем под давлением. По данным производителя, редукторы Nord обеспечивают длительный ресурс подшипников и высокие допустимые радиальные и осевые нагрузки на валы.
Характерная особенность редукторов Nord - преднамеренный выбор увеличенных (oversized) подшипников на выходном валу. По данным производителя, типоразмеры подшипников выходного вала значительно превышают минимально необходимые для восприятия внутренних сил зацепления. Это обеспечивает увеличенный ресурс, способность воспринимать большие консольные и осевые нагрузки от внешних механизмов, а также большие диаметры полых валов.
Двухступенчатые конически-цилиндрические редукторы Nord серий SK 92.1 и SK 93.1 включают 5 типоразмеров. Первая ступень - коническая со спиральным зубом, вторая - цилиндрическая косозубая. Диапазон передаточных отношений - от 3,58 до 70. Подшипники конической ступени воспринимают осевые силы, возникающие от спирального зуба.
Червячные редукторы Bonfiglioli серий VF и W - одни из наиболее распространенных в промышленности. Червяк выполнен из закаленной стали с шлифованным профилем зуба. Подшипники выходного вала рассчитаны на существенные внешние нагрузки (по документации Bonfiglioli: output shaft bearings are suitably rated for substantial shaft loading). Для минимизации нагрузок на подшипники при монтаже передач с несимметричными ступицами рекомендуется располагать ступицу как можно ближе к корпусу редуктора.
Планетарные редукторы Bonfiglioli серии 300 (300M) предназначены для тяжелых условий эксплуатации с ударными и пиковыми нагрузками. Серия включает 20 типоразмеров модульной конструкции с выходным крутящим моментом до 1 286 700 Нм и передаваемой мощностью до 1050 кВт. Передаточные отношения - от 3,4 до 5234. Исполнения: соосные (1-4 ступени), угловые (со спирально-конической первой ступенью). Комбинации с червячными и конически-цилиндрическими ступенями. В качестве опции доступны усиленные подшипники (reinforced bearings) и укороченный фланец.
В конически-цилиндрических редукторах (SEW серия K, Nord SK 92.1/93.1, Bonfiglioli угловые исполнения серии 300) первая ступень представляет собой коническую зубчатую пару со спиральным зубом. В зацеплении конических колес возникают три компонента силы: окружная, радиальная и осевая. Осевая составляющая может быть весьма значительной и действует вдоль оси каждого из валов конической пары.
Для восприятия этих нагрузок применяются конические роликовые подшипники, установленные парно:
O-образная схема (враспор): расширяет базу опор, повышает жесткость узла и устойчивость к опрокидывающим моментам. Подшипники устанавливаются широкими торцами наружу.
X-образная схема (навстречу): сужает базу опор, допускает некоторый осевой люфт. Подшипники устанавливаются широкими торцами внутрь. Применяется при необходимости компенсации теплового расширения вала.
При монтаже конических роликовых подшипников в редукторе критически важна правильная регулировка осевого зазора (или натяга), которая влияет на пятно контакта зубчатой пары, шум, температуру и ресурс подшипников.
Соединение электродвигателя с входным валом редуктора осуществляется через муфту или адаптер. В промышленных приводах наибольшее распространение получили эластичные кулачковые муфты (jaw couplings), в частности муфты типа ROTEX (производство KTR Systems, Германия) и их аналоги.
Муфта ROTEX состоит из двух металлических полумуфт (ступиц) из алюминия или стали и эластичного элемента - звездочки (spider) из полиуретана T-PUR. Кулачки полумуфт входят в зацепление с зубьями звездочки, передавая крутящий момент через сжатие эластомера. Такая конструкция обеспечивает: демпфирование крутильных колебаний и ударных нагрузок, компенсацию осевых, радиальных и угловых несоосностей валов, безлюфтовую передачу момента (в нагруженном состоянии) и простоту монтажа/демонтажа.
Максимальный угол закручивания для муфт ROTEX всех типоразмеров составляет 5 градусов (по данным KTR). Зубья звездочки имеют бочкообразный профиль (crowned) для предотвращения кромочного давления при несоосности. Выбор муфты выполняется по стандарту DIN 740 часть 2 с учетом номинального момента двигателя, коэффициента условий эксплуатации и пускового момента.
SEW-Eurodrive и Nord предлагают собственные системы адаптеров для подключения электродвигателей стандартов IEC (DIN EN 50347) и NEMA к редукторам. Адаптеры SEW серий AM, AQ, AR и AD обеспечивают различные варианты соединения: прямое шлицевое, через зубчатую втулку или через предохранительную муфту с ограничением момента (AR). При монтаже рекомендуется применять герметик для фланцевых поверхностей при наружной установке или во влажных условиях.
Подшипники промышленных редукторов смазываются трансмиссионным маслом, которое одновременно обеспечивает смазку зубчатых зацеплений. Редукторы SEW, Nord и Bonfiglioli поставляются с заводской заливкой масла для указанного монтажного положения.
Применяются минеральные и синтетические трансмиссионные масла классов вязкости ISO VG 100 - ISO VG 680 (в зависимости от типа редуктора, передаточного отношения и рабочей температуры). Для червячных редукторов, где потери на трение скольжения значительны, рекомендуются синтетические масла (полиальфаолефины PAO или полигликоли PG), обеспечивающие меньший коэффициент трения и более широкий температурный диапазон.
Nord предлагает опцию lubricated-for-life - заправка высококачественным синтетическим маслом, не требующим замены в течение всего срока службы редуктора при нормальных условиях эксплуатации. При этом необходимо периодически контролировать уровень масла.
Уровень масла проверяется через маслоуказатель или контрольную пробку в соответствии с монтажным положением редуктора. Изменение монтажного положения без пересчета объема заливки масла и перестановки вентиляционной пробки недопустимо (по документации SEW-Eurodrive: изменение монтажного положения допускается только после консультации с производителем). Максимальная температура окружающего воздуха для стандартного исполнения - 40 градусов Цельсия (по данным SEW).
Базовый расчетный ресурс L10h подшипника качения в часах:
L10h = (C / P)p x 106 / (60 x n)
где C - динамическая грузоподъемность (по каталогу), P - эквивалентная динамическая нагрузка, p = 3 для шариковых и p = 10/3 для роликовых подшипников, n - частота вращения, об/мин.
Для промышленных редукторов целевой ресурс L10h обычно составляет 20000-50000 часов в зависимости от условий эксплуатации и категории оборудования.
Усталостное выкрашивание (питтинг) дорожек качения - основной вид отказа при исчерпании расчетного ресурса. Бринеллирование (вмятины на дорожках) - результат ударных нагрузок при транспортировке или монтаже. Абразивный износ - от загрязненного или деградировавшего масла. Коррозия - от попадания воды через поврежденные уплотнения. Электроэрозия - от токов вала при работе с частотным преобразователем (актуально для быстроходных валов, соединенных с двигателем).
По данным SEW-Eurodrive, в редукторах серий R, K, F, S применяются подшипники качения высокой грузоподъемности (high capacity anti-friction bearings). На быстроходном валу, как правило, устанавливаются радиальные шариковые подшипники, обеспечивающие высокие предельные частоты вращения при умеренных радиальных нагрузках. Конкретный типоразмер определяется типоразмером редуктора.
По данным Nord Drivesystems, преднамеренный выбор увеличенных (oversized) подшипников обеспечивает: увеличенный ресурс, высокую нагрузочную способность для внешних нагрузок (от цепей, ремней, насаживаемого монтажа), большие диаметры полого вала. Все подшипники расположены внутри моноблочного корпуса UNICASE, что исключает утечки и ослабление конструкции.
В конической ступени (SEW K, Nord SK 92.1/93.1, угловые Bonfiglioli 300) применяются конические роликовые подшипники, установленные парно (O- или X-схема) для восприятия осевых и радиальных сил от конического зацепления со спиральным зубом. Регулировка осевого зазора/натяга критически важна для пятна контакта зубчатой пары.
ROTEX - эластичная кулачковая муфта производства KTR (Германия), состоящая из двух металлических полумуфт и полиуретановой звездочки T-PUR. Она демпфирует крутильные колебания, компенсирует несоосность валов и обеспечивает безлюфтовую передачу момента. Максимальный угол закручивания - 5 градусов. Звездочки доступны с жесткостью 92 Shore A, 98 Shore A и 64 Shore D. Выбор по DIN 740 часть 2.
Минеральные и синтетические трансмиссионные масла вязкостью ISO VG 100 - ISO VG 680. Для червячных редукторов рекомендуются синтетические масла (PAO или PG). Редукторы поставляются с заводской заливкой. Максимальная температура окружающего воздуха для стандартного исполнения - 40 градусов Цельсия.
Только после пересчета объема масла и перестановки пробок. По предупреждению SEW-Eurodrive, изменение без консультации с производителем может аннулировать сертификацию ATEX. Неправильный уровень масла приводит к недостаточной смазке подшипников или перегреву.
Сварочные токи, протекающие через подшипники и зубчатые колеса, вызывают электроэрозионное повреждение (питтинг) дорожек качения и рабочих поверхностей зубьев. Это предупреждение содержится в документации всех трех производителей. Также нельзя использовать редуктор как заземляющий контур для сварки.
Минеральные: первая замена через 10000 ч или 2 года, далее каждые 10000 ч. Синтетические: первая через 20000 ч или 4 года, далее каждые 20000 ч. При lubricated-for-life (Nord) замена может не требоваться. Интервалы уточняются по документации производителя для конкретного типоразмера и условий.
Планетарный Bonfiglioli 300 передает момент через несколько сателлитов, обеспечивая компактность при высоком моменте (до 1 286 700 Нм). Цилиндрический SEW R использует косозубые пары - КПД выше (потери около 1,5% на ступень), но габариты при сопоставимом моменте значительно больше. Планетарные предпочтительны для тяжелых ударных нагрузок, цилиндрические - для общепромышленных применений.
Для общепромышленных применений целевой ресурс L10h обычно составляет 20000-50000 часов (по ISO 281). Расчет: L10h = (C/P)^p x 10^6 / (60 x n), где C - грузоподъемность по каталогу, P - эквивалентная нагрузка, p = 3 для шариковых и 10/3 для роликовых, n - частота вращения. Фактический ресурс зависит от чистоты масла, температуры и правильности монтажа.
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего информирования технических специалистов. Автор и редакция не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования или интерпретации представленной информации. Конкретные технические решения по подбору подшипников, муфт и комплектующих редукторов должны приниматься квалифицированными инженерами на основании актуальной документации производителей оборудования (SEW-Eurodrive, Nord Drivesystems, Bonfiglioli, KTR и др.). Перед выполнением работ по ремонту и замене подшипников необходимо руководствоваться оригинальными руководствами по эксплуатации и ремонту. Автор полностью снимает с себя ответственность за возможный ущерб, связанный с применением информации из данной статьи.
1. SEW-Eurodrive - техническая документация: Helical, Helical-Bevel, Parallel Shaft Helical, Helical-Worm Gear Units. Operating Instructions.
2. Nord Drivesystems - техническая документация: B 1000 Gear Units Manual; каталог G1000 (NORDBLOC.1).
3. Bonfiglioli - техническая документация: Serie VF, W Installation, Operation and Maintenance Manual; каталог 300/300M Modular Planetary Gearboxes.
4. KTR Systems - техническая документация: ROTEX torsionally flexible jaw couplings.
5. ISO 281 - Rolling bearings. Dynamic load ratings and rating life.
6. ISO 6336 - Calculation of load capacity of spur and helical gears.
7. DIN 740-2 - Flexible (shaft) couplings. Parameters and design principles.
8. DIN 3990 - Calculation of load capacity of cylindrical gears.
9. ГОСТ 520-2011 - Подшипники качения. Общие технические условия.
10. ГОСТ 27365-87 - Подшипники роликовые конические однорядные повышенной грузоподъемности. Основные размеры.
11. Решетов Д.Н. Детали машин. 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1989.
12. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. 9-е изд. Том 2.
13. SKF Rolling Bearings - главный каталог. Разделы: Deep groove ball bearings, Tapered roller bearings.
14. Schaeffler Technical Pocket Guide (STT). Разделы: конические роликовые, шариковые радиальные подшипники.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.