Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Компания Fette Compacting (Шварценбек, Германия) является одним из ведущих мировых производителей ротационных таблеточных прессов для фармацевтической промышленности. С 1948 года компания выпускает роторные прессы, а в 1991 году первой в отрасли внедрила технологию сменных турелей, которая стала отраслевым стандартом. На сегодняшний день установлено более 6 000 машин Fette на фармацевтических предприятиях по всему миру.
Серия P (Premium) и серия i представляют собой две основные линейки ротационных прессов Fette для серийного фармацевтического производства. Серия i отличается компактной конструкцией, поддержкой RFID-идентификации инструмента и концепцией TRI.EASY, ориентированной на максимальное упрощение переналадки и обслуживания. Модели FE (например, FE55) относятся к новому поколению прессов, объединяющих повышенную производительность с максимальной гибкостью при смене форматов.
Все прессы Fette объединяет общая архитектура: вертикальный ротор (турель), в котором размещены верхние и нижние пуансоны, матричная плита с отверстиями для таблеток, система прессующих роликов, дозирующее устройство (Fill-O-Matic) и приводная камера, полностью изолированная от зоны компрессии. Работоспособность каждого из этих узлов критически зависит от правильного подбора, монтажа и обслуживания подшипников.
Каждая модель прессов Fette рассчитана на определённый диапазон производительности и конструктивных нагрузок. Ниже приведены основные технические параметры, определяющие требования к подшипниковым узлам и приводу.
Ротор (турель) ротационного таблеточного пресса Fette представляет собой массивный узел, вращающийся вокруг вертикальной оси. Он включает верхнюю направляющую пуансонов, матричную плиту (дисковую или сегментную) и нижнюю направляющую пуансонов. Пуансоны перемещаются в осевом направлении в цилиндрических отверстиях направляющих, взаимодействуя с копирами и прессующими роликами в ходе вращения ротора.
В конструкции пресса можно выделить несколько основных подшипниковых узлов:
Особенностью конструкции Fette является разделение зоны компрессии и приводной камеры. Приводная камера расположена в нижней части машины и полностью герметизирована от зоны контакта с продуктом. Это обеспечивает защиту фармацевтического продукта от загрязнения маслами и металлическими частицами из зоны привода, а также упрощает очистку зоны компрессии при смене продукта.
Подшипники главного ротора являются наиболее нагруженными элементами подшипниковой системы таблеточного пресса. Они воспринимают вес ротора (в сборе с пуансонами, матрицами и сегментами он может превышать 500 кг для крупных моделей), а также осевые и радиальные реакции от усилий прессования.
При прессовании каждая пара пуансонов (верхний и нижний) сжимает порошок между собой в матрице. Усилие от верхнего прессующего ролика через головку пуансона передаётся на таблетку, далее -- на нижний пуансон, нижний ролик и, в конечном счёте, на раму машины. Одновременно осевая составляющая усилия прессования нагружает подшипники турели.
Для моделей P2090i, P3090i и FE55 максимальное усилие прессования составляет 100 кН. С учётом того, что в двустороннем прессе 3090i одновременно работают две станции прессования, суммарная осевая нагрузка на подшипники ротора может достигать значительных величин.
Для опор главного ротора, как правило, применяют прецизионные упорно-радиальные подшипники, способные одновременно нести осевую и радиальную нагрузки. В зависимости от модели и конфигурации пресса используют:
Согласно каталогу SKF (Rolling Bearings), конические роликовые подшипники обеспечивают соотношение осевой и радиальной грузоподъёмности, близкое к оптимальному для данного типа нагружения. Парная установка по схеме "O" (враспор) создаёт жёсткую опору, устойчивую к опрокидывающим моментам, что критично при неравномерном распределении нагрузки по окружности ротора.
Масса ротора в сборе: ~350 кг. Статическая осевая нагрузка от веса: ~3,4 кН. Максимальное усилие прессования: 100 кН. При работе пресса каждая станция прессования создаёт импульсную нагрузку длительностью несколько миллисекунд. Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник определяется с учётом количества одновременно работающих станций и частоты вращения турели.
Подшипники ротора должны обеспечивать минимальное биение турели, поскольку любое радиальное смещение ротора напрямую влияет на точность дозирования и массу таблеток. Для прецизионных фармацевтических прессов применяют подшипники класса точности не ниже P5 (ABEC 5) по ГОСТ 520-2011 / ISO 492. Для моделей с повышенными требованиями к однородности массы таблеток могут использоваться подшипники класса P4 (ABEC 7).
Прессующие ролики -- ключевые элементы станции компрессии ротационного таблеточного пресса. Каждая станция включает верхний и нижний прессующие ролики, которые при вращении ротора контактируют с головками пуансонов и передают на них усилие прессования. В прессах Fette серий P и i, а также FE55, усилие основного прессования достигает 100 кН.
Игольчатые роликовые подшипники -- оптимальный выбор для прессующих роликов благодаря сочетанию нескольких факторов:
Согласно ГОСТ 4657-2022 (гармонизирован с ISO 1206:2018), игольчатым считается цилиндрический ролик малого диаметра с соотношением длины к диаметру от 3 до 10, при этом диаметр ролика обычно не превышает 6 мм. Такая геометрия обеспечивает значительно большую площадь контакта по сравнению со стандартными цилиндрическими роликами при минимальном радиальном сечении подшипника.
В прессующих роликах таблеточных прессов Fette используют несколько исполнений игольчатых подшипников:
Прессующие ролики в машинах Fette изготавливаются из инструментальной стали OHNS (Oil Hardened Non Shrinking Steel) или аналогичного класса, что обеспечивает твёрдость рабочей поверхности HRC 58-62 и позволяет использовать подшипники без внутреннего кольца с минимальным радиальным габаритом.
При вращении ротора каждый пуансон проходит под прессующим роликом, создавая импульсную нагрузку. Для модели P2090i с 66 станциями при максимальной частоте вращения турели количество нагрузочных циклов подшипника ролика составляет несколько тысяч импульсов в минуту. Это создаёт специфические условия усталостного нагружения, которые необходимо учитывать при расчёте ресурса.
Максимальная производительность: 475 200 табл./ч. Число станций: 66. Частота вращения турели: 475 200 / 66 / 60 = ~120 об/мин.
При каждом обороте турели каждый из 66 пуансонов проходит через станцию прессования. Подшипник ролика испытывает 66 нагрузочных импульсов за один оборот турели. При 120 об/мин число импульсов на подшипник составляет: 66 x 120 = 7 920 импульсов/мин.
Для двустороннего пресса P3090i со 110 станциями и двумя станциями прессования на каждой стороне аналогичный расчёт даёт значительно большее число циклов.
Система дозирования Fill-O-Matic, применяемая в прессах Fette, включает несколько вращающихся элементов: питающее колесо, дозирующее колесо и уплотнительные сегменты. Для опор этих элементов используются радиальные шариковые миниатюрные подшипники.
Дозирующие колёса Fill-O-Matic вращаются с относительно высокой скоростью (до нескольких тысяч оборотов в минуту) при минимальных нагрузках. Требования к подшипникам этого узла:
В зоне дозирования подшипники контактируют с мельчайшими частицами фармацевтического порошка, что создаёт абразивную среду. Эффективное уплотнение и правильный выбор смазки являются ключевыми факторами ресурса этих подшипников.
В конструкции пресса также присутствуют подшипниковые опоры для вала таблетосъёмника, валов системы отбраковки и выходного конвейера. Как правило, это стандартные радиальные шариковые подшипники малого размера с защитными шайбами, не несущие значительных нагрузок.
Привод ротационного таблеточного пресса Fette обеспечивает вращение турели с заданной частотой, а также приводит в движение систему дозирования. В современных моделях серии i и FE для регулировки положения прессующих роликов применяются необслуживаемые серводвигатели.
Типичная кинематическая схема привода пресса Fette включает:
Потребляемая мощность пресса Fette 3090i составляет около 17 кВт. Значительная часть этой мощности расходуется непосредственно на процесс компрессии порошка. При вращении турели крутящий момент на приводном валу определяется суммой моментов от сил трения в подшипниках ротора, сил трения пуансонов в направляющих, сопротивления дозирующего устройства и непосредственно усилий прессования.
Частотное регулирование привода (Variable Speed Drive) позволяет оптимизировать скорость вращения турели под конкретный продукт. При работе с частотным преобразователем возможно возникновение подшипниковых токов в электродвигателе, что необходимо учитывать при выборе подшипников двигателя. Согласно техническому руководству ABB (Technical Guide No. 5), для защиты от токов вала рекомендуется применение подшипников с керамическим покрытием колец или изолированных подшипников.
В фармацевтическом производстве уплотнения подшипниковых узлов выполняют двойную функцию: защита подшипника от проникновения абразивных частиц порошка и предотвращение загрязнения продукта смазочным материалом. Оба требования одинаково критичны для соответствия правилам GMP.
Конструкция прессов Fette предусматривает полную герметизацию приводной камеры от зоны компрессии. Это реализуется через систему уплотнений на валу ротора и избыточное давление воздуха в приводной камере, препятствующее проникновению порошка. Дополнительно в машинах серии FE и новых моделях i серии применяется подача чистого воздуха с положительным давлением в зону подшипников, что обеспечивает "воздушный барьер" между продуктом и механическими компонентами.
Для уплотнений подшипников, работающих в зоне контакта с фармацевтическим продуктом, применяют эластомеры, допущенные к использованию в фармацевтической промышленности: FKM (Viton) -- устойчив к широкому спектру растворителей и температур; EPDM -- для водных сред и моющих растворов; PTFE (тефлон) -- для особо агрессивных сред и высоких температур.
Выбор смазочного материала для подшипников таблеточного пресса регламентируется требованиями GMP и нормативными документами. Основным требованием является использование пищевых (фармацевтических) смазок, зарегистрированных по стандарту NSF H1 и сертифицированных по ISO 21469.
Синтетические пищевые смазки на основе полиальфаолефинов (PAO) или полиалкиленгликолей (PAG) являются предпочтительным выбором для подшипников таблеточных прессов. Они обеспечивают стабильные характеристики в широком диапазоне температур и совместимы с эластомерными уплотнениями. Силиконовые масла высокой вязкости также допустимы, но реже применяются из-за ограниченной несущей способности масляной плёнки при высоких контактных нагрузках.
Расчёт ресурса подшипников прессующих роликов выполняется по стандарту ISO 281:2007 с учётом специфики нагружения в таблеточном прессе. Основная особенность -- циклический характер нагрузки: подшипник испытывает пиковую нагрузку при прохождении каждого пуансона и частичную разгрузку между пуансонами.
L10 = (C / P)p
где: L10 -- базовый расчётный ресурс (миллионы оборотов) с надёжностью 90%; C -- базовая динамическая грузоподъёмность подшипника, кН; P -- эквивалентная динамическая нагрузка, кН; p = 10/3 для роликовых подшипников.
Для прессующего ролика таблеточного пресса эквивалентная нагрузка P определяется не как максимальное усилие прессования (100 кН), а как средневзвешенная нагрузка с учётом нагрузочной диаграммы. Фактическое усилие прессования зависит от типа таблетки, свойств порошка и заданных параметров процесса. Типичные рабочие усилия составляют 20-60% от максимального.
Допустим, используется игольчатый подшипник NA 4910 (INA/Schaeffler) с динамической грузоподъёмностью C = 40,2 кН (каталог Schaeffler MEDIAS). Рабочее усилие прессования: 50 кН. С учётом распределения нагрузки по окружности ролика, эквивалентная нагрузка на подшипник P ~ 25 кН.
L10 = (40,2 / 25)10/3 = 1,613,33 = ~4,9 млн оборотов
При частоте вращения ролика ~200 об/мин (зависит от диаметра ролика и скорости турели) это соответствует ресурсу:
L10h = 4,9 x 106 / (60 x 200) = ~406 часов
С учётом модифицированного ресурса по ISO 281 (aISO) и факторов загрязнения/смазки, фактический ресурс может быть значительно выше или ниже. Применение высококачественной пищевой смазки и надёжных уплотнений способно увеличить ресурс в 2-5 раз.
Своевременная диагностика состояния подшипников таблеточного пресса позволяет предотвратить незапланированные простои и исключить загрязнение фармацевтического продукта продуктами износа. Типичные дефекты подшипников в таблеточных прессах имеют свою специфику.
Для мониторинга состояния подшипников таблеточных прессов применяют следующие методы: виброакустическая диагностика (анализ спектра вибрации и метод ударных импульсов); контроль температуры подшипниковых узлов (контактными или инфракрасными датчиками); визуальный осмотр при плановом ТО (оценка состояния дорожек, тел качения, сепаратора); анализ продуктов износа в смазке (феррография).
Согласно справочнику Timken (Bearing Damage Analysis Reference Guide), систематический анализ повреждённых подшипников позволяет установить корневую причину дефекта и скорректировать условия эксплуатации для предотвращения повторных отказов.
Техническое обслуживание подшипниковых узлов таблеточных прессов Fette должно выполняться в соответствии с регламентом производителя и требованиями GMP. Ниже приведены общие рекомендации, основанные на инженерной практике.
При замене подшипников необходимо соблюдать правила, изложенные в руководствах SKF (Bearing Installation and Maintenance Guide) и Schaeffler (Mounting and Maintenance of Rolling Bearings):
Монтаж осуществляется с приложением усилия только через кольцо, устанавливаемое с натягом (как правило, внутреннее). Нагрев подшипника перед монтажом до 80-100 C (индукционным нагревателем) допускается для подшипников ротора. Удары молотком непосредственно по кольцам подшипника категорически недопустимы -- это вызывает бринеллирование дорожек качения. Перед монтажом посадочные поверхности должны быть очищены и проверены на отсутствие задиров и коррозии. После монтажа проверяется лёгкость вращения и отсутствие аномальных шумов.
Подбор подшипников и направляющих для таблеточных прессов Fette требует точного соответствия типоразмеров, классов точности и материалов. Ниже представлены ссылки на каталоги совместимых комплектующих для различных узлов пресса.
В прессующих роликах (верхних и нижних) таблеточных прессов Fette серий P, i и FE применяются игольчатые роликовые подшипники. Их выбор обусловлен высокой радиальной грузоподъёмностью при малых радиальных габаритах, что позволяет компактно разместить ролик в ограниченном пространстве турели. Типичные серии: NA, NK, HK (INA/Schaeffler), а также аналоги других производителей (NSK, KOYO, IKO).
Для подшипников главного ротора рекомендуется класс точности не ниже P5 (соответствует ABEC 5) по ГОСТ 520-2011 / ISO 492:2023. Для машин с повышенными требованиями к однородности массы таблеток могут применяться подшипники класса P4 (ABEC 7). Более низкие классы точности могут привести к увеличению биения ротора и, как следствие, к нестабильности массы таблеток.
Нет. Для подшипников в зоне контакта с фармацевтическим продуктом допускается использование только пищевых (фармацевтических) смазок категории NSF H1, соответствующих требованиям 21 CFR 178.3570 и стандарту ISO 21469. Обычные промышленные смазки содержат компоненты, недопустимые в фармацевтическом производстве, и их применение является грубым нарушением GMP. Для подшипников приводной камеры, не контактирующей с продуктом, допускается использование смазок категории NSF H2.
Периодичность замены зависит от интенсивности эксплуатации, рабочих усилий прессования и качества обслуживания. Ориентировочно, визуальный осмотр и проверка люфта подшипников прессующих роликов рекомендуется каждые 500-1 000 часов работы. Фактическая замена выполняется при появлении признаков износа: повышенный шум, ощутимый люфт, следы питтинга на дорожках качения. Расчётный ресурс по ISO 281 зависит от конкретных нагрузок и может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч часов.
P2090i -- односторонний роторный пресс (до 66 станций, одна пара прессующих роликов), P3090i -- двусторонний (до 110 станций, две пары прессующих роликов). В P3090i удвоено количество подшипниковых узлов прессующих роликов, что увеличивает объём обслуживания. Кроме того, подшипники ротора P3090i испытывают более высокие суммарные нагрузки из-за одновременной работы двух станций прессования и большей массы турели (~4 500-4 700 кг полной массы пресса).
В зоне компрессии применяются контактные каучуковые уплотнения (RS, 2RS) из материалов FKM (Viton) или EPDM, обеспечивающие максимальную защиту от проникновения порошка. Дополнительно используются лабиринтные уплотнения и системы подачи воздуха с избыточным давлением. В приводной камере, изолированной от зоны продукта, допускаются бесконтактные металлические шайбы (ZZ) с меньшим моментом трения.
Сегментная турель -- фирменная технология Fette Compacting, при которой матричная плита состоит из отдельных сменных сегментов, а не из единого диска. Это упрощает переналадку и очистку. С точки зрения подшипников, сегментная конструкция не изменяет схему нагружения подшипников ротора, но может несколько увеличить массу турели (за счёт крепёжных элементов сегментов), что учитывается при расчёте ресурса.
При использовании частотного преобразователя (VFD) для регулирования скорости вращения турели возможно возникновение подшипниковых токов в электродвигателе привода. Эти токи вызывают электроэрозионное повреждение дорожек качения (так называемые "рифли" или "флютинг"). Для защиты применяют подшипники с керамическим покрытием колец (серии INSOCOAT у SKF, Current-Insulated у FAG) или изолирующие муфты на валу. Данная проблема описана в технических руководствах SKF и ABB.
FE55 -- высокопроизводительный пресс нового поколения с тремя станциями прессования (предварительное, промежуточное и основное). Это означает увеличенное количество прессующих роликов и, соответственно, игольчатых подшипников. Подшипники главного ротора, дозатора и привода аналогичны по типам подшипникам серии i, но рассчитаны на повышенную производительность (до 626 400 табл./ч при 87 станциях). Максимальное усилие прессования -- 100 кН.
Использование качественных аналогов допустимо при условии полного соответствия типоразмера, класса точности, грузоподъёмности, материала и типа уплотнения. Подшипники ведущих мировых производителей (SKF, Schaeffler/INA/FAG, NSK, NTN, KOYO, IKO) взаимозаменяемы по стандартным размерным рядам (ГОСТ 3478-2012 / ISO). При замене необходимо убедиться в совместимости смазки с фармацевтическими требованиями и задокументировать замену в соответствии с процедурами GMP.
Настоящая статья носит исключительно ознакомительный и информационно-справочный характер. Автор и издатель не несут ответственности за возможные последствия использования представленной информации без надлежащей инженерной проработки и верификации. Все технические решения по подбору, замене и эксплуатации подшипников и иных комплектующих таблеточных прессов должны приниматься квалифицированными специалистами с учётом конкретных условий эксплуатации, действующих нормативных документов и рекомендаций производителя оборудования. Перед выполнением любых работ с фармацевтическим оборудованием необходимо руководствоваться официальной документацией производителя и требованиями GMP.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.