Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Шарнирные наконечники (шарнирные головки) представляют собой готовые к монтажу узлы, состоящие из сферического подшипника скольжения, запрессованного в корпус с резьбовым хвостовиком. Данные изделия предназначены для создания подвижного соединения между штоком гидроцилиндра и сопрягаемым механизмом, обеспечивая компенсацию угловых отклонений и несоосности.
В строительной и дорожной технике шарнирные наконечники применяются в гидроцилиндрах экскаваторов, погрузчиков, бульдозеров, автокранов, телескопических погрузчиков и другого оборудования. Они воспринимают радиальные, осевые и комбинированные нагрузки, передавая усилие от гидропривода к рабочим органам машин.
Гидроцилиндры стрелового оборудования экскаваторов, рукояти и ковша; механизмы подъема и опускания отвалов бульдозеров и грейдеров; системы опрокидывания кузовов самосвалов; аутригеры (выносные опоры) автокранов и экскаваторов-погрузчиков; телескопические стрелы погрузчиков и манипуляторов.
Шарнирный наконечник конструктивно состоит из корпуса (наружного кольца) и внутреннего кольца со сферической поверхностью скольжения. Корпус выполнен с цилиндрическим выступом, на котором нарезана резьба для соединения со штоком гидроцилиндра или с присоединяемым механизмом.
Наружное кольцо (корпус) изготавливается из конструкционной стали методом токарной обработки (для малых размеров до 12 мм) или штамповки с последующей механической обработкой (для размеров от 14 мм). Корпус имеет сферическую внутреннюю поверхность, сопряженную с внутренним кольцом.
Внутреннее кольцо выполняется из подшипниковой стали типа ШХ15 (ГОСТ 801-78) или ее зарубежных аналогов 100Cr6 (DIN 17230). Поверхность скольжения закалена до твердости 58-65 HRC, отшлифована и отполирована для обеспечения низкого коэффициента трения. В центре кольца выполнено посадочное отверстие для установки на палец (ось) механизма.
Между поверхностями скольжения располагается антифрикционный слой: вкладыш из бронзы, PTFE-композита или комбинированного материала. В обслуживаемых исполнениях предусмотрены смазочные отверстия и каналы с пресс-масленкой.
По конструктивному исполнению шарнирные наконечники подразделяются на несколько групп. Наконечники с резьбовым хвостовиком (серии SA, SAL, SI, SIL) являются наиболее распространенными и применяются для стандартного присоединения к штокам гидроцилиндров.
Наконечники с хвостовиком под сварку (серии SC, SCF) применяются при изготовлении проушин гидроцилиндров. Они имеют круглое или прямоугольное основание с направляющим штифтом для точного позиционирования при сварке согласно DIN ISO 12240-4.
Гидравлические наконечники (серии SIQG, SIR) имеют специальную конструкцию для прямого присоединения к гидроцилиндрам согласно ISO 8132 и ISO 8133.
Метрическая резьба ISO является основным типом для шарнирных наконечников в строительной технике. В шарнирных наконечниках применяется мелкий шаг резьбы для повышения прочности соединения и более точной регулировки положения. Размерный ряд включает резьбы от M5 до M64.
Дюймовая резьба UNF (унифицированная мелкая) применяется в технике, производимой по американским стандартам. Размерный ряд включает резьбы от 1/4" до 2" UNF. При подборе наконечника для техники с дюймовой резьбой необходимо точно идентифицировать тип резьбы во избежание повреждения соединения.
SA - тип наконечника (наружная правая резьба, Male)
20 - внутренний диаметр шарнирного подшипника в мм
ES - пара трения сталь/сталь, обслуживаемый, с канавками для смазки
SI - внутренняя правая резьба (Female)
16 - диаметр отверстия 16 мм
C - необслуживаемый с PTFE-вкладышем
Корпус шарнирного наконечника изготавливается из конструкционной стали. Для размеров до 12 мм применяется автоматная сталь типа 9SMnPb28K, обеспечивающая хорошую обрабатываемость. Для размеров от 14 мм используется сталь C22E (аналог стали 20) или штампованная низкоуглеродистая сталь.
Для работы в агрессивных средах и условиях повышенной влажности применяются корпуса из коррозионно-стойкой нержавеющей стали. Стандартное антикоррозионное покрытие - цинкование толщиной 8-12 мкм.
Внутреннее кольцо изготавливается из подшипниковой стали ШХ15 (ГОСТ 801-78) или ее зарубежных аналогов 100Cr6 (DIN 17230), AISI 52100. Твердость после закалки составляет 58-65 HRC согласно требованиям ГОСТ 801-78. Рабочая поверхность шлифуется до Ra 0.4 мкм и полируется.
Грузоподъемность шарнирного наконечника определяется несущей способностью сферического подшипника и прочностью корпуса. Производители указывают базовую статическую (C0) и базовую динамическую (C) грузоподъемность. Статическая грузоподъемность определяет допустимую нагрузку при неподвижном или медленно качающемся соединении. Динамическая грузоподъемность используется для расчета ресурса при переменных нагрузках.
Fa доп. = p * C0
где:
Fa доп. - допустимая осевая нагрузка, кН
p - коэффициент (0.3-0.4 для серии K)
C0 - статическая грузоподъемность, кН
Примечание: данные приведены для серии E (узкая головка) по каталогам SKF. Для серии K грузоподъемность выше примерно на 30-50%.
При одновременном действии радиальной и осевой нагрузок рассчитывается эквивалентная нагрузка. Согласно ГОСТ 3635-78, приведенная радиальная нагрузка Q определяется по формуле:
Q = R + 6A
R - радиальная нагрузка
A - осевая нагрузка
Подбор шарнирного наконечника для гидроцилиндра выполняется в следующей последовательности. Сначала определяется диаметр штока гидроцилиндра и тип резьбы на его конце. Затем рассчитывается максимальное усилие на штоке исходя из рабочего давления гидросистемы и площади поршня. После этого выбирается типоразмер наконечника с грузоподъемностью, превышающей расчетное усилие с учетом коэффициента запаса (обычно 1.5-2.0).
Исходные данные:
Гидроцилиндр: диаметр поршня 80 мм, диаметр штока 45 мм
Резьба на штоке: M30x2 (внутренняя)
Рабочее давление: 20 МПа
Расчет:
Площадь поршня: S = 3.14 * 80^2 / 4 = 5027 мм2
Усилие выдвижения: F = 20 * 5027 / 1000 = 100.5 кН
С учетом коэффициента запаса 1.5: Fрасч = 100.5 * 1.5 = 151 кН
Выбор:
Наконечник SI 30 ES с внутренним диаметром 30 мм, серия K
Статическая грузоподъемность: 170 кН (запас обеспечен)
Основным международным стандартом на шарнирные наконечники является DIN ISO 12240-4:1998 "Spherical plain bearings - Part 4: Rod ends" (Подшипники шарнирные - Часть 4: Наконечники штоков). Данный стандарт определяет размерные серии K и E, допуски, технические требования.
Размерная серия K (стандартная) характеризуется увеличенными габаритами корпуса и применяется для тяжелых условий эксплуатации. Серия E (узкая головка) имеет компактные размеры при том же диаметре отверстия и используется при ограниченном монтажном пространстве.
Стандарт DIN 648 (заменен на DIN ISO 12240) исторически устанавливал размеры сферических подшипников скольжения и шарнирных наконечников. ISO 8132 и ISO 8133 регламентируют размеры гидравлических наконечников для прямого присоединения к гидроцилиндрам.
ГОСТ 3635-78 "Подшипники шарнирные. Технические условия" является основным российским стандартом на шарнирные подшипники. Стандарт полностью соответствует международным стандартам ИСО 6124/1, ИСО 6124/3, ИСО 6125. Ограничение срока действия снято протоколом N 3-93 Межгосударственного Совета по стандартизации.
Согласно ГОСТ 3635-78 устанавливаются следующие типы подшипников:
ГОСТ 34869-2022 "Подшипники шарнирные. Методы расчета статической и динамической грузоподъемности" устанавливает современные методы расчета несущей способности шарнирных подшипников.
Перед установкой необходимо проверить соответствие резьбы наконечника и штока гидроцилиндра. Резьбовое соединение должно быть чистым, без забоин и повреждений. Рекомендуется нанести резьбовой герметик или фиксатор средней прочности.
Наконечник навинчивается на шток до упора буртика корпуса, после чего контрится контргайкой с моментом затяжки согласно рекомендациям производителя. При использовании наконечников с разрезным хвостовиком затяжка зажимных винтов производится равномерно.
Палец (ось), устанавливаемый в отверстие наконечника, должен иметь посадку h7 или h9 по наружному диаметру. Зазор между пальцем и отверстием наконечника не должен превышать допустимых значений для данного типоразмера.
Обслуживаемые наконечники с парой трения сталь/сталь и сталь/бронза требуют периодической смазки. Интервал смазывания зависит от условий эксплуатации и составляет от 8 до 500 моточасов. Для смазки применяются пластичные смазки на литиевой основе класса NLGI 2 (Литол-24, ЦИАТИМ-201).
Необслуживаемые наконечники с PTFE-покрытием не требуют смазывания в течение всего срока службы. Смазывание таких наконечников не рекомендуется, так как может нарушить работу антифрикционного слоя.
При эксплуатации необходимо контролировать радиальный зазор в соединении. Увеличение зазора свыше допустимых значений указывает на износ поверхностей скольжения и необходимость замены наконечника.
Для определения типа резьбы используются резьбовые шаблоны (гребенки) и штангенциркуль. Измеряется наружный диаметр резьбы и шаг (расстояние между вершинами витков). Для метрической резьбы шаг измеряется в миллиметрах, для дюймовой - указывается число витков на дюйм. Направление резьбы определяется визуально: правая резьба закручивается по часовой стрелке, левая - против. В шарнирных наконечниках обычно используется мелкий шаг резьбы.
Прямая замена невозможна из-за различий в конструкции соединения. Наконечник с наружной резьбой (SA) вворачивается в резьбовое отверстие штока, а наконечник с внутренней резьбой (SI) навинчивается на резьбовой хвостовик штока. При необходимости замены типа крепления потребуется изменение конструкции штока или использование переходной муфты, что не рекомендуется.
Для эксплуатации при температурах ниже -30 C рекомендуются наконечники с парой трения сталь/PTFE-ткань, работающие в диапазоне от -50 C до +150 C. Стандартные резиновые уплотнения ограничивают нижний предел до -30 C, поэтому для арктического исполнения применяются специальные морозостойкие уплотнения или наконечники без уплотнений с последующей защитой от загрязнений.
Периодичность смазывания зависит от типа наконечника и условий эксплуатации. Обслуживаемые наконечники сталь/сталь требуют смазки каждые 50-100 моточасов при нормальных условиях и каждые 8-25 моточасов при работе в запыленной или влажной среде. Необслуживаемые PTFE-наконечники не требуют смазывания. Смазка производится через пресс-масленку до появления свежей смазки из зазора.
Серия K (стандартная) имеет увеличенные габариты корпуса и более высокую грузоподъемность (примерно на 30-50% выше). Применяется в тяжелонагруженных механизмах строительной и дорожной техники. Серия E (узкая головка) отличается компактными размерами при том же внутреннем диаметре подшипника. Используется при ограниченном монтажном пространстве, однако имеет меньшую несущую способность.
Износ определяется по величине радиального люфта между внутренним кольцом и корпусом. Для измерения используется индикатор часового типа, установленный на корпус. При приложении переменной радиальной нагрузки фиксируется перемещение внутреннего кольца. Допустимый люфт составляет 0.05-0.15 мм в зависимости от типоразмера. Превышение этого значения указывает на необходимость замены.
Для обслуживаемых наконечников применяются пластичные смазки на литиевой или кальциевой основе, класс консистенции NLGI 2. Рекомендуемые марки: Литол-24, ЦИАТИМ-201, Shell Gadus S2 V220, Mobil Mobilgrease XHP 222. Для работы при высоких температурах используются смазки на полимочевинной основе. Для пищевой промышленности применяются специальные смазки с допуском NSF H1.
Восстановление шарнирных наконечников экономически нецелесообразно и технически сложно реализуемо. Поверхности скольжения имеют высокую точность обработки и специальные покрытия, воспроизведение которых в условиях ремонтного производства невозможно. При износе наконечник подлежит замене на новый. Попытки восстановления путем наплавки или механической обработки недопустимы.
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате применения представленной информации без проведения дополнительных инженерных расчетов, испытаний и консультаций с квалифицированными специалистами. Перед принятием технических решений рекомендуется обращаться к актуальной документации производителей и действующим нормативным документам.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.