THK / HIWIN / Bosch Rexroth: какие серии подходят для пищевой промышленности (гидрофобные покрытия, нерж. исполнение)

Введение

Линейные направляющие играют критическую роль в современном пищевом производстве, где требования к гигиене, коррозионной стойкости и надежности достигают максимальных значений. Ведущие производители линейных систем движения - THK, HIWIN и Bosch Rexroth - разработали специализированные серии продукции, которые отвечают строгим стандартам пищевой индустрии. Эти решения включают исполнения из нержавеющей стали, гидрофобные покрытия и совместимость со смазками класса NSF H1, разрешенными для случайного контакта с пищевыми продуктами.

Современное пищевое оборудование работает в агрессивных условиях, включающих частую мойку под высоким давлением, воздействие химических моющих средств, перепады температур и высокую влажность. Стандартные линейные направляющие не способны выдерживать такие нагрузки без риска коррозии, загрязнения продукции и преждевременного выхода из строя. Именно поэтому производители разработали специальные серии, которые сочетают высокую производительность с требованиями безопасности пищевых производств.

Требования к линейным направляющим в пищевой промышленности

Пищевая промышленность предъявляет особые требования к компонентам линейного перемещения. Основные критерии включают использование материалов, устойчивых к коррозии, применение смазочных материалов, безопасных для случайного контакта с пищей, и конструкцию, обеспечивающую легкую очистку. Европейские и американские регуляторы установили строгие стандарты для оборудования, контактирующего с продуктами питания.

Ключевые требования

Первым и наиболее важным требованием является коррозионная стойкость. Направляющие должны выдерживать ежедневную мойку с использованием агрессивных моющих средств, включая щелочные и кислотные растворы. Нержавеющая сталь марок SUS304 и SUS440C обеспечивает необходимую защиту от коррозии, при этом мартенситная сталь SUS431 демонстрирует наилучшее сочетание коррозионной стойкости и механических свойств.

Вторым критическим требованием является использование пищевых смазочных материалов. Согласно регламенту FDA 21 CFR 178.3570, смазки класса NSF H1 могут содержать только разрешенные базовые масла и присадки, должны быть бесцветными, без запаха и вкуса. Допустимый уровень случайного контакта с продуктами не должен превышать 10 частей на миллион. Альтернативой является применение безсмазочных направляющих с полимерными подшипниками скольжения.

Третьим важным аспектом является гигиеничность конструкции. Направляющие не должны иметь труднодоступных полостей, где могут скапливаться загрязнения или размножаться бактерии. Поверхности должны быть гладкими, без пор и трещин. Уплотнения должны эффективно предотвращать попадание влаги и моющих средств внутрь подшипникового узла, при этом легко сниматься для проверки и замены.

THK: серии для пищевой промышленности

Компания THK, основатель технологии LM Guide в 1972 году, предлагает специализированные серии линейных направляющих из нержавеющей стали для пищевой индустрии. Все компоненты этих серий - блоки, рельсы и шары - изготовлены из коррозионностойких марок стали, что обеспечивает долговечность в условиях интенсивной мойки и высокой влажности.

Серия SHS-M (глобальный стандарт с шариковой обоймой)

Серия SHS-M представляет собой нержавеющую версию популярной серии SHS. Рельсы изготовлены из аустенитной стали SUS304 с высокой коррозионной стойкостью, блоки и шары - из мартенситной стали SUS431, обеспечивающей оптимальное сочетание коррозионной стойкости и твердости. Конструкция с углом контакта 45 градусов обеспечивает равномерное распределение нагрузки во всех четырех направлениях, что позволяет использовать направляющие в любой ориентации.

Серия SSR-M (радиальный тип с шариковой обоймой)

SSR-M отличается компактной конструкцией с низкой высотой сечения и шариковым контактом под углом 90 градусов в радиальном направлении. Эта конфигурация оптимальна для горизонтальных направляющих узлов, где основная нагрузка действует в радиальном направлении. Нержавеющее исполнение делает серию идеальной для конвейерных систем в зонах разделки и нарезки мясной продукции.

Серия SRS-G (миниатюрная с шариковой обоймой)

Миниатюрная серия SRS-G с полным комплектом нержавеющих компонентов подходит для компактного оборудования в фармацевтической и пищевой промышленности. Два ряда тел качения в компактном корпусе позволяют воспринимать нагрузки во всех направлениях, а применение одного рельса возможно даже при воздействии моментных нагрузок. Шариковая обойма устраняет взаимное трение шаров, обеспечивая высокую скорость, низкий шум и длительный срок службы.

Серия HSR-M (стандартная с шариковой обоймой)

HSR-M представляет собой нержавеющую версию стандартной четырехрядной направляющей с углом контакта 45 градусов. Серия обеспечивает одинаковую грузоподъемность во всех направлениях и способность к самовыравниванию, что позволяет компенсировать погрешности монтажа даже при наличии предварительного натяга. Применяется в автоматизированных линиях розлива напитков и в оборудовании для упаковки кондитерских изделий.

Специальные опции THK для пищевой промышленности

THK предлагает расширенные опции уплотнений для защиты от загрязнений. Обозначение UU обеспечивает базовую защиту торцевыми уплотнениями, SS добавляет боковые и внутренние уплотнения, DD использует двойные уплотнения для усиленной защиты. Вариант ZZ включает все перечисленное плюс металлический скребок, что критично для сред с абразивными частицами. Максимальная защита достигается с опцией KK, сочетающей двойные уплотнения с металлическим скребком.

HIWIN: решения для пищевого производства

Тайваньская корпорация HIWIN предлагает разнообразные серии линейных направляющих, адаптированные для пищевой промышленности. Компания делает акцент на коррозионной защите через специальные покрытия и полностью нержавеющие исполнения.

Серия MG (миниатюрная из нержавеющей стали)

Серия MG представляет собой миниатюрную линейную направляющую компактного размера с готической дугой контакта, обеспечивающей высокую жесткость и устойчивость к моментным нагрузкам во всех направлениях. Все материалы блока, рельса, включая шары и удерживающую обойму, изготовлены из специальной нержавеющей стали для антикоррозионной защиты. Серия доступна в узком исполнении MGN и расширенном MGW.

Серия MG находит применение в полупроводниковом оборудовании, медицинских приборах, робототехнике, измерительных инструментах, автоматизации и других миниатюрных скользящих механизмах. В пищевой промышленности она используется в точных дозаторах, лабораторном оборудовании для контроля качества и компактных упаковочных автоматах.

Покрытие HICOAT CTS для пищевых применений

HIWIN разработала специальное покрытие HICOAT CTS - тонкослойное хромирование, обеспечивающее отличную коррозионную защиту и исключительную износостойкость. Высокая износостойкость достигается благодаря чрезвычайной твердости покрытия. Покрытие CTS не содержит шестивалентного хрома Cr(VI) и поэтому подходит для использования в пищевой промышленности.

Покрытие HICOAT CZS для дополнительной защиты

HICOAT CZS представляет собой очень тонкое цинковое покрытие, обеспечивающее превосходную коррозионную защиту даже на радиусах и фасках. Малые незащищенные участки остаются защищенными благодаря катодной коррозионной защите. По сравнению с непокрытыми деталями это приводит к значительному увеличению срока службы. Покрытие CZS доступно для серий HG, EG и CG.

Серия HG с коррозионной защитой

Серия HG представляет собой высоконагруженные линейные направляющие с грузоподъемностью и жесткостью выше аналогов благодаря оптимизации структуры и круговой канавке. Характеризуется равными грузоподъемностями в радиальном, обратном радиальном и боковом направлениях, а также способностью к самовыравниванию для компенсации погрешностей установки. При заказе с покрытием HICOAT CTS серия HG становится пригодной для пищевых применений.

Bosch Rexroth: направляющие для пищевой отрасли

Компания Bosch Rexroth, мировой лидер в области приводной техники и систем управления, предлагает комплексные решения линейного перемещения для различных отраслей, включая пищевую промышленность. Продукция Rexroth отличается высокой точностью, динамикой и грузоподъемностью в любых условиях эксплуатации.

Шариковые рельсовые системы BSHP (высокая точность)

Серия Ball Rail System High Precision предназначена для применений, требующих высокопроизводительного направления линейного движения. Система обеспечивает оптимальное сочетание точности, скорости и грузоподъемности по отношению к стоимости. Высокопроизводительные направляющие защищены от потенциально вредных загрязнений и потребляют до 90 процентов меньше энергии по сравнению с конкурирующими системами линейного направления.

Линейные втулки для коррозионных сред

Bosch Rexroth предлагает шариковые линейные втулки в коррозионностойком исполнении по стандарту DIN EN 10088 для применения в медицинской, химической и пищевой промышленности. Прочная цельнометаллическая конструкция со стальным удерживателем шаров предназначена для жестких условий и сильных загрязнений. Система также может использоваться в деревообрабатывающих производствах, литейных цехах и цементных заводах.

Роликовые рельсовые системы RSHP

Роликовые рельсовые системы Rexroth специально разработаны для обеспечения преимуществ, приводящих к более высокой производительности оборудования. Оптимизированная конструкция RSHP обеспечивает плавное перемещение чрезвычайно тяжелых грузов с оптимальной точностью и жесткостью, что критично для самых требовательных станкостроительных и промышленных автоматизированных систем. Прочная конструкция роликовых рельсов отличается улучшенными вариантами уплотнений и подачи смазки, позволяя работать на высоком уровне день за днем.

Компактная линия BSCL

Система Ball Rail System Compact Line дополняет существующий ассортимент линейных направляющих и обеспечивает специфичную для применения производительность в среднем ценовом и производственном сегменте. Серия подходит для многих задач сборочной автоматизации, операций захвата и размещения, а также общих применений.

Гидрофобные покрытия и специальные смазки

Гидрофобные покрытия и пищевые смазочные материалы играют ключевую роль в обеспечении долговечности и безопасности линейных направляющих в пищевой промышленности. Эти технологии позволяют оборудованию работать в условиях высокой влажности, частой мойки и воздействия агрессивных моющих средств.

Смазки класса NSF H1

Смазки, зарегистрированные NSF как H1, одобрены для случайного контакта с пищевыми продуктами. Чтобы получить регистрацию в качестве смазки, допускающей случайный контакт, продукт должен быть составлен в соответствии с разделом 178.3570 Свода федеральных правил США (21 CFR). Смазка должна быть без запаха, бесцветной и безвкусной. Существует ограничение в 10 частей на миллион для базовых масел смазки, которые могут присутствовать в пище при случайном контакте.

Сертификация ISO 21469

Стандарт ISO 21469 признан на международном уровне и определяет гигиенические требования к составу, производству и использованию смазочных материалов, которые могут контактировать с пищевыми продуктами во время обработки. Смазки, зарегистрированные как H1 и сертифицированные по ISO 21469, считаются пищевыми. Для получения сертификации ISO 21469 необходимо иметь действующую систему менеджмента качества ISO 9001 и процессы надлежащей производственной практики.

Специальные лубрикаторы K1

Компания NSK разработала лубрикаторы K1, содержащие пищевые смазки класса H1. Эти устройства обеспечивают автоматическую подачу смазки к рабочим поверхностям направляющих, что критично для поддержания производительности при использовании менее вязких пищевых смазок. Лубрикаторы K1 успешно применяются в хлебопекарной промышленности, где направляющие подвергаются интенсивной эксплуатации и частой очистке.

Гидрофобные покрытия

Гидрофобные покрытия создают водоотталкивающий барьер на поверхности металла, препятствуя адгезии влаги и загрязнений. Покрытие HICOAT CTS от HIWIN обеспечивает не только коррозионную защиту, но и гидрофобные свойства благодаря низкой поверхностной энергии хромового слоя. Это облегчает удаление загрязнений при мойке и предотвращает образование микробных биопленок на поверхности направляющих.

Уплотнения из высокотемпературной резины

Для применений с повышенной температурой THK предлагает уплотнения из высокотемпературной резины, способные работать при температурах до 150 градусов Цельсия. Это критично для пекарного оборудования и линий горячего розлива. Торцевые пластины из нержавеющей стали и высокотемпературные уплотнения обеспечивают надежную защиту внутренних компонентов даже при термической обработке оборудования.

Материалы и исполнение из нержавеющей стали

Выбор материалов для линейных направляющих в пищевой промышленности определяется балансом между коррозионной стойкостью, механическими свойствами и стоимостью. Основные марки нержавеющей стали, применяемые в производстве направляющих, имеют различные характеристики и области применения.

Аустенитная сталь SUS304 (AISI 304)

SUS304 является наиболее распространенной маркой нержавеющей стали для пищевых применений. Эта аустенитная сталь содержит примерно 18 процентов хрома и 8 процентов никеля, обеспечивая отличную коррозионную стойкость в большинстве сред пищевого производства. THK использует SUS304 для изготовления рельсов направляющих, где требуется высокая коррозионная стойкость без необходимости экстремальной твердости поверхности.

Мартенситная сталь SUS431 (AISI 431)

SUS431 представляет собой мартенситную нержавеющую сталь с высокой коррозионной стойкостью и способностью к закалке. Содержание хрома около 16 процентов обеспечивает хорошую коррозионную стойкость, а мартенситная структура после термообработки позволяет достичь высокой твердости, необходимой для рабочих поверхностей и шариков подшипников. THK применяет SUS431 для блоков и шаров, где требуется сочетание износостойкости и коррозионной защиты.

Нержавеющая сталь SUS316L (AISI 316L)

SUS316L содержит молибден (около 2-3 процентов), что значительно повышает коррозионную стойкость в хлоридных средах и кислых растворах. Эта марка оптимальна для применений, где оборудование регулярно контактирует с солевыми растворами или агрессивными моющими средствами. LinMot использует SUS316L для направляющих стержней в системах линейного перемещения для пищевой промышленности.

Закаленная сталь SUS440C

SUS440C - высокоуглеродистая мартенситная нержавеющая сталь с максимальной твердостью после закалки среди коррозионностойких сталей. Применяется для изготовления шариков подшипников, где требуется максимальная износостойкость. Однако коррозионная стойкость SUS440C ниже, чем у SUS431, поэтому THK предпочитает SUS431 для своих специальных серий направляющих для пищевой промышленности.

Сравнение коррозионной стойкости

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей определяется содержанием хрома и других легирующих элементов. Пассивная оксидная пленка на поверхности стали самовосстанавливается в присутствии кислорода, обеспечивая защиту от коррозии. SUS316L демонстрирует наилучшую стойкость к питтинговой коррозии благодаря молибдену, что делает ее предпочтительным выбором для оборудования, контактирующего с морской водой, рассолами или хлорсодержащими дезинфектантами.

Сравнительная таблица серий

Для облегчения выбора подходящей серии линейных направляющих представлена сводная таблица, сравнивающая основные характеристики продукции ведущих производителей для пищевой промышленности.

Где приобрести линейные направляющие для пищевой промышленности

Компания Иннер Инжиниринг предлагает широкий ассортимент линейных направляющих и комплектующих от ведущих мировых производителей для пищевой промышленности. В нашем каталоге THK представлены направляющие серий SHS-M, SSR-M и HSR-M из нержавеющей стали, включая линейные роликовые направляющие THK для тяжелонагруженных применений, линейные шариковые каретки THK для универсального использования, а также направляющие с перекрестными роликами THK для высокоточного позиционирования. Для комплексных решений доступны прецизионные шарико-винтовые передачи THK и стандартные шарико-винтовые передачи THK.

В разделе HIWIN вы найдете миниатюрную серию MG из нержавеющей стали и направляющие с покрытием HICOAT CTS для максимальной коррозионной защиты. Также доступна продукция Bosch Rexroth, включая широкий выбор кареток различных серий: R1621, R1622, R1623, R1651, R1653, R1665 и R1666, а также каретки типов FKS, FLS, SKS, SLS, SNH и SNS для различных конфигураций и нагрузок. Наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение с учетом специфики вашего производства, требований гигиены и бюджета.

Рекомендации по выбору

Выбор подходящей серии линейных направляющих для пищевой промышленности требует комплексного анализа условий эксплуатации, требований к производительности и нормативных ограничений. Следующие рекомендации помогут принять обоснованное решение.

Анализ условий эксплуатации

Первым шагом является определение зоны применения согласно классификации пищевого производства. В зонах прямой обработки продуктов, где возможен непосредственный контакт с пищей, необходимо использовать полностью нержавеющие направляющие из SUS304/SUS431 со смазкой NSF H1. В зонах упаковки, где прямой контакт исключен, допустимо применение направляющих из углеродистой стали с покрытием HICOAT CTS.

Оценка интенсивности мойки

Частота и агрессивность санитарной обработки определяют требования к коррозионной защите. При ежедневной высокотемпературной мойке под давлением с применением щелочных моющих средств необходимы направляющие из SUS316L или с покрытием HICOAT CTS. Для менее агрессивных условий достаточно стандартных нержавеющих серий из SUS304.

Расчет грузоподъемности и срока службы

Нержавеющие направляющие имеют немного меньшую базовую динамическую грузоподъемность по сравнению с закаленными стальными аналогами из-за различий в твердости материалов. При расчете срока службы необходимо учитывать коэффициент снижения нагрузочной способности, который для нержавеющих серий составляет примерно 0.8-0.9 от значений стандартных серий. Это требует выбора направляющих на один типоразмер больше для обеспечения требуемого срока службы.

Учет температурных условий

Стандартные нержавеющие направляющие THK работают при температурах до 100 градусов Цельсия. Для применений с температурами до 150 градусов необходимо заказывать специальное исполнение с высокотемпературными уплотнениями и высокотемпературной смазкой. При температурах выше 100 градусов базовая грузоподъемность умножается на температурный коэффициент, что требует корректировки расчетов.

Выбор системы уплотнений

Для сухих зон достаточно базовых торцевых уплотнений UU. В зонах с повышенной влажностью рекомендуются боковые и внутренние уплотнения SS. Для применений с абразивными частицами необходимы металлические скребки в составе уплотнительной системы ZZ или KK. При работе с жидкостями под давлением следует рассмотреть установку защитных сильфонов.

Система смазки

Для горизонтальных направляющих с умеренной скоростью достаточно первоначальной заводской смазки NSF H1 с периодическим пополнением через ниппели. Для вертикальных применений и высоких скоростей рекомендуются автоматические лубрикаторы K1 от NSK или QZ от THK. Альтернативой является применение безсмазочных направляющих с полимерными подшипниками скольжения, хотя они имеют ограниченную грузоподъемность.

Часто задаваемые вопросы