Двигатель мощностью 15 кВт, работающий со скоростью 6000 об/мин, не должен разрушать манжетные уплотнения каждые восемь месяцев. Когда это происходит, уплотнение делает именно то, для чего оно было предназначено, прижимая резиновую кромку к вращающейся поверхности, и тепло от этого трения завершает процесс. Замена манжетного уплотнения на бесконтактное часто решает проблему за один прием, поскольку уплотнение больше ни к чему не прикасается. Бесконтактные уплотнения обеспечивают небольшую защиту от загрязнения в обмен на меньшее трение, более низкую рабочую температуру, более высокую максимальную скорость и более длительный срок службы смазки. Для чистого, быстрого или горячего оборудования такая замена обычно является подходящей.
Что считается бесконтактным уплотнением
Бесконтактное уплотнение удерживает смазку и предотвращает попадание загрязнений без трения между вращающимися и неподвижными частями во время нормальной работы. В работе с подшипниками вы встретите четыре распространённых варианта:
- Щит из штампованной стали, обозначен суффиксом ZZ в номере детали подшипника.
- Лабиринтное уплотнение, выполненное в виде витков в кольце или корпусе.
- V-образное уплотнение или уплотнение с зазором, расположенное близко к плечу, не надавливая на него.
- Гибридные конструкции, сочетающие в себе лабиринтную дорожку со светоотражателем или фетровым элементом.
Щит из прессованной стали — самый простой и дешевый из группы, он хорошо справляется с крупной пылью, задерживает жир и работает на высоких скоростях. Лабиринт является самым прочным вариантом в группе, если он имеет достаточное количество внутренних поворотов и дренажный путь, но он также требует самой тщательной проектной работы и самой точной механической обработки.
То, что вы получаете, измеримо. Момент трения остается низким и стабильным на протяжении всего срока службы подшипника, снижается тепловыделение, увеличивается предельная скорость и увеличивается срок службы смазки, поскольку базовое масло не подвергается термической обработке при трении уплотнения. На валу или втулке также нет канавок износа, что имеет значение, когда вал дорог или его сложно заменить.
То, от чего вы отказываетесь, одинаково ясно. Зазор, устраняющий трение, также является путем. Мелкая пыль, туман охлаждающей жидкости, промывочная вода и погружение в воду проникнут через простое бесконтактное уплотнение, поэтому при сильном загрязнении, циклах очистки пищевого предприятия и работе в погруженном состоянии обычно требуется контактное уплотнение, вторичный барьер или продувка.
Сравнение типов уплотнений на одном и том же подшипнике
В таблице ниже общие варианты отнесены к одним и тем же критериям, поэтому компромисс между трением и защитой скорее виден, чем предполагается.
Выбор уплотнения — это всегда компромисс между защитой от трения и загрязнения, и ни один вариант не может оказаться выигрышным для обеих сторон. | Тип уплотнения | Контакт с сопрягаемой поверхностью | Трение и тепло | Защита от загрязнения | Типичная обязанность |
| Защитный щиток из штампованной стали, ZZ | Нет | Очень низкий и стабильный | Умеренное, крупное удержание пыли и жира | Чистота, высокая скорость, широкий температурный диапазон |
| Лабиринтное уплотнение | Нет | Очень низкий | От умеренного до высокого при использовании дренажных канавок | Редукторы, большие машины, брызги и туман |
| V-образное уплотнение, зазор или легкий контакт | Мало или нет | Низкий | Хорошо защищает от легкой пыли и брызг. | Электродвигатели, вентиляторы, более высокая скорость |
| Нитриловое манжетное уплотнение, 2RS | Непрерывный | Высокий и растущий со скоростью | Высокая, устойчива к воде и мелкой пыли | Низкий speed, wet or dirty duty |
| Манжетное уплотнение из ПТФЭ | Непрерывный | От умеренного до высокого | Высокая плюс химическая стойкость | Химическое и пищевое оборудование, горячая нагрузка |
Как бесконтактное уплотнение на самом деле защищает от грязи
Защита в бесконтактном уплотнении обеспечивается путем, а не барьером. Понимание трех факторов объясняет большинство реальных результатов.
Геометрия лабиринта и импульс частицы
Лабиринт заставляет воздух и частицы несколько раз менять направление. С каждым поворотом давление падает и частицы задерживаются в канавке, поэтому загрязнению приходится перемещаться дальше и с меньшими затратами энергии, чтобы достичь подшипника. На вращающемся кольце центробежная сила выбрасывает частицы наружу прежде, чем они достигнут самого внутреннего зазора. Одиночный прямой зазор работает гораздо хуже, чем путь с тремя или четырьмя изменениями направления, поэтому два уплотнения одного и того же номинального размера могут вести себя совершенно по-разному в эксплуатации.
Клиренс и термический рост
Зазор определяет, будет ли работать бесконтактное уплотнение или нет. Радиальные зазоры в диапазоне от 0,1 до 0,3 мм на сторону типичны для подшипников малого и среднего размера, и их необходимо пересчитывать, когда корпус алюминиевый, а вал стальной, когда рабочая температура отличается от температуры сборки более чем на 60 градусов Цельсия или когда вал имеет заметное биение. Зазор, который закрывается при рабочей температуре, становится трущимся уплотнением, не имеющим никаких преимуществ и полностью изнашивающимся.
Ориентация, слив и продувка смазки
Большинство бесконтактных конструкций являются направленными. Вращающийся дефлектор должен быть обращен к источнику загрязнения, чтобы частицы выбрасывались из подшипника, а неподвижная канавка должна располагаться на чистой стороне. Сливное отверстие в самой нижней точке корпуса позволяет воде и конденсату выходить, а не скапливаться в зазоре. Помогает также незначительная продувка смазки, так как небольшое количество смазки, выходящее через зазор, уносит с собой частицы и герметизирует путь изнутри.
Где лучше всего подходят бесконтактные уплотнения
Эти приложения редко разочаровывают:
- Электродвигатели и вентиляторы, где скорость постоянна, а окружающая среда чистая или слегка запыленная.
- Высокоскоростные шпиндели и приводы станков, где тепло трения ограничивает точность.
- Редукторы и корпуса насосов с разбрызгиванием масла, где можно обработать канал слива
- Роботизированные соединения и системы линейных направляющих, где длительный срок службы смазки важнее жесткого барьера
- Промышленная автоматизация, работающая на фильтрованном воздухе в контролируемом цехе
Этим приложениям обычно нужно нечто большее:
- Литейное производство, горнодобывающая промышленность и обработка заполнителей, где абразивная пыль присутствует в больших количествах.
- Пищевые линии с ежедневной промывкой и едкими чистящими средствами
- Погружные насосы и оборудование с постоянной влажностью
- Очень мелкая проводящая пыль, такая как графит или металлический порошок, которая может перекрыть узкий зазор.
Шарикоподшипники с малыми и средними глубокими канавками являются «рабочей лошадкой» в большинстве описанных выше чистых применений, от двигателей вентиляторов до приводов насосов, и суффикс уплотнения определяет, как они будут вести себя в каждом из них.
Малые и средние радиальные шарикоподшипники Ознакомьтесь с радиальными шарикоподшипниками для двигателей вентиляторов, приводов насосов и аналогичного оборудования, предназначенного для чистых условий, где суффикс уплотнения определяет производительность. Просмотреть продукт → Критерии отбора, определяющие результат
Проработайте эти пункты по порядку, поскольку каждый из них сужает возможности для следующего:
- Скорость. Сравните требуемую скорость с предельной скоростью для выбранного метода уплотнения, а не только для подшипника.
- Температурный диапазон и перепад температур, включая разницу между условиями сборки и эксплуатации.
- Тип загрязнения и размер частиц, поскольку мелкий порошок ведет себя совершенно иначе, чем крупный песок или брызги жидкости.
- Способ смазки, поскольку эффективность удаления смазки зависит от количества заливаемого масла и вязкости базового масла.
- Доступное осевое и радиальное пространство для лабиринта с достаточным количеством поворотов.
- Доступ для технического обслуживания, поскольку уплотнение, которое невозможно проверить, заменяется целиком.
Когда скорость и комбинированные радиальные и осевые нагрузки возникают вместе, двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники серий 52 и 53 часто оборудуются бесконтактными экранами, поскольку тепло трения на скорости обходится дороже, чем дополнительная герметичность уплотнения.
Двухрядные радиально-упорные подшипники серий 52 и 53 Рассмотрим двухрядные радиально-упорные подшипники серий 52 и 53 для комбинированных радиальных и осевых нагрузок на скорости, где бесконтактные экраны снижают тепло трения. Просмотреть продукт → Установка и обращение с защитой зазора
Зазор по своей конструкции небольшой, поэтому уход за сборкой имеет большее значение, чем с манжетным уплотнением:
- Измерьте фактический зазор после сборки, а не только по чертежу, и еще раз проверьте его на теплом агрегате после первого запуска.
- Перед закрытием корпуса следите за тем, чтобы в канавке уплотнения не было лишней смазки, так как засоренный путь превращается в трение.
- Нажимайте на устанавливаемое кольцо и ни в коем случае не через щиток или лабиринтное кольцо.
- Проверьте концентричность и биение вала, поскольку неровный по окружности зазор сначала закроется с одной стороны.
- Прежде чем прикручивать корпус болтами, проверьте ориентацию сливного отверстия и дефлектора.
- Проверьте наличие потертостей после первых часов работы, пока коррекция еще недорогая.
Режимы отказов и что они вам говорят
Большинство проблем с бесконтактными уплотнениями проявляются несколькими узнаваемыми способами.
Диагностика бесконтактного уплотнения обычно заключается в сопоставлении симптома с проблемой зазора, ориентации или смазки. | Симптом | Вероятная причина | Что проверить в первую очередь |
| Смазка течет из щели | Избыточная смазка или слишком открытый зазор | Объем заливки и измеренный зазор |
| Темные полосы возле разрыва | Мелкая пыль, проходящая через лабиринт | Количество витков и любой вторичный щит |
| Повышение температуры через несколько часов. | Потрите зазор, вызванный тепловым ростом | Зазор при рабочей температуре |
| Ржавчина на наружном кольце или отверстии | Попадание воды или конденсат | Положение слива и защита от брызг |
| Шум без видимых повреждений | Неправильная ориентация или сухой путь | Направление дефлектора и смазка |
Соответствие уплотнения серии подшипников
Суффикс номера детали является кратким руководством по принципу уплотнения. ZZ означает прессованный стальной экран без контакта, а 2RS означает контактное резиновое манжетное уплотнение. Двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники серий 30 и 38 поставляются в обоих вариантах, поэтому один и тот же подшипник может служить в качестве чистого высокоскоростного узла или более загрязненного низкоскоростного узла в зависимости от суффикса, выбранного при вводе заказа. Радиальные шарикоподшипники следуют той же логике: с экранами для двигателей и вентиляторов и манжетными уплотнениями для работы в условиях влажной или пыльной среды.
Двухрядные радиально-упорные подшипники серий 30 и 38 Сравните бесконтактные экраны ZZ и контактные уплотнения 2RS, чтобы сбалансировать ограничения скорости и защиту от пыли и влаги в этих подшипниках серий 30 и 38. Просмотреть продукт → Когда выбор между более высоким ограничением скорости и более плотным уплотнением все еще не ясен, это примечание по выбор типа уплотнения и скорости для подшипников 3802 рассматривает то же решение на проработанном примере.
Краткий контрольный список, прежде чем вы определитесь
- Подтвердите наличие загрязнения и решите, допустим ли вообще зазор.
- Рассчитайте зазор при рабочей температуре, а не при комнатной температуре.
- Проверьте предельную скорость для метода уплотнения, который вы собираетесь использовать.
- С самого начала спроектируйте слив и ориентацию дефлектора в корпусе.
- Запланируйте путь удаления смазки и реалистичный интервал повторного смазывания.
- Осмотрите первый блок после короткого пробега и запишите измеренный зазор.
Бесконтактные уплотнения не являются универсальным решением, но они являются лучшим решением гораздо чаще, чем используются. Обеспечьте правильный зазор, держите путь в чистоте и ориентируйте дефлектор в сторону грязи, и экранированная или лабиринтная конструкция переживет несколько комплектов контактных уплотнений в одном и том же положении. Если вы работаете над конкретным корпусом или случаем нагрузки, вы можете просмотреть весь диапазон из производитель подшипников в Цыси, Нинбо которая производит как герметичные, так и экранированные версии одной и той же серии.
