Jak vybrat správné soudečkové ložisko pro těžká zařízení

1,6 km dlouhý pozemní dopravník v měděném dole v Chile ztrácel každých šest týdnů ložisko ocasní kladky. Původní kuličkové ložisko běželo rychlostí 180 ot/min při naměřeném radiálním zatížení 320 kN a hřídel seděla na hnacím konci o 1,4 stupně mimo linii. Nahrazením je soudečkové ložisko 22320 a tato pozice nyní běží dva po sobě jdoucí roky podle stejného plánu maziva. Tato posloupnost rozhodování dokumentuje tato příručka v návaznosti na postup výběru, který společnost Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company uplatňuje u své řady soudečkových ložisek, od kompaktní řady 21300 až po těžkou řadu 24100.

2 stupně vůle pro nesouosost hřídele ve standardní sérii

10/3 exponent životnosti použitý pro valivá ložiska ve výpočtech L10

60–80 % Přídavek na lisované uložení se ztratí jako snížení vnitřní vůle

Začněte s profilem zatížení, nikoli s číslem série

Radiální zatížení určuje velikost ložiska; úroveň šoku určuje sérii. Soudečkové ložisko je dvouřadé valivé ložisko s válečky soudkovitého tvaru, které běží na kulové vnější oběžné dráze, což umožňuje hřídeli pracovat s úhlovým nesouosostí až asi 2 stupňů a zároveň přenášet velká kombinovaná radiální a axiální zatížení v obou směrech.

Před otevřením jakéhokoli katalogu vypočítejte ekvivalentní dynamické zatížení ložiska P. Pro kombinované radiální zatížení Fr a axiální zatížení Fa použijte standardní rovnici P = X x Fr Y x Fa, kde X a Y jsou faktory publikované pro každou řadu ložisek. Poté vynásobte zatížení v ustáleném stavu provozním faktorem, než jej porovnáte s hodnotou dynamického zatížení C: použijte 1,5–2,0 pro pásové dopravníky, ventilátory a převodovky a 2,0–3,0 pro drtiče, síta a lisy. Zejména vibrační síta vystavují ložiska špičkovým zrychlením 4-5 g, které výpočet statického zatížení nikdy neodhalí.

Základní pravidlo: když provozní faktor překročí 2 nebo maximální zrychlení překročí 4 g, přestaňte výběr považovat za problém se zatížením a považujte jej za problém s rázem. Na výběru série záleží více než na výpočtu velikosti vrtání.

Jakmile je znám P, základní jmenovitá životnost vyplývá z L10 = (C/P)^(10/3) milionů otáček. 10/3 exponent je Weibullův sklon pro válečkové prvky s liniovým stykem, nižší než exponent 3 používaný pro kuličková ložiska, takže válečková ložiska jsou citlivější na malé změny zatížení. Níže uvedená tabulka ukazuje, proč je výběr řady důležitý: jedná se o orientační dynamické zatížení pro čtyři řady soudečkových ložisek na stejném hřídeli 100 mm.

Dynamická radiální únosnost C pro řadu vrtání 100 mm, typické varianty třídy E.

Pro standardní provoz dopravníku a střední rázy, běžná praxe v stavební a důlní zařízení je začít s řadou 22200, která poskytuje nejlepší poměr nosnosti k velikosti obálky.

22200 Series Spherical Roller Bearing for Heavy Industrial Use

Soudečkové ložisko řady 22200 pro těžké průmyslové použití Tato řada nabízí vyvážený poměr nosnosti a velikosti, díky čemuž je praktickou první volbou pro dopravníkové a těžební zařízení. Jeho samonastavitelná konstrukce zvládá nesouosost a mírné axiální zatížení v obou směrech. Zobrazit produkt →

Slaďte rychlost, teplotu a design klece

Mezní rychlost soudečkového ložiska je dána geometrií klece a hmotou válečku, nikoli samotným průměrem díry. A 22220 maže až do asi 2 400 ot./min., 23120 dosahuje zhruba 2 800 ot./min. a 22320 se zastaví v blízkosti 1 800 ot./min, protože jeho větší válce generují větší odstředivou sílu.

Když provozní rychlost překročí cca 70 % mezní rychlosti, přepněte ze standardní lisované ocelové klece na strojově opracovanou mosaznou klec. Mosaz běží chladněji, lépe snáší okrajové mazání a snáší vyšší teploty v ocelárnách a cementárnách.

Rychlá kontrola při vrtání 100 mm: 22220, 2400 ot./min; 23120, 2800 ot./min; 22 320, 1 800 ot./min. Pokud je vaše povinnost nad některým z těchto čísel, přehodnoťte sérii nebo přejděte na mazání olejem.

Teplota nastavuje druhou hranici. Standardní ložiska pracují od -30 °C do 120 °C; s tepelně stabilizovanými kroužky běží stejná ložiska až do 200 °C, ale zvolená vnitřní vůle musí být otevřena, aby se pohltil rozdíl v dilataci mezi hřídelí, kroužkem a skříní. Pro velké rotační hřídele ve ventilátorech, čerpadlech a generátorech, kde záleží na rychlosti více než na maximálním zatížení, je řada 23000 tím správným výchozím bodem.

23000 Series Spherical Roller Bearing for High-Speed Rotating Shafts

Soudečkové ložisko řady 23000 pro vysokorychlostní rotující hřídele Toto ložisko, navržené pro velké hřídele ventilátorů, čerpadel a generátorů, upřednostňuje rychlost před maximálním zatížením. Samočinně se vyrovnává, aby kompenzoval průhyb hřídele a podporuje velká radiální zatížení v náročných podmínkách. Zobrazit produkt →

Správně nastavte vnitřní vůli a mazání

Více soudečkových ložisek selhává v důsledku špatné vůle a špatného mazání než v důsledku hrubého přetížení. Před potvrzením uložení vyberte radiální vnitřní vůli. Těsné uložení hřídele spotřebuje 60–80 % přípustné odchylky namontované vůle a operátor nevidí ztrátu, dokud se skříň nezačne zahřívat.

Třída CN: výchozí pro kontinuální stroje s lehkou až normální montáží, jako jsou elektromotory a ventilátory.
Třída C3: preferovaná pro indukčně montovaná ložiska, lisy a všechny polohy s teplotním gradientem nad 10 °C mezi vnitřním a vnějším kroužkem.
Třída C4: vyhrazena pro pec, sušárnu a další místa s vysokou teplotou, kde se vnější kroužek zahřívá více než hřídel.

Pravidlo viskozitního poměru (kapa >= 2): udržujte skutečnou provozní viskozitu maziva nebo oleje alespoň dvojnásobkem požadovaného minima pro velikost ložiska a otáčky. Klesne pod kappa = 1 a válečky se začnou pohybovat na hraně kontaktu kov na kov, což se nejprve projeví jako smykové opotřebení na koncích válečků.

Pro mazání plastickým mazivem zvolte plastické mazivo, jehož viskozita základního oleje odpovídá rychlosti a teplotě: typicky ISO VG 220 pro ložiska s vrtáním 80-150 mm běžící při 60-90 °C a ISO VG 320-460 pro systémy s cirkulujícím olejem ve válcovnách a těžkých lisech. Intervaly domazávání se pohybují od cca 500 hodin nepřetržitého těžkého provozu až po 4 000 hodin pro málo zatížené čisté pozice.

Porovnejte série na vrtání, zatížení a rychlosti dohromady

Stejná velikost otvoru unese téměř dvojnásobné zatížení, když přecházíte z řady 22200 na řadu 22300, takže nikdy nezmrazujte řadu, dokud nebude stanoven průměr hřídele a uspořádání pouzdra. Níže uvedené srovnání je výběrová tabulka používaná pro většinu pozic těžkého průmyslu.

Tabulka: série soudečkových ložisek ve srovnání s dírou 100 mm. Hodnoty zatížení a rychlosti jsou orientační katalogové údaje, nenahrazují jmenovité tabulky výrobce.
série	Roller design	Cr, vrtání 100 mm	Omezení rychlosti	Typická pozice pro těžký provoz
22200	Standardní dvouřadý	asi 285 kN	2 400 ot./min	Dopravníky, ventilátory, převodovky
22300	Nadrozměrné válečky ve stejném OD	asi 540 kN	1 800 ot./min	Drtiče, třídiče, lisy
23000	Tenké válečky, vyšší rychlost	asi 345-485 kN	2 800 ot./min	Čerpadla, turbíny, velké motory
23200	Rozšířený profil 23000	asi 520 kN	2 000 ot./min	Těžké vibrační stroje
24000/24100	Extra široké, obrovské válečky	nad 600 kN	1 200-1 500 ot./min	Válcovny, pece, lanové kladky

Zkratka výběru: vibrační provoz vyžaduje řadu 22300, vysokorychlostní rotační provoz vyžaduje řadu 23000 a obrovské pomaluběžné pece a mlýny vyžadují řadu 24000 a 24100.

Když je rozhodujícím faktorem odolnost proti nárazům a vibracím, obvyklou odpovědí je řada 22300. Jeho nadrozměrné válce rozkládají kontaktní napětí na větší plochu, což je přesně to, co hlava drtiče nebo vibrační třídič vyžaduje. Pro největší pece a mlýny jsou řady 24000 a 24100 jediným praktickým řešením.

22300 Series Spherical Roller Bearing for Shock and Vibration

Soudečkové ložisko řady 22300 pro rázy a vibrace Tato řada je vybavena nadměrně velkými válci, které šíří kontaktní napětí, a je vhodná pro hlavy drtičů a vibrační síta. Odolává nárazovému zatížení a nesouososti a zároveň snižuje tření a tvorbu tepla v drsném prostředí. Zobrazit produkt →

Ověřujte, zda sedí a sledujte známky potíží

Ložisko je pouze tak spolehlivé jako sedlo hřídele, sedlo skříně a mazání, které je obklopuje. Před montáží změřte zaoblení a kuželovitost obou sedel: odchylka nad IT5/2 na čepu hřídele zdeformuje vnitřní kroužek a během první hodiny provozu se projeví jako horké místo.

Použijte nalisované uložení na otočný kroužek: pro otočný vnitřní kroužek zvolte toleranci hřídele p6 nebo r6; u rotujícího vnějšího kroužku by lícování pouzdra mělo být K7 nebo M7. Namontujte pomocí indukčního ohřívače a nikdy neklepejte na čelo kroužku. Zaznamenejte si vnitřní vůli před a po montáži a potvrďte, že redukce odpovídá očekávaným 60–80 % přídavku pro lisované uložení. Po první hodině by se teplota krytu měla ustálit v rozmezí 60-90 °C; stoupání nad 100 °C znamená špatnou třídu vůle nebo mazivo.

Odlupování na jedné straně oběžné dráhy: nesouosost nebo deformovaný vývrt pouzdra.
Smykové stopy na válečcích: nedostatečné zatížení nebo příliš lehké radiální uložení.
Namáhání sedla hřídele: volné uložení nebo ohyb hřídele.
Tmavé, suché mazivo na kleci: interval domazávání je příliš dlouhý.

Definuj P Ekvivalentní zatížení s provozním faktorem.

Opravte rychlostní hranici Zkontrolujte mezní otáčky a materiál klece.

Vyberte povolení CN, C3 nebo C4 proti padnutí a teplu.

Potvrďte, že sedí hřídel p6/r6, pouzdro K7/M7.

Komise Zaznamenejte vůli, zkontrolujte teplotu, ověřte mazání.

Cesta s nejnižším rizikem: pro horké pozice zvolte C3; pro šok zvolte 22300; pro vysokou rychlost zvolte 23000; a pro každou pozici ověřte před uvedením do provozu poměr viskozity. Podrobný postup výběru, včetně hraniční rychlosti a zatěžovacích stavů, je popsán v našem samostatném článku průvodce výběrem soudečkového ložiska .

Často kladené otázky

Přímé odpovědi na otázky, které se nejčastěji objevují při specifikaci soudečkových ložisek pro těžká průmyslová zařízení.

Jaký je rozdíl mezi řadami 22200 a 22300?

Obě řady pokrývají stejný rozsah průměrů hřídele, ale ložisko 22300 používá podstatně větší válečky. Při vrtání 100 mm má 22320 dynamické zatížení téměř 540 kN, zatímco 22220 je kolem 285 kN. Vyberte si 22300 pro drtiče, síta a lisy; zvolte 22200 pro dopravníky a ventilátory.

Jak velké axiální zatížení unese soudečkové ložisko?

Soudečková ložiska nesou kombinované zatížení v obou axiálních směrech. Při mírném radiálním zatížení je využitelné axiální zatížení zhruba na třetině dynamického radiálního zatížení. Dále ověřte součinitele X a Y z katalogu, protože poměr axiálního a radiálního zatížení ovlivňuje ekvivalentní zatížení P přímo.

Jak velká nesouosost je přijatelná?

Standardní řada toleruje až 2 stupně statického úhlového vychýlení mezi osou hřídele a pouzdra a některá provedení světelné řady dosahují 3 stupňů. Tento přídavek se vztahuje na průhyb hřídele a montážní chybu, nikoli na ohnutý hřídel nebo usazený základ. Pokud se aplikace blíží limitu, po prvním spuštění zkontrolujte vzor kontaktu.

Jak často by se mělo ložisko domazávat?

Soudečkové ložisko mazané tukem na řemenici dopravníku 180 ot./min. obvykle potřebuje domazávání každých 1 000–2 000 provozních hodin a každé domazání by mělo odstranit 10–15 % objemu maziva. Horké, pomalé válce v pecích mohou vyžadovat domazání každých 500 hodin, zatímco provoz čistého ventilátoru se může prodloužit až na 4 000 hodin. Systémy mazané olejem se nejlépe řídí pravidelnou analýzou oleje.