- Значение сепараторов в мире подшипников
- Материалы и свойства сепараторов на их основе
- Металлические, полимерные, фенольные – как выбрать подходящий
- Эффективность и нагрузочная способность
- Современные тенденции
- Перспективы развития сепараторов в индустрии
Значение сепараторов в мире подшипников
Сепараторы являются важным элементом конструкции подшипников. Лишь некоторые виды подшипников не имеют сепараторов, например, насыпные.
Основная роль сепараторов подшипников – равномерно распределять шарики или ролики по окружности дорожек качения, не допуская их смещения от номинального положения в процессе работы, что обеспечивает правильную нагрузку как самих тел качения, так и колец подшипника.
Второй ролью сепараторов можно считать перемешивание и удержание смазки у тел вращения, что уменьшает силы трения и нагрев деталей подшипника.
Основные типы сепараторов подшипников качения приведены в Табл. 1.
Табл. 1 – Основные типы сепараторов подшипников качения
Штампованные сепараторы |
Механически обработанные металлические сепараторы |
Литые полимерные сепараторы |
Механически обработанные текстолитовые сепараторы |
Выбор конструкции сепараторов подшипников определяется конструктивными особенностями подшипников и предъявляемыми к ним эксплуатационными требованиями.
Материалы и свойства сепараторов на их основе
Материалы сепараторов играют существенное значение для таких эксплуатационных качеств, как:
- эффективность подшипников как с точки зрения КПД, так и с точки зрения межремонтного ресурса, стоимости эксплуатации;
- нагрузочная способность как в установившихся режимах, так и в режимах динамических нагрузок (разгон – торможение, вибрации и т.д.).
Штампованные сепараторы (см. Табл. 1.) выполняются чаще всего из стали или латуни. Они способны выдерживать высокие скорости вращения и температуры до 300°C. Не стойки к динамическим нагрузкам (вибрации, интенсивный разгон или торможение), требуют адекватной смазки.
Механически обработанные металлические сепараторы (см. Табл. 1.) выполняются чаще всего из латуни из-за низкого коэффициента трения в паре со сталью. Это позволяет увеличить скорости вращения подшипника. Такие сепараторы хорошо выдерживают вибронагрузки и динамические нагрузки разгона – торможения, но плохо воспринимают несоосность вала и подшипникового гнезда. Допускаемая температура эксплуатации до 250°C.
Литые полимерные сепараторы (см. Табл. 1.) способны поддерживать высокие скорости вращения, обладают низким коэффициентам трения и способны работать на бедных смазках. Рабочая температура эксплуатации не должна превышать 120°C. Малый удельный вес и пластичность позволяет таким сепараторам легко выдерживать вибронагрузки, динамические нагрузки разгона – торможения, несоосности вала и подшипникового гнезда.
Механически обработанные текстолитовые сепараторы (см. Табл. 1.), центрируемые по обойме подшипника, позволяют поддерживать высокие скорости вращения. Рабочая температура эксплуатации не должна превышать 110°C. Низкий коэффициент трения уменьшает механические потери. Малый удельный вес обеспечивает малую инерционность. Достаточная прочность и жёсткость, центрирование по обойме подшипника обеспечивают высокие характеристики по вибронагрузкам, динамическим нагрузкам разгона – торможения. Сепараторы этого типа плохо воспринимают несоосность вала с подшипниковым гнездом.
Металлические, полимерные, фенольные – как выбрать подходящий
Основные свойства материалов сепараторов рассмотрены в разделе «Материалы и их свойства». Поэтому здесь приведём общие рекомендации по выбору подшипников по материалу сепараторов.
Стальные штампованные сепараторы:
- обладают малой инерционностью;
- высокой прочностью;
- большим внутренним пространством для удержания смазки;
- в случае изготовления из нержавеющей стали высокой коррозионной стойкостью;
- способны работать при температурах до 300°C;
- недороги в изготовлении.
Рекомендуются к работе в высоконагруженных подшипниках широкого применения.
Латунные штампованные сепараторы отличаются от стальных тем, что:
- имеют более высокую вибростойкость и сопротивление ударным нагрузкам из-за большей пластичности латуни;
- более высокую коррозионную стойкость по отношению к обычным сталям;
- способны работать до температуры 250°C;
- латунь дороже стали.
Рекомендуются к применению в основном в специальных подшипниках, применяемых в приборостроении, в высокоточных механизмах, в условиях бедной смазки и т.д.
Латунные механически обработанные сепараторы отличаются от штампованных большей точностью позиционирования тел вращения и повышенными скоростями эксплуатации. Поэтому рекомендуются к применению в высокооборотных высокоточных подшипниках.
Литые полимерные сепараторы (в том числе и армированные стекловолокном):
- гармонично сочетают в себе лёгкость, прочность и упругость;
- обладают низким уровнем шума;
- имеют диапазон рабочих температур от -40°C до 120°C;
- в рабочем диапазоне температур имеют высокую коррозионную устойчивость;
- не требовательны к смазке;
- хорошо переносят вибрационные нагрузки
- дёшевы в массовом производстве.
Сепараторы на основе полимеров часто применяются в подшипниках массового производства, работающих в бытовой технике, в пищевой, химической.
Механически обработанные текстолитовые сепараторы на основе фенолформальдегидных смол:
- обладают высокой стоимостью;
- имеют низкий коэффициент трения по стали;
- отличаются повышенной стойкостью к раскалыванию и истиранию.
Рекомендуются к применению в высокоскоростных и высокоточных подшипниках.
Эффективность и нагрузочная способность
Рассмотренные в данной статье типы сепараторов были созданы и оптимизированы для работы в подшипниках, которые предназначены для применения в условиях разных рабочих нагрузок, различных воздействий внешней среды. Поэтому правильный подбор сепараторов позволяет повысить эффективность подшипников для их специфических условий эксплуатации.
Приведём сравнительную таблицу эффективности и нагрузочной способности подшипников с сепараторами различных видов для различных режимов эксплуатации (см. Табл. 2.)
Табл. 2 – Эффективность сепараторов разных видов к условиям эксплуатации подшипников
Режимы эксплуатации |
Металлические сепараторы |
Неметаллические сепараторы |
|||
Штамповка |
Мехобработка |
Литые |
Мехобработка |
||
Сталь |
Латунь |
Латунь |
Полимеры |
Текстолит |
|
Максимальная скорость вращения |
Средняя |
Средняя |
Высокая |
Высокая |
Высокая |
Максимальная рабочая температура |
Высокая |
Средняя |
Средняя |
Умеренная |
Умеренная |
Вибронагрузки |
Умеренная |
Низкая |
Высокая |
Высокая |
Высокая |
Высокие динамические нагрузки разгона - торможения |
Средняя (склонны к деформа-циям) |
Средняя (склонны к деформа-циям) |
Высокая |
Высокая |
Высокая |
Несоосности вала и гнезда подшипника |
Умеренная |
Умеренная |
Низкая |
Высокая |
Низкая |
Бедная смазка |
Низкая |
Низкая |
Низкая |
Высокая |
Высокая |
Современные тенденции
В современны технических устройствах всё чаще предъявляются требования к высокооборотности, к применению подшипников, не требующих обслуживания, стойких к воздействию агрессивных сред. Этим требованиям во многом отвечают подшипники с неметаллическими сепараторами. Особенно перспективны в этом смысле полимеры типа полиэфиркетона, которые могут работать как при высоких температурах, так и без смазки.
Перспективы развития сепараторов в индустрии
Вероятно, металлические сепараторы уже достигли пика своего развития и не имеют перспектив для дальнейшего совершенствования параметров подшипников. Поэтому следует ожидать, что всё большее значение в индустрии сепараторов будут занимать искусственные материалы на основе армированных композитов и новых типов полимеров.