Высокотемпературные подшипники и подшипники для особых условий ISB

Статья для механиков, конструкторов и закупщиков, которым нужны подшипники для сложных условий: нагрев, агрессивная среда, влага, низкий уровень шума. Мы разберём, чем отличаются высокотемпературные подшипники, полимерные, низкошумные для электродвигателей и подшипники из нержавеющей стали, и в каких случаях стоит выбирать каждый вариант.

Стандартный радиальный шарикоподшипник из хромистой стали подходит для большинства узлов, но не для всех. У каждого специального исполнения ISB своя область: высокотемпературные подшипники рассчитаны на нагрев до 320 °C, полимерные не боятся многих кислот, нержавеющие стойки к влаге, низкошумные работают тише. Исполнения собраны в группе подшипников для особых условий и в группе шариковых подшипников.

Высокотемпературные подшипники ISB: фосфатированные исполнения

Высокотемпературные подшипники ISB — это фосфатированные радиальные шарикоподшипники для работы при повышенном нагреве. Они выпускаются с контактными уплотнениями 2RS, с уплотнениями для высоких температур 2RS VT, а также с защитными шайбами ZZ и Z или без защиты. В программу входят серии 613/3–629, 61800–61820, 61900–61915, 6000–6020, 6200–6220, 6300–6320, а также подшипники для корпусных узлов UC, UCPA, UCF, UCFL, UCT, UCP. Весь диапазон описан в серии высокотемпературные подшипники.

Максимальная рабочая температура зависит от исполнения.

Самый высокий предел у исполнения Z: такие высокотемпературные подшипники с одной защитной шайбой рассчитаны на 320 °C. Для ZZ и 2RS VT в каталоге указано по два значения — в разных строках для одних и тех же серий. Поэтому при выборе по пределу температуры уточняйте исполнение и значение до заказа. Высокотемпературные подшипники для корпусных узлов UCP, UCF, UCFL, UCT, UCPA в варианте 2RS VT рассчитаны на 250 °C, а подшипники UC с шайбами ZZ — на 280 °C (отверстия 12–90 мм). Миниатюрные высокотемпературные подшипники 613/3–629 (отверстия 3–9 мм) выпускаются на 250 °C с уплотнением 2RS VT и на 270 °C открытыми.

Как выбрать высокотемпературные подшипники

1. Определите рабочую температуру в узле, а не температуру окружающей среды: подшипник нагревается от трения.
2. Сопоставьте температуру со столбцом таблицы: чем выше предел, тем менее закрытым будет исполнение — на 320 °C рассчитаны подшипники с одной шайбой Z.
3. Учтите смазку и уплотнение: уплотнения 2RS ограничены 150 °C, для более высоких температур — 2RS VT.
4. Проверьте серию и диапазон отверстий по таблице серии: например, 6000–6020 охватывают отверстия 10–100 мм.

Высокотемпературные подшипники нужны там, где обычный подшипник с контактным уплотнением из NBR не выдержит нагрев: у таких уплотнений диапазон до +100 °C, кратковременно до +120 °C. Для самих корпусных узлов температурный выбор описан отдельно: в статье о корпусных подшипниках есть исполнение HT до +200 °C.

Полимерные подшипники: когда нужна коррозионная стойкость

Полимерные шарикоподшипники ISB делают из пластмасс: кольца — POM, PP, PE, PET, PTFE, PEEK, PVDF, PPS или PI; сепараторы — PA, PP, PET, PTFE, PEEK, PVDF, PPS или PI; шарики — стекло, нержавеющая сталь, титан, керамика Si3N4 или Al2O3 либо полимеры. Возможно бессепараторное исполнение с максимальным числом шариков. Материал подбирается под условия, например: для пищевой технологии — кольца POM, сепараторы PA, шарики из нержавеющей стали AISI 314C/316C; для печей — PEEK с шариками из стекла; для стерилизаторов — PPS; для пневматики — PVDF.

Стойкость к химии каталог показывает таблицей сопротивления усилию после выдержки в среде при 23 °C. Например, после 180 дней в 10 % серной кислоте сохраняется 90 %, в изопропиловом спирте — 100 %, а 10 % гидроксид натрия за 30 дней снижает значение до 2 %. Поэтому среду всегда проверяют по таблице и испытывают подшипник в первых применениях.

Нагрузка у полимерных подшипников в десятки раз ниже, чем у стальных. Для 6204 в таблице серии указаны динамическая нагрузка 420 Н и предельная частота 1 050 об/мин, для 6210 — 770 Н и 550 об/мин. Допустимую нагрузку дополнительно снижают коэффициентами по скорости и температуре. Пример каталога: 6210 с кольцами из POM при 80 °C и скорости до 225 об/мин — 770 Н × 80 % × 90 % = 554,4 Н. Это приблизительная оценка для стандартных применений. Подшипники собраны в сериях радиальные полимерные, лёгких серий 617–619 и упорные полимерные.

Низкошумные подшипники для электродвигателей

Низкошумные радиальные шарикоподшипники ISB Electrical Motors Standard разработаны для отраслей, где нужны минимальные шум и вибрация, в том числе для электродвигателей. Кольца и шарики сделаны из стали 100Cr6 (GCr15) твёрдостью 60–62,5 HRC (кольца) и 60–65 HRC (шарики, класс G5), сепаратор — из стали C40. Подшипники поставляются с предварительно заложенной смазкой, как правило, по классу точности P6; по заказу возможны P5 и P4.

Уровень шума и вибрации регламентирован: исполнения «Low Noise Z3 V3» и «Low Noise Plus Zp Vp». Допуск шума зависит от серии и отверстия: например, при d = 20 мм в ряду диаметров 62 допуск составляет 48 дБ для обозначения Z, 38 дБ для Z3 и 35 дБ для Zp. Значения для других размеров приведены в таблицах каталога.

Выбор уплотнения влияет и на шум, и на защиту. По каталогу: ZZ — низкий крутящий момент и скорости как у открытого подшипника, но слабая гидроизоляция; 2RZ — бесконтактное уплотнение, −25…+120 °C; 2RS — контактное уплотнение, отличная пылезащита и очень хорошая гидроизоляция, но скорость ограничена, −25…+110 °C; 2RV — средний момент, скорость намного выше, чем у 2RS, и очень хорошая гидроизоляция, −25…+120 °C. Серии: низкошумные однорядные, миниатюрные и радиально-упорные.

Подшипники из нержавеющей стали

Радиальные шарикоподшипники из нержавеющей стали обозначаются префиксом SS: кольца и шарики из AISI 440C, шайбы и сепараторы из AISI 302. Они устойчивы к коррозии от влаги; в исполнении ZZ шайбы из нержавеющей стали, в 2RS — уплотнения из NBR от −40 до +100 °C (кратковременно до +120 °C). Для пищевой промышленности по запросу возможна нетоксичная смазка. Платой за стойкость становится нагрузка: у SS 6204 динамическая грузоподъёмность 10,584 кН против 13,3 кН у стандартного 6204. Серии: нержавеющие однорядные и с защитной шайбой.

Сравнение: подшипник 6204 в разных исполнениях

Все четыре подшипника имеют размеры 20 × 47 × 14 мм. Данные из таблиц серий.

Высокотемпературные подшипники в таблицу не вошли: для них в каталоге приведены серии, отверстия и температуры, поэтому нагрузочные характеристики берут по базовой серии.

Как выбрать специальное исполнение

Высокотемпературные подшипники, полимерные, нержавеющие и низкошумные выбирают по главному ограничению узла.

• Температура выше обычной — высокотемпературные подшипники: до 150 °C — с уплотнением 2RS, 200–250 °C — 2RS VT, 200–280 °C — с шайбами ZZ, до 270 °C — открытые, до 320 °C — с шайбой Z.
• Влага и пищевая среда — нержавеющие подшипники SS.
• Кислоты, химия, лёгкая нагрузка — полимерные: материал колец, сепаратора и шариков выбирают по среде.
• Электродвигатель, тишина — низкошумные Electrical Motors Standard.

Типичные ошибки

• Выбирают высокотемпературные подшипники по температуре среды, а не по температуре в узле.
• Берут полимерный подшипник вместо стального, не пересчитав нагрузку: она в десятки раз ниже (420 Н против 13,3 кН у 6204).
• Не проверяют химическую стойкость: к гидроксиду натрия стойкость низкая.
• Ставят нержавеющий подшипник и ждут такой же нагрузки, как у стандартного.
• Выбирают 2RS для высокооборотного низкошумного узла: уплотнение ограничивает скорость.

Выводы

Специальные подшипники ISB решают узкие задачи: высокотемпературные подшипники работают при 150–320 °C в зависимости от исполнения, полимерные устойчивы к коррозии, нержавеющие — к влаге, низкошумные подходят для электродвигателей. Подбор определяют температура, среда и нагрузка; размеры и значения нагрузки берут из таблиц серий.

Если нужно сверить подбор, направьте запрос на почту zapros@vsekaruseli.ru: укажите условия работы, температуру, среду, размеры или обозначение и желаемое исполнение.