Подшипниковый узел FY30TF/VA201 SKF

Конструктивные особенности

• Стальной корпус: Обеспечивает прочность и стабильность размеров при тепловом расширении.

• Специальные уплотнения.

   

• Смазочный канал: Позволяет проводить повторную смазку для вытеснения старой, отработавшей смазки и продления срока службы.

Преимущества

• Надежность при экстремальном нагреве: Конструкция и материалы специально подобраны для работы при высоких температурах.

• Сохранение грузоподъемности: Термостабилизация предотвращает падение твердости колец и тел качения, сохраняя высокие нагрузкиые характеристики.

• Стабильность размеров: Минимизирует риск заклинивания из-за различного теплового расширения деталей узла.

• Защита в тяжелых условиях: Высокотемпературные уплотнения эффективно защищают от попадания окалины, пыли и других загрязнений, характерных для горячих цехов.

• Длительный срок службы.

Применение

• Металлургическая промышленность: Печные транспортёры, рольганги в зонах подачи и выдачи слитков, машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), шейки прокатных валков.

• Промышленные печи: Конвейерные ленты и ролики внутри сушильных и обжиговых печей.

• Производство цемента и извести: Оборудование возле печей обжига (холодильники, выходные течки).

• Энергетика: Узлы в системах дымоудаления и горячего воздуховода.

• Химическая промышленность: Оборудование, работающее в условиях теплового воздействия.

Требования к монтажу

• Твердость вала: Минимум 55 HRC. Вал должен быть термостоек.

• Шероховатость вала: Ra ≤ 0.8 мкм.

• Допуски вала: Рекомендуется k6 для обеспечения надежного натяга, который не ослабнет при тепловом расширении вала.

• Температура монтажа: Запрещено использовать методы с нагревом открытым пламенем. Только нагрев в контролируемой печи или масляной ванне до макс. +120°C.

• Соосность: Допуск на перекос должен быть минимальным, несмотря на самоустанавливающуюся способность.

Эксплуатационные параметры

• Температурный диапазон: От -30°C до +200°C (постоянная работа). Кратковременно до +250°C.

• Смазка:

  • Узел поставляется заправленным специальной высокотемпературной смазкой.

  • Для дозаправки обязательно использовать смазку, рекомендованную SKF для исполнения VA201 (например, SKF LGET 2). Использование неправильной смазки приведет к немедленному выходу из строя.

  • Интервалы повторного смазывания значительно сокращаются при высоких температурах и должны определяться по графикам из каталога или на основе мониторинга состояния.

• Контроль: Обязателен регулярный контроль температуры самого узла и состояния смазки.

• Осторожность: При остановке горячего оборудования необходимо дать узлу остыть естественным путем, избегая резкого охлаждения (например, водой), которое может вызвать термические трещины.

Расчетные формулы

Расчёт эквивалентной нагрузки на узел (P)

Общий вид:

P = X * Fr + Y * Fa + U * M

где:

• P — эквивалентная динамическая нагрузка на узел, Н
• Fr — радиальная нагрузка, приложенная к узлу, Н
• Fa — осевая нагрузка, приложенная к узлу, Н
• M — внешний опрокидывающий момент, Н*м
• X, Y, U — коэффициенты, определяемые производителем узла для конкретной модели и схемы нагружения.

Расчёт статической грузоподъёмности узла (C0 unit)

Это максимальная нагрузка, которую узел может выдержать без недопустимой остаточной деформации. Она меньше статической грузоподъёмности самого подшипника (C0) из-за деформации корпуса.

C0 unit = k * C0

где:

• C0 unit — статическая грузоподъёмность узла, Н
• C0 — статическая грузоподъёмность подшипника, Н
• k — коэффициент ослабления корпуса (k < 1).

Расчёт эффективного коэффициента виброизоляции

Корпус узла демпфирует виброизоляция. Его эффективность можно оценить.

T = 1 / sqrt((1 - (f/f_n)^2 )^2 + (2*ζ*(f/f_n))^2 )

где:

• T — коэффициент передачи вибрации (чем меньше, тем лучше изоляция).
• f — частота вынужденных колебаний (например, частота вращения), Гц.
• f_n — собственная частота колебаний узла на его креплении, Гц.
• ζ — коэффициент демпфирования системы (зависит от материала корпуса и жёсткости основания).

Расчёт момента трения в узле (Mf)

Вращающий момент, который необходимо преодолеть для проворачивания вала в узле. Критичен для высокоскоростных и точных применений.

Mf = Mf_seal + Mf_bearing + Mf_lub

где:

• Mf_seal — момент трения уплотнения. Часто является доминирующей составляющей. Рассчитывается по эмпирическим формулам производителя уплотнений (зависит от диаметра вала, скорости, материала манжеты).
• Mf_bearing — момент трения подшипника. Mf_bearing = 0.5 * μ * P * d где μ — коэффициент трения качения (≈ 0.0015 для шарикоподшипников), P — нагрузка, d — посадочный диаметр подшипника.
• Mf_lub — момент трения, обусловленный сопротивлением пластичной смазки. Зависит от типа смазки, скорости и температуры.

Расчёт температуры узла в установившемся режиме

Баланс между тепловыделением и теплоотводом.

Q_generated = Q_dissipated(Mf * ω) = h * A * (T_unit - T_ambient)

где:

• Q_generated — тепловая мощность, Вт (рассчитывается как Mf * ω, где ω — угловая скорость в рад/с).
• Q_dissipated — мощность теплоотвода, Вт.
• h — коэффициент теплопередачи [Вт/(м²*К)] (зависит от материала корпуса, скорости обдува воздуха).
• A — площадь поверхности теплоотдачи корпуса узла, м².
• T_unit — температура узла, °C.
• T_ambient — температура окружающей среды, °C.

Оценка ресурса смазки в узле (Llife)

Для необслуживаемых узлов ресурс часто ограничен сроком службы смазки, а не усталостью металла.

Llife = f* T * n* B

где:

• T — рабочая температура. Наиболее важный фактор. Правило: повышение температуры на 15°C сверх нормы сокращает жизнь смазки вдвое.
• n — частота вращения.
• B — коэффициент типа подшипника и нагрузки.

Производители смазок (например, Klüber, Shell) предоставляют номограммы и программные средства для расчёта жизни смазки. Упрощённая оценка даётся в каталогах на узлы в виде графиков "Скорость/Температура/Ресурс".