Подшипники FAG в прокатном оборудованииРасчет нагрузки на подшипник 10 Самоустанавливающиеся подушки

Подшипники FAG

в прокатном оборудовании

ООО «Шэффлер Руссланд»

Москва (Россия)Телефон: +7 (495) 737-76-60Факс: +7 (495) [email protected]@col.ruwww.schaefflerrussland.ru

Представительство в Санкт-Петербурге (Россия)Телефон: +7 (812) 325-22-92, 572-15-79 Факс: +7 (812) [email protected]

Представительство Schaeffler KG в Минске (Республика Беларусь)Телефон: +375 (17) 256-30-02Факс: +375 (17) [email protected]

Представительство Schaeffler KG в Киеве (Украина)Телефон: +38 (044) 593-02-81Факс: +38 (044) [email protected]

Schaeffler KG Buro Baltikum (Латвия)Телефон: +371 706-37-95Факс: +371 [email protected]

Schaeffler KG

Georg-Schafer-Strasse 3097421 SchweinfurtInternet: www.fag.deE-mail: [email protected] Deutschland:Telefon: 0180 5003872Telefax: 0180 5003873Aus anderen Landern:Telefon: +49 9721 91-0Telefax: +49 9721 91-3435

Данная брошюра была тщательносоставлена и проверена на наличиеошибок. Все же мы не несемответственность за возможныеопечатки или неполноту информации.Мы оставляем за собой правовнесения изменений, обусловленныхтехническим прогрессом.

© Schaeffler KG. Сентябрь 2007Перепечатка, в том числе частичная,только с нашего согласия.

WL 17 200/5 RUS

Oblozhka 21.09.2007 14:51 Page 1

Предисловие

Фирма FAG Kugelfischer, являющаясяосновоположницей подшипниковойпромышленности, уже более 100 летпроизводит подшипники качения всехконструкций. Фирма FAG еще на заресвоей деятельности началаразрабатывать и изготавливатьподшипники качения для прокатногооборудования, накопив за многиегоды колоссальный опыт, частькоторого представлена Вашемувниманию в данной публикации.В помощь конструкторам прокатногооборудования приведены основныесведения для выбора и расчетаподшипников для прокатных станов.В брошюре даны подробныерекомендации по монтажуи обслуживанию подшипников.На все возникшие у Вас вопросыготовы ответить специалистытехнической службы FAG.Размеры и рабочие характеристикиподшипников для прокатногооборудования содержатсяв публикации WL 41 140.На стр. 68 приводится переченьостальных публикаций FAG,касающихся подшипниковдля прокатного оборудования,теоретических основ и сведенийпо выбору подшипников, монтажуи демонтажу, смазываниюи обслуживанию.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 2

Содержание

Подшипники прокатных валков 4Конструкционные условия 4Цилиндрические роликоподшипники 5Упорные подшипники 6Конические роликоподшипники 7Сферические роликоподшипники 9Упорные конические роликоподшипникидля нажимных шпинделей 9

Расчет нагрузки на подшипник 10Самоустанавливающиеся подушки 10

Ленточная прокатка 10Профильная прокатка 11

Жёстко закреплённые подушки 12Подшипники валков с консольным закреплением 13Расчет прогиба валков 14

Выбор размера подшипника 18Подшипники под действием статической нагрузки 18Подшипники под действием динамической нагрузки 18Расчет расширенной долговечности 22

Смазывание 29Смазывание подшипников в прокатном оборудовании 29Смазывание консистентной смазкой 29

Выбор консистентной смазкипо частоте вращения и нагрузке 30Прочие производственные условия 30

Смазывание маслом 31Необходимая вязкость масла 31

Другие необходимые свойства масел 31Методы смазывания маслом 32Организация процессов смазки 32

Количество заполняемой консистентной смазки 32Интервалы для повторного смазыванияконсистентной смазкой 32Подача смазочного материала 33Смазывание консистентной смазкой 33Смазывание масляным туманом 34Масловоздушное смазывание 34Циркуляционная смазка,смазка впрыскиванием 35

Допуски валковых подшипников 36

Детали, сопряженные с подшипниками 37Рекомендации по выбору посадок подшипников 37

Радиальные подшипники 37Упорные подшипники 37

Допуски на обработку цилиндрических посадочныхповерхностей 40Допуски подушек и цапф прокатных валков 42

Конструктивные мероприятияпри посадке внутренних колец с зазором 44Подушки 44

Опорные поверхности окон станины и подушек 45Конструкции уплотнений 46

Монтаж и обслуживание 48Подготовка к монтажу 48

Контроль цилиндрических цапф валков 48Контроль конических цапф 49Контроль подушек прокатного стана 49Шероховатость поверхности 50Обработка посадочных поверхностейпод подшипники 51Подготовка подшипника к монтажу 51

Монтаж четырехрядных цилиндрическихроликоподшипников 51

Монтаж внутренних колец 52Монтаж наружных колец 53Монтаж упорных подшипников 54Монтаж подушки с предварительно смонтированнымподшипником на цапфу 54Демонтаж подшипниковой опоры 55Посадка внутренних колец с зазором 55

Монтаж четырехрядных конических роликоподшипников 56Монтаж 56Демонтаж 58Обслуживание 58

Монтаж сферических роликоподшипников 58Монтаж сферических роликоподшипниковс коническим отверстием 58Демонтаж сферических роликоподшипниковс коническим отверстием 58

Методика монтажа и демонтажа внутренних колеццилиндрических роликоподшипников(при посадке с натягом) 59

Индукционное нагревание 59Нагревание при помощи газового кольца-горелки 60

Приспособления для монтажа соединительных муфти лабиринтных колец 61

Индукционный нагрев соединительных муфтпрокатных валков 61Индукционные нагревательные приспособлениядля лабиринтных колец 62

Поддержание резервного запаса 62Сбор статистических данных 62Хранение подшипников 64

Пример конструированияи расчета опоры прокатного валка 65

Перечень других публикаций FAG 68


4

Подшипники прокатных валковКонструкционные условия

Конструкционные условия

Подшипники качения,устанавливаемые в валковых опорахпрокатного оборудования,подвержены значительномунагружению.Для надежного восприятия высокихпрокатных нагрузок подшипникидолжны обладать достаточнойгрузоподъемностью. Фактором,ограничивающим грузоподъемность,является монтажное пространстводля подшипника, в особенностимонтажная высота подшипника (рис. 1).Диаметр бочки прокатного валка,за вычетом припуска на перешли-фовку и толщины стенок подушки,определяет величину наружногодиаметра подшипника. Отверстиеподшипника соответствует диаметруцапфы валка. При особо высокихнагрузках необходимо найтикомпромисс между диаметром цапфыи ее прочностью, с одной стороны,и монтажной высотой подшипникаи его грузоподъемностью – с другой.Так как опоры прокатных валковнаходятся под действием крайневысоких радиальных и небольшихосевых нагрузок, имеющеесямонтажное пространствомаксимально используют для того,чтобы обеспечить восприятиерадиальных нагрузок.Грузоподъемность роликовыхподшипников выше, чемгрузоподъемность шариковыхподшипников, поэтому для восприя-тия радиальных нагрузокприменяются цилиндрические,конические и сферическиероликоподшипники. Кольцаподшипников и тела каченияизготавливаются из подшипниковойстали объемной закалки или, в неко-торых случаях, из цементируемойстали. Необходимость частой заменывалков обуславливает некоторыеконструктивные особенности подшип-ников. Как правило, при правке бочекпрокатных валков подушкидемонтируются, что являетсязатруднительным в случае

неразъемных подшипников, напримерсферических роликоподшипников,внутреннее кольцо которых на цапфепосажено с натягом.При использовании цилиндрическихроликоподшипников, напротив,можно снять подушку с наружнымкольцом и сепаратором с роликами,оставив на цапфе внутреннее кольцо.Устанавливаемые на цилиндрическуюцапфу парой (сдвоенные)сферические роликоподшипникиили четырехрядные коническиероликоподшипники, как правило,имеют свободную посадкупо внутреннему кольцу. За счет этого

упрощается демонтаж подушки;но из-за свободной посадки областьприменения подшипников сужается.Если в качестве радиальныхустанавливаются цилиндрическиероликоподшипники, то для обеспе-чения осевого фиксирования(ведения) валков должен бытьустановлен дополнительный упорныйподшипник. Раздельное восприятиерадиальных и осевых нагрузок даетособые преимущества в тех случаях,когда точность осевого ведениявлияет на точность размеровпрокатного материала (например,при прокатке в калибрах).

Толщинастенокподушки

Монтажнаявысотаподшипника

Диаметрпрокатноговалка

Припускна перешлифовку

Припускна перешлифовку

a2

a2

αα

2. Величина осевого зазора a, зависящая от радиального зазора и угла контакта подшипника α

1. Монтажное пространство


5

Подшипники прокатных валковКонструкционные условия. Цилиндрические роликоподшипники

При применении упорных подшип-ников достигается очень высокаяточность осевого ведения валка,потому что подшипникиустанавливаются с очень маленькимосевым зазором или беззазорно.Радиальные подшипники, наоборот,

одновременно воспринимают осевыеи радиальные нагрузки и всегдаобладают большим осевым зазором.На рис. 2 (стр. 4) изображеназависимость осевого зазора a от углаконтакта α при заданном радиальномзазоре. Наибольшее соотношение

«осевой зазор / радиальный зазор»наблюдается у сферическихроликоподшипников. В четырех-рядных конических роликоподшипни-ках это соотношение меньше, а ещеменьше оно у радиально-упорныхшарикоподшипников.

3. Четырехрядный цилиндрическийроликоподшипник с роликамис отверстиями и сепаратором с осями

4. Двухрядные цилиндрические роликопод-шипники размерной серии 49с проставочным внутренними проставочным наружным кольцами

5. Четырехрядный цилиндрический ролико-подшипник с массивным сепараторомдля высоких скоростей прокатки

Цилиндрическиероликоподшипники

В ограниченном монтажномпространстве цилиндрическиероликоподшипники позволяютдостичь наибольшейгрузоподъемности. Они способнывоспринимать самые большиерадиальные нагрузки и вследствиеприсущего им низкого трения позволя-ют достичь высоких частот вращения.В прокатных станах применяютсяразличные варианты исполненияцилиндрических роликоподшипников.Выбор конкретного исполнения под-шипника производится в зависимостиот конструкции прокатногооборудования. С тем, чтобы достичьнаибольшей грузоподъемности(особенно если речь идето крупногабаритных подшипниках),подшипник комплектуется макси-мальным числом роликов. В такихслучаях ролики изготавливаютсясо сквозными отверстиями и подшип-ник комплектуется так называемымсепаратором с осями (рис. 3).

Сепаратор состоит из двух боковыхшайб, в которых закрепленыпроходящие через ролики оси. Такойсепаратор обладает очень высокойпрочностью, что особенно важно,если крупногабаритный подшипникустановлен в оборудовании, работаю-щем с большими ускорениямии замедлениями, напримерв реверсивном прокатном стане.Для достижения повышенной точностивращения применяют цилиндриче-ские роликоподшипники с предвари-тельно шлифованной дорожкойкачения внутреннего кольцаи припуском на последующуюшлифовку: внутреннее кольцо монти-руется на цапфу с натягом и затемпроизводится чистовое шлифованиедорожки качения внутреннего кольцасовместно с поверхностью валка.На рис. 4 показаны двухрядныецилиндрические роликоподшипникиразмерной серии 49. Обычно ониприменяются в качестве опор рабочихвалков. С тем, чтобы уменьшитьнагрузки, возникающие из-за возмож-ных опрокидывающих моментов,

подшипники устанавливаютна расстоянии друг от друга и междунаружными и внутренними кольцамимонтируют проставочные кольца.Такие подшипники в большей степенипредназначаются для работы с высо-кой частотой вращения и в меньшейстепени для высоких нагрузок.Цилиндрические роликоподшипники,показанные на рис. 5, в основномприменяются в станах тонколистовойи проволочной прокатки. Они ком-плектуются стальными или латуннымимассивными сепараторами. Данныеподшипники наряду с пригодностьюдля высоких скоростей прокатки –до 40 м/с – обладают сравнительновысокой грузоподъемностью.На отделочных линиях таких становдля скорости прокатки до 100 м/си свыше производится одноручьеваяпрокатка. Здесь обычноприменяются однорядныецилиндрические роликоподшипники.Достигаемая долговечность такихподшипников является достаточнойдля эффективной работыоборудования.


6

Подшипники прокатных валковУпорные подшипники

Упорные подшипники

Как правило, подушка размещаетсяв станине прокатной клети со стороныдемонтажа и передает осевыенагрузки на станину. В качествеупорных применяются подшипникиразличных конструкций.При высоких осевых нагрузкахи средних частотах вращенияприменяются упорные коническиероликоподшипники (рис. 6), двухряд-ные конические роликоподшипникис большим углом контакта (рис. 7)или упорные сферическиероликоподшипники (рис. 8).

При использовании упорных кони-ческих роликоподшипников междусвободными кольцами (центрирован-ными по отверстию в корпусе)устанавливается дистанционноекольцо, ширина которого соответ-ствует требуемому осевому зазору.Упорные конические, двухрядныеконические и упорные сферическиероликоподшипники прежде всегоприменяются в обжимных станах,станах толстолистовой прокаткии станах горячей прокатки, то естьтам, где имеют место значительныеосевые нагрузки при низкихи средних частотах вращения.На практике осевые нагрузкивоспринимаются лишь одним рядомподшипника. Второй ряд остаетсяненагруженным. С тем, чтобыне происходило проскальзывания телкачения ненагруженного ряда,свободные кольца двухрядныхконических роликоподшипникови упорных сферическихроликоподшипников, центрирован-ные по отверстию в корпусе, с обеихсторон подпружинены с минимальнымтребуемым натягом (рис. 7 и 8).Скорости прокатки станов ленточной,тонколистовой и проволочнойпрокатки обычно настолько велики,что применение в них упорныхконических роликоподшипникови упорных сферических роликопод-шипников невозможно. В такие станыв качестве упорных подшипниковустанавливаются радиально-упорныеили радиальные шарикоподшипники.Для опорных валков крупныхчетырехвалковых клетей ленточныхи фольгопрокатных станов в качествеупорного обычно бывает достаточнорадиального шарикоподшипника(рис. 9). Как правило, они обладаюттой же монтажной высотой,что и радиальные цилиндрическиероликоподшипники, устанавливаемыерядом. Вместо радиальныхшарикоподшипников можноиспользовать двухрядные коническиероликоподшипники с большим угломконтакта. Тогда требуемая грузоподъем-ность достигается при применении

подшипника с меньшими габаритами.Применение двухрядных коническихроликоподшипников позволяетуменьшить размеры конструкции,что положительно сказываетсяна себестоимости.В качестве опоры рабочих валковв двух- и четырехвалковых станахпроволочной и тонколистовойпрокатки обычно используютсярадиально-упорные шарикопод-шипники (рис. 10). Подушкасо стороны привода в станинене фиксируется; она центрируетсяупорным подшипником,закрепленным на цапфе. Посколькусилы центрирования невысоки,в качестве упорного устанавливаетсярадиальный шарикоподшипник,что вызывает незначительноеувеличение ширины подшипниковогоузла. Целесообразно выбирать мон-тажную высоту шарикоподшипника,воспринимающего осевую нагрузку -такую же, как и у подшипника,несущего радиальную нагрузку.В некоторых конструкциях опорвалков со стороны привода устанав-ливается тот же упорный подшипник,что и со стороны демонтажа,что благоприятно с точки зренияунификации. Применяемые в этихопорах радиальные и радиально-упорные шарикоподшипники должнывоспринимать только осевыенагрузки. Чтобы наружные кольцаподшипников не нагружалисьрадиальной нагрузкой, посадочныйдиаметр под наружное кольцов подушке растачивается вплотьдо нескольких миллиметров(см. табл. 50, стр. 39).

6. Упорный конический роликоподшипникс дистанционным кольцом, предназна-ченный для восприятия нагрузок в двухнаправлениях

7. Двухрядный конический роликоподшипникс большим углом контакта и подпружинен-ными кольцами.

8. Пара упорных сферических роликопод-шипников для восприятия осевых нагрузокв двух направлениях

9 10

9. Радиальный шарикоподшипник10. Двухрядный радиально-упорный шарико-

подшипник


7

Подшипники прокатных валковКонические роликоподшипники

Коническиероликоподшипники

Вследствие наклонного положенияроликов коническиероликоподшипники воспринимаюткак радиальные, так и осевыенагрузки. В прокатном оборудованииприменяются двух- и четырехрядныеконические роликоподшипники(рис. 11a и 11b). Коническиероликоподшипники выполняютсяразъемными. Несмотря на разъем-ность, в отличие от цилиндрическихроликоподшипников, смонтироватьвнутреннее кольцо подшипникана цапфу, наружное кольцо –в подушку, а затем установить подушкуна цапфу не представляетсявозможным. Напротив, сначаланеобходимо смонтировать подшипникв подушку, а затем подушкус вмонтированным подшипникомнадеть на цапфу. Как следствие такойнеобходимости, внутреннее кольцоподшипника получает по цапфесвободную посадку – вопреки тому,что при циркуляционном характеренагружения требуется посадка кольцас натягом. При посадке с зазором

внутреннее кольцо свободноперемещается по цапфе.При этом возникает нагрев и износцапфы. Посредством хорошегосмазывания пространства междувнутренним кольцом и цапфойдобиваются уменьшения износа доприемлемого значения (см. стр. 44).Чтобы создать запас смазки и темсамым улучшить смазывание цапфы,в некоторых случаях в отверстиивнутреннего кольца предусмотреныспиралевидные смазочные канавки(рис. 12), в которых также могутоседать продукты износа. По той жепричине на бортах внутреннегокольца предусмотрены радиальныеканавки. Вследствие низких нагрузокизнос цапф рабочих валков, для опоркоторых используются четырехрядныеконические роликоподшипники,весьма невысок. Обычно рабочиевалки изнашиваются и подлежатзамене еще до того, как износ цапфсоставит сколько-нибудьсущественное значение.Крупногабаритные конические роли-коподшипники, также как и цилиндри-ческие роликоподшипники,оснащаются роликами с отверстиямии сепаратором с осями.Такое исполнение необходимодля реверсивных станов вследствиезначительных сил инерции.В силу вышеобозначенных причинчетырехрядные коническиероликоподшипники с цилиндри-

ческим отверстием могутиспользоваться не во всех опорахвалков.При высокой частоте вращенияи высоких нагрузках требуетсяпосадка с натягом для внутреннегокольца подшипника. В таких случаяхиспользуются подшипникис коническим отверстием, которыемонтируются на коническую цапфупрокатного валка (рис. 13). Тем самымнаиболее просто достигаетсяжелаемая жесткая посадка на вал.В случае исполнения подшипника,как показано на рис. 13а, разъемноевнутреннее кольцо состоит из одногодвухрядного кольца и двуходнорядных, а разъемное наружноекольцо – из двух двухрядных колец.Рис. 13b иллюстрирует следующееисполнение наружного кольца,состоящего из четырех колец,разделенных тремя дистанционнымикольцами. Фирма FAG изготавливаетчетырехрядные конические ролико-подшипники как с метрическимиразмерами и с метрическимидопусками, так и с размерамив дюймах и допусками в дюймах.

12. Четырехрядный коническийроликоподшипник со спиралевиднойканавкой на внутреннем кольце

a

b

13. Четырехрядный конический роликопод-шипник с коническим отверстием и сепа-ратором с осямиa. Разъемное наружное кольцо состоит

из двух колец;b. Разъемное наружное кольцо состоит

из четырех колец

a

b

11. Конический роликоподшипникa. четырехрядный;b. двухрядный


8

Подшипники прокатных валковКонические роликоподшипники

Многорядные конические

роликоподшипники с уплотнениями

Опоры рабочих валков в станахгорячей и холодной прокатки должныбыть особо хорошо защищеныуплотнениями от загрязнения ввидузначительного количества воды(для валков) или охлаждающегосредства, перемешанных с грязью.В основном подшипники рабочихвалков смазываются консистентнойсмазкой. В целях снижения затрати защиты окружающей средыпроизводители стараются снизитьрасход смазки. За счет лучшей смазкии чистоты контактных поверхностейкачения срок службы подшипниковможно существенно увеличить.Для достижения этих целей фирмаFAG разработала четырехрядныеконические роликоподшипникисо встроенными уплотнениями(рис. 14). Эти подшипники имеют те же

размеры, что и аналогичные открытыеподшипники. В них закладываетсявысококачественная подшипниковаясмазка, которая не вытекаетиз подшипников и расходуется оченьэкономно. Уплотнения же,устанавливаемые в корпусе,изначально смазываются простойи дешевой смазкой. Хотя интегриро-ванные уплотнения и уменьшаютпространство для роликовв подшипнике (что, в свою очередь,снижает грузоподъемность), подшип-ники с уплотнениями, как правило,вследствие чистоты масляной пленкив зоне контакта обладают большимсроком службы, чем такие жеподшипники без уплотнений.

Двухрядные коническиероликоподшипники с уплотнениямиприменяются в качестве опоррабочих валков для восприятияосевой нагрузки (рис. 15).

14. Четырехрядный конический роликопод-шипник со встроенными уплотнениями

15. Двухрядный конический роликопод-шипник со встроенными уплотнениями


9

Подшипники прокатных валковСферические роликоподшипники. Упорные конические роликоподшипники для нажимных шпинделей

Сферическиероликоподшипники

Сферические роликоподшипники,как правило, используются в техслучаях, когда к точности осевоговедения валка не предъявляютсявысокие требования, а частотавращения мала. Так как монтажноепространство ограничено по высоте,в основном применяются сфери-ческие роликоподшипники 240-гои 241-го конструктивного ряда. Такиеподшипники обладают небольшоймонтажной высотой (рис. 16).Сферические роликоподшипникиобладают угловой самоустанав-ливаемостью и воспринимаютрадиальные и осевые нагрузки.Так как осевой зазор в четыреили шесть раз превышает радиальныйзазор, точность осевого ведениядостаточно низкая. Сферическиероликоподшипники можно применятьпри низких и средних частотахвращения для скорости прокатки,не превышающей 12 м/с. В силу ихспособности к компенсации угловыхперекосов крепление подушкив станине можно упростить: неточ-ности крепления и прогиб цапфыкомпенсируются в подшипнике. Такжесферические роликоподшипникиустанавливаются в прокатные станы,

где подушки закреплены стяжнымивинтами и поэтому не могутсамоустанавливаться. Если требуетсяпростой и быстрый демонтажсферического роликоподшипникас цапфы и при этом скорость прокаткинизкая, то внутренние кольцаустанавливаются на цапфы с зазором.Как и в случае с коническимироликоподшипниками (рис. 12),внутренние кольца сферическихроликоподшипников могутизготавливаться со спиралевиднойканавкой для лучшего смазыванияпосадочных поверхностей (рис. 17).Если сферические роликоподшипникиустанавливаются на цапфу с натягом,то монтаж и демонтаж существеннооблегчаются в подшипникес коническим отверстием.Для упрощения монтажарекомендуется применятьгидравлические приспособления.Сферические роликоподшипникитакже применяются для опор валковс консольным закреплениемиз-за способности компенсироватьхарактерные для данного способазакрепления значительные прогибы.Вследствие сравнительно большогоосевого зазора в оборудовании дляпрофильной прокатки необходимодополнительно предусмотретьупорный подшипник.

Упорные коническиероликоподшипникидля нажимных шпинделей

Между нажимным шпинделеми верхней подушкой для восприятияодносторонних нагрузок частоустанавливаются упорные коническиероликоподшипники (рис. 18).Вследствие низкого тренияподшипников снижаетсясопротивление при перемещениив процессе переналадки,что особенно важно в крупно-габаритном оборудовании при частойперемене толщины прокатываемогоматериала.

16. Сферический роликоподшипник 17. Сферический роликоподшипниксо спиралевидной канавкойна внутреннем кольце

a

b

18. Упорные конические роликоподшипникидля нажимных шпинделейa. Исполнение без нажимной шайбыb. Исполнение с нажимной шайбой


10

Расчет нагрузки на подшипникСамоустанавливающиеся подушки

На сегодняшний день расчет силпрокатки чаще всего производитсяс помощью специального програм-много обеспечения. Существенноевлияние на результаты расчетовоказывают вид прокатываемогоматериала и вид прокатки (ленточнаяили профильная), а также программапрокатки. Действительные значениясил прокатки существенно разнятсяс расчетными значениями,если действительная программапрокатки не соответствует принятойпри проектировании. К тому жеударные нагрузки, возникающиепри подаче материала в валки,учитываются лишь ориентировочно.Сила прокатки на начальном этапеможет быть вдвое выше, чемпри нормальном режиме работы.Максимальное значение усилийпрокатки на данном этапе зависитот формы прокатываемого материалав конце процесса. Пиковая нагрузка,возникающая при подаче материалав валки, возникает лишь кратко-временно. При расчете долговечностиона в общем случае не учитывается.Тем не менее нельзя не приниматьво внимание тот факт, что долговеч-ность подшипников качения(из-за усталости материала) оченьчасто существенно снижается как разиз-за таких нагрузок. Распределениесил прокатки между обеими опорамизависит от конструкции прокатногооборудования и от вида прокаты-ваемого материала.

Самоустанавливающиесяподушки

Подушки прокатных становустанавливаются в станинахнезависимо друг от друга.Силы прокатки передаются в станинучерез нажимной механизм (упорныеконические роликоподшипники)со сферической опорнойповерхностью. За счет сферичностиопорных поверхностей подушкаможет принимать то положениецапфы, которое обусловлено

прогибом и погрешностью установкивалков. Тем самым обеспечиваетсяравномерное распределениенагрузки между рядами роликовмногорядных подшипников (рис. 19).

Прокатываемый материалсимметрично проходит междуопорами, при этом на каждыйподшипник действует сила 1/2 × Pw.Fr = 1/2 × Pw

19. Самоустанавливающаяся подушка

Pw

Fr

20. Самоустанавливающиеся подушки в стане ленточной прокатки

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 10

11

Расчет нагрузки на подшипникСамоустанавливающиеся подушки

Профильная прокатка

Различают валки с различнымикалибрами (например, блочнаяпрокатка) и с одинаковымикалибрами (например, проволочнаяпрокатка). Для валков с различнымикалибрами для каждого калибрав отдельности при помощи таблицпрокатки рассчитываются временныеинтервалы и силы прокатки. Отсюдаможно получить нагрузку обеих цапф.Расчет долговечности производитсяпо средней нагрузке самойтяжелонагруженной цапфы.При прокатке с одинаковымикалибрами нагрузки на каждую цапфу

можно рассчитать из таблицыпрокатки.

Также для наиболее нагруженныхцапф можно использовать следующиеприближенные значения:

Одноручьевая прокатка:макс. нагрузка на цапфу:Fr = 0,67 × Pw

Двухручьевая прокатка:макс. нагрузка на цапфу: Fr = 1,1 × Pw

Четырехручьевая прокатка:макс. нагрузка на цапфу: Fr = 2,0 × Pw

Pw = сила прокатки от однойпрокатной жилы

Расчет нагрузки на подшипникпри переменной частоте вращенияи переменном нагружении приведенна стр. 22.

Pw

Fr

21. Самоустанавливающиеся подушки:валки с различными калибрами

Pw

Fr

22. Самоустанавливающиеся подушки:валки с одинаковыми калибрами

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 11

12

Расчет нагрузки на подшипникЖестко закрепленные подушки

Жестко закрепленныеподушки

Два подшипника валка находятсяв корпусах, жестко связанныхдруг с другом.Смещения цапф, прогибы валковили угловые перекосы результируютсяв перекос подшипниковых колецв противоположных друг другунаправлениях. Это никак не повлияетна подшипники и процесс расчетав том случае, если опоры валковреализованы на сферическихроликоподшипниках. В случаес двухрядными или многорядными

цилиндрическимироликоподшипниками необходимоучитывать неравномерностьраспределения нагрузки междурядами роликов. С помощьюразработанного фирмой FAG методарасчета прогиба валков можновычислить нагрузку для каждого рядароликов отдельно. При этомнеобходимо удостовериться,что наиболее нагруженный рядроликов обладает достаточнойрасчетной долговечностью.Конструкции с фиксированнымиподушками обычно применяютсяпри профильной прокатке.

Расчет распределения сил прокаткимежду обеими цапфами приведенна стр. 11. Верхняя и нижняя подушкиприжаты друг к другу силой натяга,что делает невозможным их само-установку. Кроме прогиба валковтакже может происходить и смещениеобеих подушек относительно осивалков. В оборудование даннойконструкции обычно устанавливаютсясферические роликоподшипники.Если в конструкции не предусмотренупорный подшипник, то в расчетеэквивалентной нагрузки подшипникафиксированной опоры необходимоучитывать осевую силу.

Pw

Fr

23. Жестко закрепленные подушки

Pw

Fr

24. Станины без стоек

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 12

13

Расчет нагрузки на подшипникПодшипники валков с консольным закреплением

Подшипники валковс консольнымзакреплением

Для прокатного оборудованиядля изготовления профилейи проволоки с небольшой площадьюпоперечного сечения выбираютсявалки с возможным наименьшимдиаметром. Часто применяютсяобкатные диски, закрепленныев опорах консольно (рис. 25).При использовании многорядныхподшипников реакции опор должныбыть рассчитаны исходя из кривойпрогиба валков. Тем самым можнооценить долговечность наиболеенагруженного ряда роликов.Сила прокатки распределяетсяна обе опоры следующим образом:

Pw

FrA

FrB

25. Обкатные диски в опорах при консольном закреплении

Pw

FrA FrB

a b

26. Схема нагружения к рис. 25

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 13

14

Расчет нагрузки на подшипникРасчет прогиба валков и распределение нагрузки в подшипниках качения

Расчет прогиба валкови распределение нагрузкив подшипниках качения

Компьютерная программа Bearinx®

позволяет рассчитать прогибы упругихвалков в опорах, обладающихконечной жесткостью под любойзаданной нагрузкой. Как результатрасчета в числовой и графическойформе отображаются реакции опор,распределение нагрузки внутриподшипников, эквивалентныенапряжения валов и другиеважнейшие параметры.

Кроме того, могут быть учтены

следующие факторы:

• жесткость гладких и ступенчатых,полых и сплошных валков из любыхматериалов; деформацииот поперечных сил;

• нагрузки на вал, результирующиесяиз сил прокатки и изгибающихмоментов или от внешних сил,действующих на подшипники;

• нелинейный характер жесткостиподшипниковых опор с учетомособенностей геометрииподшипника, осевой зазор,профили тел качения и дорожеккачения, а также особые условиявосприятия нагрузок;

• задание и расчет любогоколичества режимов нагружения(комбинаций «нагрузка – частотавращения»).

Результатом расчета являются

следующие данные:

Отклонение и прогиб оси валкав любой координате, распределениепоперечных сил и изгибающихмоментов, напряжений, сил реакцийопор, деформаций подшипниковыхопор, распределение нагрузок внутриподшипников и распределениенапряжений в пятне контактаотдельных тел качения. На основаниирассчитанных напряжений отдельновзятых пятен контакта каченияв программе Bearinx® с повышеннойточностью рассчитывается срокслужбы подшипников.

Пример расчета изгиба валка

и распределения нагрузки

в подшипниках качения

Предметом расчета являются рабочиеи опорные валки четырехвалковогостана холодной прокатки.

Нагрузка:Сила прокатки Pw = 8000 кН

При вводе исходных данныхописывается форма валка.Сила прокатки может быть заданакак равномерно распределеннаянагрузка, так и может бытьразложенной на силы, произвольнодействующие на бочку валка по всейширине прокатываемого материала.Подушки прокатного станарассматриваются как система,которой воспринимаются силыи / или моменты. Учитываетсяспособность подушек к самоуста-новке. В качестве опор валковвыбираются цилиндрическиеи конические подшипники FAGс нелинейной упругостью.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 14

15

Расчет нагрузки на подшипникРасчет прогиба валков

27b. Суммарный линейный прогиб валка в плоскости yz

27а. Рабочие и опорные валки

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 15

16

Расчет нагрузки на подшипникРасчет распределения нагрузки в подшипнике и удельных контактных напряжений (распределение напряжений)

28b. Распределение нагрузки в четырехрядном цилиндрическом роликоподшипнике на опорном валке

28а. Визуализация распределения напряжений в четырехрядном цилиндрическом роликоподшипнике на опорном валке

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 16

17

Расчет нагрузки на подшипникРасчет распределения нагрузки в подшипнике и удельных контактных напряжений (распределение напряжений)

29b. Распределение нагрузки в четырехрядном коническом роликоподшипнике на рабочем валке

29а. Визуализация распределения напряжений в четырехрядном коническом роликоподшипнике на рабочем валке

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 17

18

Выбор размера подшипникаПодшипники под действием статической и динамической нагрузки

При расчете с целью выбора размераподшипника сопоставляется нагрузкана подшипник и его грузоподъемность.При этом различают статическуюи динамическую нагрузку.Под действием статической нагрузкиотносительное вращение колец либополностью отсутствует, либопроисходит очень медленно. В такихслучаях оценивается опасностьвозникновения под действиемнагрузки чрезмерно большихпластических деформаций дорожеккачения и тел качения. Большинствоже подшипников работает в условияхдинамической нагрузки, когдапроисходит вращение колецподшипника относительно друг друга.Расчетом проверяется опасностьповреждения дорожек качения и телкачения из-за преждевременногоусталостного разрушения материала.

Подшипники под действиемстатической нагрузки

При статической нагрузке для подтвер-ждения того, что грузоподъемностьвыбранного подшипника достаточна,рассчитывают статическийкоэффициент fs:

гдеfs – статический коэффициентC0 – статическая грузоподъемность [кН]P0 – статическая эквивалентная

нагрузка [кН]Статический коэффициент fsпредставляет собой величину запасадо возникновения недопустимобольших пластических деформацийв зонах контакта тел качения.Подшипники для прокатных валковобычно не проверяются на статическуюбезопасность. Исключением являютсяподшипники нажимных шпинделей,где при расчете необходимо учитыватьстатический коэффициент запаса:fs = 1,8…2Статическая грузоподъемность C0 [кН]указана в таблицах каталога FAG

для каждого подшипника. Нагрузкатакой величины (для радиальныхподшипников – радиальная,для упорных подшипников – осевая,действующая по центру) создаетв наиболее нагруженной зонеконтакта контактные напряжения:p0=4200 Н/мм2 у шарикоподшипников(кроме сферическихшарикоподшипников);p0=4000 Н/мм2 у всехроликоподшипников.При приложении нагрузки, равной C0(соответствует fs = 1), в наиболеенагруженной точке контакта суммар-ная пластическая деформация телакачения и дорожки качения составляетприблизительно 1/10000 диаметратела качения. Статическая эквивалент-ная нагрузка P0 [кН] – это расчетнаявеличина, а именно радиальнаянагрузка для радиальных подшипни-ков и действующая по центру осеваянагрузка для упорных подшипников.P0 вызывает такое же напряжениев наиболее нагруженной точкеконтакта тела качения и дорожкикачения, как и фактически действую-щая комбинированная нагрузка. Зна-чения P0 приведены в каталогах FAG.

Подшипники под действиемдинамической нагрузки

Нормированный метод расчета(DIN ISO 281) для динамическинагруженных подшипников каченияосновывается на усталостномповреждении материала (питтинг) какпричине выхода подшипника из строя.Формула долговечности выглядитследующим образом:

[106 оборотов]

гдеL10 = L – номинальная (базовая)

долговечность [106 оборотов]С – динамическая грузоподъемность

[кН]P – динамическая эквивалентная

нагрузка [кН]

p – показатель степени при расчетедолговечности

L10 – это номинальная (базовая)долговечность в миллионах оборотов,которую достигают или превосходятне менее 90% одинаковыхподшипников из большой партии.Динамическая грузоподъемность C [кН]для каждого подшипника указанав таблицах каталогов FAG. Нагрузкеданной величины соответствуетдолговечность L10, равная 106 оборо-тов. Динамическая эквивалентнаянагрузка P [кН] – это расчетнаявеличина, а именно постояннаяпо величине и направлениюрадиальная нагрузка для радиальныхподшипников и осевая нагрузка дляупорных подшипников. Величине Pсоответствует то же значениедолговечности, что и фактическидействующей комбинированнойнагрузке.

P = X × Fr + Y × Fa [кН]

где P – динамическая эквивалентная

нагрузка [кН]Fr – радиальная нагрузка [кН]Fa – осевая нагрузка [кН]X – коэффициент радиальной

нагрузкиY – коэффициент осевой нагрузки

Значения коэффициентов X и Y,а также указания по расчетудинамической эквивалентнойнагрузки для подшипников различныхтипов приведены в каталогах FAGи в публикации № WL 41 140«Подшипники FAG для прокатногооборудования». В то время какрадиальную нагрузку на подшипникв опоре прокатного валка можнорассчитать довольно точно,о величине осевой нагрузки,как правило, известно очень мало,из-за чего приходится руководство-ваться лишь примерной оценкой.Из практического опыта установлено,что достаточную надежность расчетовгарантируют следующиепредположения:

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 18

19

Выбор размера подшипникаПодшипники под действием динамической нагрузки

в гладких прокатных валках(в двух- и четырехвалковых станахленточной прокатки)

осевая нагрузка = 1…2% от силыпрокатки

в валках с калибрамиосевая нагрузка = 5…10% силыпрокатки

Для радиальных подшипников,воспринимающих только радиальнуюнагрузку, справедливо:P = Fr

Для упорных коническихроликоподшипников, в силуособенностей конструкции восприни-мающих только осевую нагрузку:P = Fa

У четырехрядных коническихроликоподшипников расчет обычнопроизводится только для одного рядароликов.При чисто радиальном нагруженииили если Fa/Fr ≤ e, то справедливоP = Fr (для одного ряда роликов).Если Fa/Fr > e, то справедливоP = 0,4 × Fr + Y × Fa (для одного рядароликов).e – предельное значение отношенияFa/Fr, обуславливающее выборкоэффициентов X и Y – см. каталогFAG.

Показатель степени p при расчетедолговечности различается дляшариковых и роликовыхподшипниковP = 3 для шарикоподшипниковP = 10/3 для роликоподшипников

Если частота вращения подшипникапостоянна, то долговечность в часахможно вычислить по формуле:

гдеLh10 = Lh номинальная (базовая)

долговечность [ч]L – номинальная (базовая)

долговечность [106 оборотов]n – частота вращения [мин-1].

После преобразования формулыполучаем:

или

Обозначим

динамический

коэффициент,то есть fL = 1 при долговечности500 часов

коэффициент частоты

вращения,то есть fn = 1 при частоте вращения331/3 мин-1. Значения fn дляшарикоподшипников см. в таблицена рис. 32, для роликоподшипников –в таблице на рис. 34.

Уравнение долговечности в упрощен-ном виде:

где fL – динамический коэффициентC – динамическая грузоподъемность

[кН]P – динамическая эквивалентная

нагрузка [кН]fn – коэффициент частоты вращения

Динамический коэффициент fL

Значение коэффициента fL, котороедолжно быть достигнуто в опорес правильно выбранными размерамиподшипников, устанавливаютна основе сопоставления с данными,подтвержденными опытом эксплуата-ции таких же или подобных опор.Само собой разумеется, что присравнении с уже зарекомендовавши-ми себя конструкциями опор нагрузкадолжна быть рассчитана теми жеметодами, что использовались ранее.В табл. 30 кроме рекомендуемыхзначений fL приводятся другиеобщепринятые данные для расчетов.Для перехода от значений fLк значениям номинальной долговеч-ности Lh используются таблицы:для шарикоподшипников – табл. 31,для роликоподшипников – табл. 33.

30. Ориентировочные значения fL и данные для расчета

Узел, в который Рекомендуемые Данныеустанавливается значения fL для расчетовподшипник

Клети прокатных 1...3 Средняя сила прокатки; скоростьстанов прокатки (значение коэффициента fL

в зависимости от клетии от программы прокатки)

Редукторы 3...4 Номинальный момент;прокатных станов номинальная частота вращения

Рольганги 2,5...3,5 Вес прокатываемого материала,ударные нагрузки; скорость прокатки

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 19

20

Выбор размера подшипникаДинамической коэффициент fL и коэффициент частоты вращения fn для шарикоподшипников

Lh fL Lh fL Lh fL Lh fL Lh fL

час час час час час

100 0,585 420 0,944 1700 1,5 6500 2,35 28000 3,83110 0,604 440 0,958 1800 1,53 7000 2,41 30000 3,91120 0,621 460 0,973 1900 1,56 7500 2,47 32000 4130 0,638 480 0,986 2000 1,59 8000 2,52 34000 4,08140 0,654 500 1 2200 1,64 8500 2,57 36000 4,16

150 0,669 550 1,03 2400 1,69 9000 2,62 38000 4,24160 0,684 600 1,06 2600 1,73 9500 2,67 40000 4,31170 0,698 650 1,09 2800 1,78 10000 2,71 42000 4,38180 0,711 700 1,12 3000 1,82 11000 2,8 44000 4,45190 0,724 750 1,14 3200 1,86 12000 2,88 46000 4,51

200 0,737 800 1,17 3400 1,89 13000 2,96 48000 4,58220 0,761 850 1,19 3600 1,93 14000 3,04 50000 4,64240 0,783 900 1,22 3800 1,97 15000 3,11 55000 4,79260 0,804 950 1,24 4000 2 16000 3,17 60000 4,93280 0,824 1000 1,26 4200 2,03 17000 3,24 65000 5,07

300 0,843 1100 1,3 4400 2,06 18000 3,3 70000 5,19320 0,862 1200 1,34 4600 2,1 19000 3,36 75000 5,31340 0,879 1300 1,38 4800 2,13 20000 3,42 80000 5,43360 0,896 1400 1,41 5000 2,15 22000 3,53 85000 5,54380 0,913 1500 1,44 5500 2,22 24000 3,63 90000 5,64

400 0,928 1600 1,47 6000 2,29 26000 3,73 100000 5,85

n fn n fn n fn n fn n fn

мин-1 мин-1 мин-1 мин-1 мин-1

10 1,49 55 0,846 340 0,461 1800 0,265 9500 0,15211 1,45 60 0,822 360 0,452 1900 0,26 10000 0,14912 1,41 65 0,8 380 0,444 2000 0,255 11000 0,14513 1,37 70 0,781 400 0,437 2200 0,247 12000 0,14114 1,34 75 0,763 420 0,43 2400 0,24 13000 0,137

15 1,3 80 0,747 440 0,423 2600 0,234 14000 0,13416 1,28 85 0,732 460 0,417 2800 0,228 15000 0,13117 1,25 90 0,718 480 0,411 3000 0,223 16000 o,12818 1,23 95 0,705 500 0,405 3200 0,218 17000 0,12519 1,21 100 0,693 550 0,393 3400 0,214 18000 0,123

20 1,19 110 0,672 600 0,382 3600 0,21 19000 0,12122 1,15 120 0,652 650 0,372 3800 0,206 20000 0,11924 1,12 130 0,635 700 0,362 4000 0,203 22000 0,11526 1,09 140 0,62 750 0,354 4200 0,199 24000 0,11228 1,06 150 0,606 800 0,347 4400 0,196 26000 0,109

30 1,04 160 0,593 850 0,34 4600 0,194 28000 o,10632 1,01 170 0,581 900 0,333 4800 0,191 30000 0,10434 0,993 180 0,57 950 0,327 5000 0,188 32000 0,10136 0,975 190 0,56 1000 0,322 5500 0,182 34000 0,099338 0,957 200 0,55 1100 0,312 6000 0,177 36000 0,0975

40 0,941 220 0,533 1200 0,303 6500 0,172 38000 0,095742 0,926 240 0,518 1300 0,295 7000 0,168 40000 0,094144 0,912 260 0,504 1400 0,288 7500 0,164 42000 0,092646 0,898 280 0,492 1500 0,281 8000 0,161 44000 0,091248 0,886 300 0,481 1600 0,275 8500 0,158 46000 o,0898

50 0,874 320 0,471 1700 0,27 9000 0,155 50000 0,0874

31. Значения fL для шарикоподшипников

32. Значения fn для шарикоподшипников

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 20

21

Выбор размера подшипникаДинамической коэффициент fL и коэффициент частоты вращения fn для роликоподшипников

Lh fL Lh fL Lh fL Lh fL Lh fL

час час час час час

100 0,617 420 0,949 1700 1,44 6500 2,16 28000 3,35110 0,635 440 0,962 1800 1,47 7000 2,21 30000 3,42120 0,652 460 0,975 1900 1,49 7500 2,25 32000 3,48130 0,668 480 0,988 2000 1,52 8000 2,3 34000 3,55140 0,683 500 1 2200 1,56 8500 2,34 36000 3,61

150 0,697 550 1,03 2400 1,6 9000 2,38 38000 3,67160 0,71 600 1,06 2600 1,64 9500 2,42 40000 3,72170 0,724 650 1,08 2800 1,68 10000 2,46 42000 3,78180 0,736 700 1,11 3000 1,71 11000 2,53 44000 3,83190 0,748 750 1,13 3200 1,75 12000 2,59 46000 3,88

200 0,76 800 1,15 3400 1,78 13000 2,66 48000 3,93220 0,782 850 1,17 3600 1,81 14000 2,72 50000 3,98240 0,802 900 1,19 3800 1,84 15000 2,77 55000 4,1260 0,822 950 1,21 4000 1,87 16000 2,83 60000 4,2280 0,84 1000 1,23 4200 1,89 17000 2,88 65000 4,31

300 0,858 1100 1,27 4400 1,92 18000 2,93 70000 4,4320 0,875 1200 1,3 4600 1,95 19000 2,98 80000 4,58340 0,891 1300 1,33 4800 1,97 20000 3,02 90000 4,75360 0,906 1400 1,36 5000 2 22000 3,11 100000 4,9380 0,921 1500 1,39 5500 2,05 24000 3,19 150000 5,54

400 0,935 1600 1,42 6000 2,11 26000 3,27 200000 6,03

n fn n fn n fn n fn n fn

мин-1 мин-1 мин-1 мин-1 мин-1

10 1,44 55 0,861 340 0,498 1800 0,302 9500 0,18311 1,39 60 0,838 360 0,49 1900 0,297 10000 0,18112 1,36 65 0,818 380 0,482 2000 0,293 11000 0,17613 1,33 70 0,8 400 0,475 2200 0,285 12000 0,17114 1,3 75 0,784 420 0,468 2400 0,277 13000 o,167

15 1,27 80 0,769 440 0,461 2600 0,270 14000 0,16316 1,25 85 0,755 460 0,455 2800 0,265 15000 0,1617 1,22 90 0,742 480 0,449 3000 0,259 16000 0,15718 1,2 95 0,73 500 0,444 3200 0,254 17000 0,15419 1,18 100 0,719 550 0,431 3400 0,25 18000 0,151

20 1,17 110 0,699 600 0,42 3600 0,245 19000 0,14922 1,13 120 o,681 650 0,41 3800 0,242 20000 0,14724 1,1 130 0,665 700 0,401 4000 0,238 22000 0,14326 1,08 140 0,65 750 0,393 4200 0,234 24000 0,13928 1,05 150 0,637 800 0,385 4400 0,231 26000 0,136

30 1,03 160 0,625 850 0,378 4600 0,228 28000 0,13332 1,01 170 0,613 900 0,372 4800 0,225 30000 0,1334 0,994 180 0,603 950 0,366 5000 0,222 32000 0,12736 0,977 190 0,593 1000 0,36 5500 0,216 34000 0,12538 0,961 200 0,584 1100 0,35 6000 0,211 36000 0,123

40 0,947 220 0,568 1200 0,341 6500 0,206 38000 0,12142 0,933 240 0,553 1300 0,333 7000 0,201 40000 0,11944 0,92 260 0,54 1400 0,326 7500 0,197 42000 0,11746 0,908 280 0,528 1500 0,319 8000 0,193 44000 0,11648 0,896 300 0,517 1600 0,313 8500 0,19 46000 0,114

50 0,885 320 0,507 1700 0,307 9000 o,186 50000 0,111

33. Значения fL для роликоподшипников

34. Значения fn для роликоподшипников

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 21

22

Выбор размера подшипникаРасчет расширенной долговечности

Переменные нагрузки

и частоты вращения

Если нагрузка и частота вращенияподшипника при динамическомнагружении изменяются во времени,то это необходимо учитывать прирасчете эквивалентной нагрузки.Кривые нагрузки и частоты вращенияаппроксимируют посредством рядафиксированных значений нагрузкии частоты вращения с действиемв течение временного интервала q [%].Для этого случая динамическаяэквивалентная нагрузка P рассчиты-вается по формуле:

и средняя частота вращения nmпо формуле:

Для упрощения в формулах стоитпоказатель степени 3как для шарикоподшипников,так и для роликоподшипников.Если нагрузка переменная, а частотавращения при этом постоянная,то расчет происходит по следующейформуле:

Если при постоянной частотевращения нагрузка линейноувеличивается от Pmin до Pmax,то имеет место следующая формула:

При расчете расширеннойскорректированной долговечности(стр. 23) не допускается производитьрасчет с использованием среднегозначения динамическойэквивалентной нагрузки. Следуетдля каждого временного интервалас постоянными значениями нагрузкии частоты вращения определитьзначения Lhnm и, исходя из этого,произвести расчет расширенноймодифицированной (скорректиро-ванной) долговечности по формуле,приведенной на стр. 28.

Расчет расширеннойдолговечности

Номинальная (базовая) долговечностьL или Lh подшипников каченияв большей или меньшей степениотличается от достигаемойна практике долговечностиподшипника. Равенство L = (C/P)p

из всех рабочих условий учитываеттолько нагрузку. В действительностиже достигаемая долговечностьподшипника зависит еще от целого

ряда влияющих факторов, например,от толщины масляной пленки и еечистоты, от содержащихся в смазкеприсадок и от типа подшипника.

Поэтому стандартом DIN ISO 281 допол-нительно к номинальной (базовой)долговечности было введено понятиемодифицированной (скорректиро-

ванной) долговечности, однакобез указания численного значениядля коэффициента, учитывающегопроизводственные условия.

P

[кН]

Нагрузка

PP max

P min

PP 1

P 2

P 3

P 4

n4

n3

n2

n1

nm

q1 q2 q3 q4

100%

P

n

[кН]

[мин–1 ]

Нагрузка

Частота вращения

Время

Временнойинтервал q

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 22

23


Модифицированная

(скорректированная) долговечность

Согласно DIN ISO 281 модифициро-ванная (скорректированная)долговечность рассчитываетсяпо следующей формуле:

Lna = a1 × a2 × a3 × L[106 оборотов],

или в часах:

Lhna = a1 × a2 × a3 × Lh [ч]

гдеLna – модифицированная

(скорректированная)долговечность [106 оборотов]

Lhna – модифицированная(скорректированная)долговечность [ч]

a1 – коэффициент долговечностипри надежности, отличнойот 90%

a2 – коэффициент долговечности,учитывающий особые свойстваматериала

a3 – коэффициент долговечности,учитывающийпроизводственные условияэксплуатации, в особенностисмазку

L – номинальная (базовая)долговечность [106 оборотов]

Lh – номинальная (базовая)долговечность [ч]

Коэффициент долговечности a1

при надежности, отличной от 90%

Выход подшипников из строяпо причине усталости материалаподчиняется статистическим законам.Поэтому при расчете долговечностинеобходимо учитывать надежность(вероятность того, что долговечностьподшипника на практике достигнетрасчетного значения). Как правило,при расчете долговечности исходятиз 90% надежности (или 10% вероят-ности преждевременного выходаиз строя). Долговечность L10 – это номи-нальная (базовая) долговечность.Для того чтобы иметь возможностьпроизвести расчет для более высокойнадежности – от 90 до 99%, вводитсякоэффициент a1 (табл. 35).

Коэффициент долговечности a2,

учитывающий особые свойства

материала

Коэффициент a2 учитывает свойстваматериала и его термообработку.Стандарт допускает значениякоэффициента a2 > 1 для сталей особовысокой чистоты.

Коэффициент долговечности a3,

учитывающий особые условия

эксплуатации

Коэффициент a3 учитывает условияэксплуатации, в особенностисостояние смазки при рабочей частотевращения и рабочей температуре.Стандарт DIN ISO 281:1993-01не содержит численных значенийдля этого коэффициента.

Расширенная скорректированная

долговечность

Всесторонние системные лабора-торные исследования, а также учетобширных данных практическогоопыта эксплуатации на сегодняшнийдень позволяют произвестиколичественную оценку влиянияразличных факторов условийэксплуатации на достигаемуюдолговечность подшипников качения.

Внесенные в 1977 году в стандартDIN ISO 281 коэффициенты a2 и a3,позволяющие при расчетедолговечности учитывать влияниесвойств материала и параметровсмазки, не имели численныхзначений. Поэтому некоторыепроизводители подшипников каченияразработали собственные методырасширенного расчета долговечности(расширенной долговечности).При этом учитывалась взаимосвязьвлияния свойств материала и смазки.

Еще несколько лет назад фирмой FAGбыл обнародован метод расчетакоэффициента a23 для вычислениядостигаемой долговечности.Этот метод расчета кроме всегопрочего показывает,что при определенных условияхусталость в материале подшипниковне наступает.

С целью нормирования своего методарасчета и его унификации с методамирасчета других производителейподшипников фирмой FAG вводитсярасширенный метод расчетаскорректированной долговечностив соответствии с Приложением 1DIN ISO 281, определяющимрасширенную скорректированную

долговечность.

Надежность % 90 95 96 97 98 99

Коэффициент a1 1 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21

35. Коэффициент a1

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 23

24


Расчет расширенной

скорректированной долговечности

Описанный в стандарте DIN ISO 281(Приложение 1:2003-4) метод расчетарасширенной скорректированнойдолговечности был сформирован,опираясь на методы расчетанескольких производителейподшипников качения. Расширеннаяскорректированная долговечностьопределяется по формуле

Lnm = a1 × aDIN × L [106 оборотов]

или

Lhnm = a1 × aDIN × Lh [ч],

гдеa1 – коэффициент долговечности

при надежности, отличнойот 90%

aDIN – стандартизированныйкоэффициентпроизводственных условий

L – номинальная (базовая)долговечность [106 оборотов]

Lh – номинальная (базовая)долговечность [ч]

Если в течение времени работыподшипника меняются режимыработы, то расчет Lhnm производитсядля каждого отдельного временногоинтервала с постоянными условиями,а затем общий срок службыопределяется по формуле,приведенной на стр. 28.

Стандартизированный коэффициент

производственных условий aDIN

В нормированном методе расчетакоэффициента aDIN учтены следующиевлияющие факторы:• нагрузка на подшипник;• состояние смазки (вид и вязкость

смазочного материала, присадки,частота вращения, размерыподшипника);

• предел усталостной прочностиматериала;

• конструкция подшипника;• условия окружающей среды

(загрязнение смазочногоматериала).

aDIN = f (ec × Cu/P, κ)

Грузоподъемность по усталостнойпрочности Сu учитывает пределусталости материала дорожкикачения. Коэффициент чистоты ecописывает превышение напряженийиз-за попадания загрязненияв подшипник. P – эквивалентнаядинамическая нагрузка.

P = X × Fr + Y × Fa [кН],

гдеFr – радиальная нагрузка [кН]Fa – осевая нагрузка [кН]X – коэффициент радиальной нагрузкиY – коэффициент осевой нагрузки

Коэффициент вязкости κхарактеризует формированиемасляной пленки в зоне контакта(см. стр. 26).

36. Схема расчета коэффициента aDIN

eCP κ = ν / ν1

aDIN

n

dmν40

ν1

ν

t

Cu

t рабочая температураноминальная вязкость при 40° Связкость при рабочей температурерабочая частота вращениясредний диаметр подшипникабазовая вязкостькоэффициент вязкостидинамическая эквивалентная нагрузкакоэффициент чистотыгрузоподъемность по усталостной прочности

ν40νn dmν1κPeCCu

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 24

25


Грузоподъемность

по усталостной прочности Cu

Согласно стандарту DIN ISO 281/A2коэффициент долговечности axyzзависит от отношения пределаусталости материала дорожки каченияσu и контактных напряжений σ,определяющих усталость в материале.Контактные напряжения σ,определяющие усталость в материаледорожки качения, главным образомзависят от распределения нагрузкив подшипнике и от направлениянапряжений в наиболее нагруженнойзоне контакта. При идеальныхусловиях контакта предел усталостидеталей из наиболее частоприменяемых подшипниковых сталейдостигается при контактныхнапряжениях по Герцу приблизитель-но 2200 Н/м2. Для удобства расчетоввводится понятие грузоподъемностипо усталостной прочности Cu.В качестве основы для определенияCu стандартом DIN ISO 281(Приложение 1) приводитсяконтактное напряжение 1500 Н/м2.По аналогии со статической грузо-подъемностью согласно DIN ISO 76грузоподъемность по усталостнойпрочности Cu определяется какнагрузка, при которой напряжениясамой высоконагруженной зоныконтакта в материале подшипникадостигают предела усталости σu.Таким образом, отношение σu/σможно достаточно точноохарактеризовать как функцию Cu/P.При определении Cu следуетучитывать:– конструкцию, размер и внутреннюю

геометрию подшипника;– форму профиля тел качения

и дорожки качения;– качество изготовления;– предел усталости материала.

Значения грузоподъемностипо усталостной прочности приведеныв публикации WL 41 140.

Коэффициент чистоты ec

Наличие твердых инородных частицв смазочном материале можетпривести к появлению следови вмятин на поверхностях качения.Рядом с этими вмятинами возникаютместные повышенные напряжения,снижающие долговечностьподшипника. Для учета этого влияниявводится коэффициент чистоты ec.

Ориентировочные значениякоэффициента ec см. в табл. 37.Уменьшение долговечности из-заналичия твердых частиц в слоемасляной пленки зависитот следующих факторов:

– вида, размера, твердостии количества частиц;

– толщины масляной пленки(коэффициент вязкости κ);

– размера подшипника.

Приведенные значениядействительны для загрязнениятвердыми частицами. Другие видызагрязнения, напримериз-за попадания воды или иныхжидкостей, данным коэффициентомне учитываются. При сильномзагрязнении (ec → 0) есть большаявероятность выхода подшипникаиз строя из-за износа; в таком случаедостигаемый подшипником срокслужбы существенно ниже расчетного.

Степень загрязнения Коэффициент ecDpw < 100 мм Dpw ≥ 100 мм

Очень высокая чистота 1 1Размер частиц примерно соответствуеттолщине масляной пленки,лабораторные условия

Высокая чистота от 0,6 до 0,8 от 0,8 до 0,9Сверхтонкая фильтрация подводимого маслаПодшипники с уплотнениямии закладной смазкой

Нормальная чистота от 0,5 до 0,6 от 0,6 до 0,8Тонкая очистка смазкиПодшипники с закладной смазкойи защитными шайбами

Небольшие загрязнения от 0,3 до 0,5 от 0,4 до 0,6Небольшая концентрация загрязненияв подводимом масле

Специфические загрязнения от 0,1 до 0,3 от 0,2 до 0,4Подшипники загрязнены частицамиизноса других деталей машин

Сильные загрязнения от 0 до 0,1 от 0 до 0,1Пространство вокруг подшипникасильно загрязнено.Недостаточное уплотнение подшипникового узла.

Очень сильные загрязнения 0 0

Dpw – делительный диаметр; вместо Dpw для приблизительных расчетов можноиспользовать средний диаметр подшипника dm = (D+d)/2.

37. Коэффициент чистоты ec

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 25

26


Коэффициент вязкости κ

Коэффициент вязкости κ служитмерой качества образованиямасляной пленки. Коэффициентвязкости κ представляет собойотношение вязкости ν смазочногоматериала при рабочей температурек базовой вязкости ν1. κ = ν/ν1Базовая вязкость ν1 определяетсяпо диаграмме на рис. 38 черезсредний диаметр подшипникаdm = (D+d)/2 и рабочую частотувращения n.Вязкость смазочного маслапри рабочей температуре νрассчитывается из диаграммы «V-T»(рис. 39) через рабочую температуру tи номинальную вязкость масла при40 °C. При применении пластичныхсмазок учитывается вязкость базовогомасла ν. Рекомендации по выборумасла и его вязкости см. на стр. 31.У высоконагруженных подшипниковкачения с повышенной составляющейдоли скольжения температура

в области контакта тел качениядо 20 °К больше, чем измеряемаятемпература неподвижного кольца(без учета влияния внешнегонагрева).

Противозадирные присадки

Если коэффициент вязкости κ < 1и коэффициент чистоты ec ≥ 0,2,то при использовании смазокс противозадирными присадками,эффективность которыхподтверждена, в расчетах можнопринять κ = 1. При сильномзагрязнении (коэффициент чистотыec < 0,2) необходимо дополнительноепрактическое подтверждениеэффективности присадок для данныхусловий. Подтверждениеэффективности противозадирныхприсадок может происходитьв реальных условиях либона проверочном стендедля подшипников качения FE 8в соответствии со стандартом

DIN 51819-1. Если при использованиипротивозадирных присадок, эффек-тивность которых подтверждена, длярасчета принимается значение κ = 1,то коэффициент производственныхусловий следует ограничить aDIN ≤ 3.Если для реального значения κрассчитанное значение aDIN (κ)более 3, то это значение можноиспользовать при расчете.

Диаграмма для коэффициента aDIN

Коэффициент aDIN определяетсяиз диаграмм на рис. 40a–d на стр. 27:для радиальных шарикоподшипников(сверху слева), для радиальныхроликоподшипников (сверху справа),для упорных шарикоподшипников(снизу слева), для упорныхроликоподшипников (снизу справа).

Для значений κ > 4 при расчетеследует использовать κ = 4.Для значений κ < 0,1 данный методрасчета не применяется.

10 20 50 100 200 500 1 000

Средний диаметр m =

100 000

50 000

20 000

10 000

5 000

2 00010

5

3

D+dd

2мм

1 000

500

200

100

50

20

10

5

2

500

200

100

50

20

n [м

ин-1 ]

1 000

Баз

овая

вяз

кост

ьν

с1

мм

2

Вязкость [мм2/с]при 40 °C

Рабо

чая

тем

пера

тура

t [°

C]

Рабочая вязкость ν [мм2/c]

120110

10090

80

70

60

50

40

30

20

104 6 8 10 20 30 40 60 100 200 300

1500100068046032022015010068

4632

22

15 10

38. Базовая вязкость ν1 39. Диаграмма «V-T» для минеральных масел

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 26

27


a. aDIN для радиальных шарикоподшипников b. aDIN для радиальных роликоподшипников

c. aDIN для упорных шарикоподшипников40. Коэффициент производственных условий aDIN

d. aDIN для упорных роликоподшипников

0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5

0,1

0,2

0,5

1

2

5

10

20

50

aDIN

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,60,8124κ =

0,15

eC • Cu

P

0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5

0,1

0,2

0,5

1

2

5

10

20

50

aDIN

0,4

0,3

0,2

0,15

0,1

0,8124κ =

0,5

0,6

eC • Cu

P

0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5

0,1

0,2

0,5

1

2

5

10

20

50

aDIN

4κ = 2 1 0,8 0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,15

0,1

eC • Cu

P

0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5

0,1

0,2

0,5

2

5

10

20

50

0,1

0,15

0,2

0,30,4

0,5

0,6

0,8

1

24κ =

aDIN

eC • Cu

P

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 27

28


Расширенная скорректированная

долговечность при переменных

режимах работы

Если изменяются нагрузкаили другие факторы, влияющиена долговечность, то для каждогомомента времени q [%] с постояннымрежимом работы следует отдельнорассчитать расширеннуюскорректированную долговечность(Lhnm1, Lhnm2…). Для всего времениработы расширеннаяскорректированная долговечностьрассчитывается по формуле:

Границы применимости

расчетов долговечности

Также и при расширенном расчетедолговечности в качестве причинывыхода подшипника из строяво внимание принимаетсяисключительно усталость материала.Фактическому сроку службыподшипника может соответствоватьзначение расширеннойскорректированной долговечноститолько в том случае,если долговечность смазочногоматериала и других компонентов(таких, например, как уплотнения),ограниченная вследствие износа,имеет не меньшее значение,чем усталостная долговечность.

Расчет долговечности при помощи

компьютерной программы

Программа BEARINX® представляетсобой симбиоз новейших расчетныхметодов с дружественным для пользо-вателя Windows-интерфейсом.Особо примечательнымиособенностями программы являютсяскоростной параметрический анализи автоматическая передача данныхмежду расчетными модулями, а такжеобширная база данных подшипников.Расчеты в программе BEARINX®

производятся с использованиемновейших, более точных методов,предусмотренных Приложением 4к стандарту DIN ISO 281. Эти методыучитывают перекос колец, рабочийзазор и пространственный характернагрузки на подшипник.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 28

29

СмазываниеСмазывание консистентной смазкой

В подшипниках прокатногооборудования, как и в другихподшипниках качения, для предот-вращения прямого контакта деталейподшипника друг с другомнеобходимо образование устойчивоймасляной пленки, обладающейдостаточной несущей способностью.Толщина и грузоподъемностьмасляной пленки зависят от вязкостимасла, частоты вращения, размеровподшипника и свойств смазочногоматериала. Также задачей смазкиявляется защита частей подшипникаот коррозии. Смазочное веществосмазывает рабочие кромки уплот-нений (манжетных уплотнений и т.д.)и заполняет зазор в лабиринтныхуплотнениях в качествеуплотнительной смазки.Так как функции смазки в уплотне-ниях отличаются от функций смазкив подшипнике, целесообразнодля подшипника и для уплотненийвыбирать разные смазки, наилучшим

образом подходящие для каждогоиз применений. Как бы правильнани была данная точка зрения,в ряде случаев, когда есть опасностьперепутать смазки(в том числе из-за их несовмести-мости), если затруднительноувеличение складского запасаили по другим причинам, не надоследовать данной рекомендации.

Смазывание консистентной смазкой

Для простоты уплотнения и удобстваповторного смазывания, еслипозволяют производственныеусловия, подшипники для прокатногооборудования смазываютсяконсистентной смазкой.Производители минеральных маселпредлагают обширный ассортиментспециальных подшипниковыхконсистентных смазок. Эти смазкипо свойствам и характеристикам

настолько отличаются друг от друга,что решение, какую смазку применятьв конкретном случае, представляетсобой нетривиальную задачу. ФирмаFAG предлагает широкий ассортиментконсистентных смазок Arcanol,наилучшим образом подходящихдля подшипников. В табл. 41представлен обзор основныхконсистентных смазок дляподшипников качения и их свойства.Рекомендуется обращатьсяза подробной техническойконсультацией в каждом отдельномслучае применения. Для различныхтипов подшипников имеютсянеобходимые сведения о пригодностиспециализированных консистентныхподшипниковых смазок FAG маркиArcanol. Если характеристики смазкинеизвестны, поставщик обязанподтвердить ее пригодность.При необходимости фирма FAG можетпровести испытания смазкина предмет пригодности.

Вид смазки Класс Отдельные FAG Интервал Вязкость Пригодность Пригодность Водо- СтойкостьЗагуститель консистент- указания Arcanol рабочих основного для рабочей для стойкость к коррозии

ности и примеры температур масла частоты восприятияпо NLGI применения °C при 40 °C вращения нагрузок

мм2/с

Литиевое 3 Универсальная консистентная MULTI3 –30...+140 80 Средняя Средняя Устойчива Оченьмыло подшипниковая смазка (L71V) до темпера- хорошая

с длительным сроком службы туры 90 °Cприменяется в электромоторах,хорошо подходит для использованияв качестве уплотнительной смазки

Литиевое / 2 Для тяжелых условий работы, LOAD220 –20...+140 ISO VG Высокая Высокая Устойчива Оченькальциевое например для опорных и рабочих (L215V) 220 до темпера- хорошаямыло с проти- валков, в особенности туры 90 °Cвозадирными для конических роликоподшип-присадками ников с уплотнениями

Литиевое / 2 Для тяжелых условий работы, MULTITOP –40...+150 85 Очень Высокая Устойчива Оченькальциевое особенно при высокой частоте (L135V) высокая до темпера- хорошаямыло с проти- вращения, для конических туры 90 °Cвозадирными роликоподшипниковприсадками с уплотнениями

Литиевое / 2 Для крайне тяжелых условий LOAD400 –20...+140 400 Средняя Очень Устойчива Оченькальциевое работы, особенно (L186V) высокая до темпера- хорошаямыло с проти- при ударных нагрузках туры 90 °Cвозадирнымиприсадками

Литиевое / 2 Для чрезвычайно LOAD1000 –20...+140 ISO VG Низкая Очень Устойчива Оченькальциевое тяжелых условий работы, (L223V) 1000 высокая до темпера- хорошаямыло с проти- при высоких ударных нагрузках, туры 90 °Cвозадирными например в подъемных платформахприсадками

41. Основные консистентные смазки для подшипников качения и их свойства

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 29

30

СмазываниеСмазывание консистентной смазкой

Выбор консистентной смазки

по частоте вращения и нагрузке

Основными критериями выборасмазки являются частота вращенияи нагрузка. Влияние частотывращения на выбор смазочногоматериала можно оценить с помощьюскоростного параметра ka × n × dm,гдеka – коэффициент типа подшипникаn – частота вращенияdm – средний диаметр подшипника;

dm = (D+d) / 2d – диаметр отверстия подшипника

[мм]D – наружный диаметр подшипника

[мм]

Мерой удельной нагрузки являетсясоотношение P/C,гдеP – динамическая эквивалентная

нагрузка [кН] (см. каталог)C – динамическая грузоподъемность

[кН] (см. каталог)По графику на рис. 42 можноопределить тип консистентной смазки,подходящий для имеющихся условийработы. При высоких частотах враще-ния и одновременно действующих

высоких нагрузках возможен нагревдо высоких температур; в такихслучаях необходимо применениеспециальных высокотемпературныхсмазок или дополнительных мерпо охлаждению. Для консистентныхсмазок необходимо учитыватьмаксимальные границы частотывращения и нагрузки; эти сведенияпредоставляются фирмами –производителями минеральныхсмазок. Фирма FAG такжепредоставляет эти данные по запросу.

Прочие производственные условия

При выборе консистентной смазкитакже необходимо учитывать положе-

ние оси прокатки. При вертикальномили наклонном расположении валковвследствие силы тяжести возникаетопасность выпадения смазкииз подшипника и из подушки. В такихслучаях рекомендуется устанавливатьснизу от подшипника удерживающиесмазку кольца, а также выбиратьстабильные к смятию и обладающиеособенно хорошими адгезионнымисвойствами смазки 3-го классаконсистентности, или, если позволяютусловия, 2-го класса консистентности.

Другим важным моментомявляется повторная смазка.Значительное количество смазкидля подшипника или для уплотнений,а также длинные смазочные каналы(например, при централизованномсмазывании) обуславливаютнеобходимость примененияконсистентной смазки с хорошейтранспортируемостью.Этим требованиям отвечают смазки1-го и 2-го классов консистентности.В опорах прокатных валков,работающих в сырой среде и частопребывающих в состоянии покоя,под влиянием конденсата возникаетопасность появления коррозии.В таком случае применяемыеконсистентные смазки должныобладать хорошимиантикоррозионными свойствами.Подшипниковые узлы, на которыепопадает вода, должны бытьзащищены уплотнениямиот попадания воды. Уплотненияи подшипник необходимо частосмазывать. В табл. 43 приведенперечень упомянутых выше критериевработы подшипника; ориентируясьна которые выбирается смазкас необходимыми свойствами.

42. Выбор консистентной смазки по относительной нагрузке P/C и скоростному параметру ka × n × dm

ka • n • dm [мин -1 • мм]

HL

N

HN

0,9

0,6

0,3

0,15

0,09

0,06

0,03

0,0250 000 100 000 200 000 400 000 1 000 000

0,6

0,4

0,2

0,1

0,06

0,04

0,02

0,013

P/C

для

под

шип

нико

в ка

чени

я пр

и р

адиа

льно

й на

груз

ке

P/C

для

под

шип

нико

в ка

чени

я пр

и ос

евой

наг

руз

ке

Область NОбласть нормальных производственных условий.Пластичные смазки типа K согласно DIN 51825

Область HLОбласть высоких нагрузок.Консистентные смазки типа KP согласно DIN 51825или другие подходящие смазки Область HNОбласть высоких частот вращения.Консистентные смазки для подшипниковс высокой частотой вращения.В подшипниках с коэффициентом k

a > 1 применяют

консистентные смазки типа KP по DIN 51825 или другие подходящие смазки

Значения коэффициента ka

k

a =1 Радиальные шарикоподшипники,

радиально-упорные шарикоподшипники, в т.ч. с четырехточечным контактом, радиально нагруженные цилиндрические роликоподшипникиk

a = 2 сферические роликоподшипники,

конические роликоподшипникиk

a = 3 цилиндрические роликоподшипники,

нагруженные в осевом направлении, и упорные конические роликоподшипники

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 30

31

СмазываниеСмазывание консистентной смазкой. Смазывание маслом

Смазывание маслом

Необходимая вязкость масла

Для образования устойчивоймасляной пленки и достиженияподшипником расчетной долговеч-ности масло при рабочей температуредолжно обладать определеннойвязкостью, зависящей от частотывращения и размеров подшипника.Так называемая базовая вязкость ν1определяется по диаграммена рис. 38.Для достижения ожидаемойдолговечности подшипников с низкойсоставляющей скольжения рабочаявязкость ν смазочного масла должнабыть не менее требуемой базовойвязкости ν1. Для конструкцийподшипников, неоптимальныхс кинематической точки зрения(роликоподшипники под действиемосевой нагрузки, тихоходныевысоконагруженныекрупногабаритные подшипники),всегда требуются масла с эффектив-

ными присадками. В условиях, когдазатруднительно образованиемасляной пленки, эти присадкиобразуют в трибологических парах«дорожка качения – тело качения»,«дорожка качения – сепаратор»и «тело качения – борт подшипника»разделяющий поверхности слой,предотвращающий износ и прежде-временное усталостное разрушение.

Другие необходимые свойства масел

Для смазывания подшипниковв большинстве случаев применяютсяминеральные масла с присадкамидля улучшения характеристик,например для лучшей стойкостик окислению, придания антикорро-зионных свойств или пониженногопенообразования. Дисперсионныеприсадки удерживают нерастворимыетонкие частицы загрязняющихвеществ во взвешенном состоянии.EP (противозадирные) присадки необ-ходимы при соотношении P/C > 0,15,а также если рабочая вязкость масла ν

ниже, чем минимальная требуемаябазовая вязкость ν1. Для опор, работающихв экстремальных температурныхусловиях, существуют масла,устойчивые к высокой температуреи старению. Некоторые маслахарактеризуются улучшеннымсоотношением V-T («вязкость–темпе-ратура»), то есть у таких маселвязкость в зависимости от темпера-туры изменяется в меньшей степени,чем у обычных масел. Даннаяхарактеристика имеет значениев подшипниках, работающих в средес переменной температурой.Для экстремально высокихтемператур вместо минеральныхмасел предпочтение отдаетсясинтетическим маслам, обладающимболее высокой стойкостьюк старению, например полигликолямили полиальфаолефинам.О пригодности масел для частногослучая должно быть известно либоиз практического опыта, либо это нуж-но определять в ходе эксперимента.

Критерии выбора смазки Свойства смазки

Нагрузка Скоростной параметр Выбор смазки в соответствиина подшипник Нагрузка на подшипник с диаграммой 42 и табл. 41

Производственные Положение оси подшипника Консистентная смазка 3-го класса консистентности,условия при более мягких смазках требуется

более частое повторное смазываниеЧастое повторное смазывание Хорошо транспортируемая консистентная смазка

1-го и 2-го классов консистентностидля централизованных смазочных устройств

Смазка на весь срок службы Устойчивая к смятию консистентная смазкас известными характеристиками и сроком службы

Условия Экстремальная температура Допустимая температура эксплуатации смазки должнаокружающей соответствовать рабочей температуре подшипниковогосреды узла; при непрерывном смазывании нужны смазки,

кратковременно выдерживающие рабочую температуруузла и не склонные к затвердеванию

Загрязнение инородными частицами Густая смазка, 3-й класс консистентностиКоррозия, Смазка, образующая эмульсиювызванная конденсатом например, литиевая, литиево-кальциевая смазка)Коррозия, Водоотталкивающая смазкавызванная попаданием воды (например, на основе комплексного кальциевого

или литиево-кальциевого мыла)

43. Критерии и указания для выбора консистентной смазки

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 31

32

СмазываниеСмазывание маслом. Организация процессов смазки

Методы смазывания маслом

Циркуляционная смазка маслом при-меняется при характерных частотахвращения валковых подшипникови кроме надежного смазывания обес-печивает охлаждение и отвод от под-шипника загрязняющих частиц и воды.В подшипниках прокатных валковэтот метод смазывания и охлажденияиспользуется при:• потерях мощности в подшипнике

при высоких нагрузках и частотахвращения;

• наличии внешнего источника нагрева;• плохом теплоотводе.Смазка впрыскиванием применяется,если циркуляционной смазкинедостаточно для эффективногоохлаждения подшипника. При смазкевпрыскиванием масло подаетсянепосредственно в подшипник черезсмазочные сопла под давлением.При смазке впрыскиваниемдостигаются самые высокие частотывращения. Циркуляционная смазкаи смазка впрыскиванием требуютнекоторых затрат для организацииканалов для подвода и отвода масла,его прокачки: маслосборники,фильтры и масляные радиаторы.При смазывании масляной ваннойиз-за наличия небольшого боковогопространства в подушках в распоряже-нии имеется только малое количествомасла. Масло испытывает интенсив-ные нагрузки, из-за чего происходитего быстрое старение. Поэтому необ-ходима частая замена масла либоприменение стабильных к старениюсинтетических масел. Смазываниеминимальным количеством маслачасто применяется в прокатномоборудовании. При смазываниимасляным туманом поток воздухатранспортирует масло в виде туманак соплу-концентратору перед подшип-ником. Там образуются капелькимасла, которые впрыскиваютсяв подшипник. Подаваемые такимобразом в подшипник малыеколичества масла поддерживаютнеобходимый для смазыванияуровень масла, который помимо всего

прочего необходим для обеспечениясмазывания подшипника при запускеи при краткосрочных перебояхв подаче масла. При горизонтальномположении вала перепускные окнав подушке выполняются такимобразом, чтобы масляное зеркалобыло на уровне середины нижнеготела качения подшипника.Повышенное давление, создаваемоепотоком воздуха в корпусе,и исходящий через уплотнения воздухподдерживают эффективность защитыузла. При этом вытекающее маслозачастую содержит некоторуюсоставляющую в виде тумана,вследствие чего возможнозагрязнение окружающей среды.При масловоздушном смазываниимасло из дозирующего устройстваимпульсами подается в смазочныеканалы, а затем, движимоевоздушным потоком, направляетсяв подшипник. При этом масло не рас-пыляется в виде тумана. Поэтомувозможно применение и трансмис-сионных масел высокой вязкостис противозадирными присадками.Как и при смазывании маслянымтуманом, наличие исходящего воздуш-ного потока улучшает защиту узла отпопадания грязи. Количество воздухаможет варьироваться в широкихпределах. Также и при масловоздуш-ном смазывании необходимоподдержание в подшипниковом узлеопределенного уровня масла.

Организация процессовсмазки

Количество заполняемой

консистентной смазки

Опоры смазываются следующимобразом:• подшипник целиком обмазывается

смазкой, чтобы все функциональныеповерхности были навернякапокрыты смазкой;

• пространство в корпусе рядомс подшипником заполняется смазкойнастолько, чтобы осталось место

для заложенной смазки,выступающей из подшипника.Благодаря этому удается избежатьвовлечения излишнего количествасмазки в смазочный цикл.Как правило, в подушках прокатныхстанов рядом с подшипникомимеется свободное пространство,как раз достаточное для приемавыступающей из подшипникасмазки, поэтому в случае высокихчастот вращения отпадаетнеобходимость дополнительногозаполнения этих полостей.

• Для подшипников с очень низкимичастотами вращения(n × dm < 50 000 мин-1 • мм)подшипник и корпус целикомзаполняются смазкой. Трение,возникающее вследствие работыпо преодолению смятия смазки,остается незначительным.

Интервалы для повторного

смазывания консистентной смазкой

Срок, при достижении которогонеобходимо дополнить или полностьюзаменить смазку подшипника, преждевсего зависит от степени нагрузкина смазку из-за трения в подшипникеи от частоты вращения. На величинутрения влияют нагрузки на подшипники различные кинематическиепроцессы, зависящие от конструкцииподшипника. Кроме того, необходимоучитывать эффективность уплотненийи окружающие условия, что особенносправедливо для подшипниковпрокатных станов. Из-за высокойвлажности атмосферы, водяных струйи окалины, а также в том случае, еслиуплотнения недостаточно эффективны,интервал между смазыванием под-шипников должен быть существенносокращен. Следование рекомендациямпо времени повторного смазыванияимеет смысл лишь в том случае, еслипо прошествии определенного времени,лучше всего во время замены валка,будет произведен контроль состояниясмазки и уплотнений, главнымобразом на предмет того, смогли лизагрязнения попасть в подшипник.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 32

33

СмазываниеОрганизация процессов смазки

Подача смазочного материала

Для эффективного смазывания крайневажна точная подача консистентнойсмазки или масла. Смазочныйматериал должен точно подаватьсяк поверхностям качения и скольжения.В конструкции с консистентнойсмазкой необходимо обеспечитьусловия для удаления избыточногосмазочного материала. Избыточноеколичество смазки приводитк повышенной работе по преодолениюсмятия смазки и к повышенномутепловыделению. Оно может бытьнастолько значительным, что повлечетза собой разрушение консистентнойсмазки. Сказанное справедливои для контакта скольжения в уплотне-ниях, куда также смазочный материалдолжен подаваться целенаправленно.

Смазывание консистентной смазкой

К четырехрядным роликоподшипникамв опорах горизонтально располо-женных валков смазка должнаподаваться в двух местах (рис. 44).Установленный в качестве упорногошарикоподшипник (рис. 44a, справа)может смазываться совместнос радиальным подшипникомили отдельно от него. Для упорныхконических роликоподшипников(рис. 44a, слева), напротив,вследствие их более высокихтребований к смазке необходимотдельный подвод смазочногоматериала. Также и двухрядныерадиально-упорныешарикоподшипники по возможностидолжны смазываться по отдельномусмазочному каналу.

Если при перешлифовке бочекпрокатных валков подушкине снимаются (свободная посадкавнутреннего кольца подшипника),то следует предусмотреть смазываниечерез цапфу. Многорядныеконические роликоподшипникисо встроенными уплотнениямипри сборке заполняются наиболееподходящей для конкретногоприменения смазкой.При правильном количествеконсистентной смазки и прикорректном ее распределении внутриподшипника можно достичь оченьбольшого срока эксплуатацииподшипника. Мы рекомендуемпредусмотреть с обеих сторонот подшипника дренажные отверстия,чтобы уплотнения как можно меньшеконтактировали с жидкостью.

a) Опоры прокатных валков с четырехрядными цилиндрическими роликоподшипниками и упорными подшипниками

b) Опоры прокатных валков с четырехрядными коническими роликоподшипниками44. Схемы подвода консистентной смазки при использовании четырехрядных роликоподшипников

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 33

34


45. Подвод смеси в виде масляного тумана или масляно-воздушной смеси в подушки с четырехрядными цилиндрическими роликоподшипникамии упорными подшипниками

46. Подвод смеси в виде масляного тумана или масляно-воздушной смеси в подушку с четырехрядным коническим роликоподшипником

Подвод смеси масляно-воздушнойили в виде масляного тумана


Удалениевоздуха


Уровеньмасла

Подвод смесимасляно-воздушнойили в видемасляноготумана

Подвод смесимасляно-воздушнойили в виде масляного тумана




Уровень маслаУровень масла

Масловоздушное смазывание

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 34

35


47. Подвод и отвод масла при циркуляционной смазке

48. Подвод и отвод масла при смазке впрыскиванием

Циркуляционная смазка, смазка впрыскиванием

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 35

36

Допуски валковых подшипников

Номинальный Значения Наружное кольцоразмер допусков, мкм ΔDmp Внутреннеемм Внутреннее кольцо Радиальный Упорный и наружное кольцо

Δdmp подшипник подшипник ΔBs = ΔCs

свыше 50 до 80 0 –15 0 –13 0 –19 0 –150свыше 80 до 120 0 –20 0 –15 0 –22 0 –200свыше 120 до 150 0 –25 0 –18 0 –25 0 –250



свыше 630 до 800 0 –75 0 –75 0 –75 0 –750свыше 800 до 1000 0 –100 0 –100 0 –100 0 –1000свыше 1000 до 1250 0 –125 0 –125 0 –12<, 0 –1250

свыше 1250 до 1600 0 –160 0 –160 0 –160 0 –1600свыше 1600 до 2000 0 –200 0 –200 0 –200 0 –2000

Номинальный Значенияразмер допусков, мкм Внутреннеемм Внутреннее кольцо Наружное кольцо и наружное кольцо

Δdmp ΔDmp ΔBs = ΔCs

свыше 76,2 до 304,8 0 +25 0 +25 ±1524свыше 304,8 до 609,6 0 +51 0 +51 ±1524свыше 609,6 до 914,4 0 +76 0 +76 ±1524свыше 914,4 до 1 219,2 0 +102 0 +102 ±1524свыше 1219,2 0 +127 0 +127 ±1524

Допуски радиальных и упорных подшипников с метрическими размерами (стандартные допуски)

Допуски четырехрядных конических роликоподшипников с дюймовыми размерами (стандартные допуски)

Допуски валковых подшипников

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 36

37

Допуски валковых подшипников.

Детали, сопряженные с подшипникамиРекомендации по выбору посадок подшипников

Обозначения допусков

по DIN ISO 1132, DIN 620

Диаметр отверстия

Диаметр отверстияd – номинальный диаметр

отверстияds – единичный диаметр

отверстия

средний диаметр отверстияв единичном сечении

dpsmax – наибольший диаметротверстия в единичномсечении

dpsmin – наименьший диаметротверстия в единичномсечении

Δdmp = dmp – dОтклонение среднегодиаметра отверстияот номинального размера

Наружный диаметр

D – номинальный наружныйдиаметр

Ds – единичный наружныйдиаметр

– Средний наружный диаметрв единичном сечении

Dpsmax – наибольший наружныйдиаметр в единичномсечении

Dpsmin – наименьший наружныйдиаметр в единичномсечении

ΔDmp = Dmp – D– Отклонение среднего

наружного диаметраот номинального размера

Ширина

Bs, Cs – единичная ширинавнутреннего и наружногокольца

ΔBs = Bs – B, ΔCs = Cs – C– Отклонение единичной

ширины внутреннегои наружного кольцаот номинальной величины

Рекомендации по выборупосадок подшипников

Радиальные подшипники

В рабочем режиме внутренние кольцарадиальных подшипниковиспытывают циркуляционноенагружение. Поэтому в тех случаях,где это возможно, внутренние кольцадолжны иметь жесткую (с натягом)посадку на цапфе. Для четырехрядныхконических роликоподшипниковс цилиндрическим отверстиемэто требование не выполняетсявследствие особенностей монтажа,поэтому здесь нужно предусмотретьсвободную (с зазором) посадку. Такжевнутренние кольца сферическихи цилиндрических роликоподшипни-ков имеют свободную посадку, если

скорость прокатки низкая и крайнежелателен простой и быстрыйдемонтаж с цапфы. Наружные кольцарадиальных подшипниковиспытывают местное нагружение.В этом случае не требуется жесткаяпосадка, поэтому кольцаустанавливаются в подушкес посадкой с зазором. В осевомнаправлении наружные кольцафиксируются крышкой подушки.

Упорные подшипники

Подшипники, предназначенныедля осевого фиксирования (ведения)валков и подушек, находятсяпод действием только осевойнагрузки, поэтому внутренние кольцамогут устанавливаться на цапфы

валков по посадке с зазором.В некоторых подшипниковых опорахупорные подшипники для облегчениямонтажа устанавливаются на втулку.В этом случае целесообразна посадкас небольшим натягом.Свободные (наружные)кольца упорных коническихроликоподшипников устанавливаютсяв подушках по свободной посадке.Наружные кольца всех других типовподшипников, предназначенныхдля осевой фиксации вала, должныиметь возможность самоустановкив радиальном направлении.Поэтому отверстие в корпусе должнобыть исполнено существеннобольшим, чем диаметр наружныхколец.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 37

38


Номинальный Допуск1)

размер мммм

Цилиндрические и сферические d < 200 n6роликоподшипники с посадкой d = 200...400 p6/r6с натягом d > 400...630 +0,200...+0,260

> 630...800 +0,250...+0,330> 800...1250 +0,320...+0,420> 1250...1400 +0,400...+0,550> 1400...1600 +0,520...+0,650

Цилиндрические и сферические d e7роликоподшипникис посадкой с зазором

Конические роликоподшипники d < 315 –0,180...–0,230с метрическими размерами d = 315...630 –0,240...–0,300с посадкой с зазором > 630...800 –0,325...–0,410

> 800 –0,350...–0,450

Конические роликоподшипники d = 101,6...127,0 –0,100...–0,125с дюймовыми размерами > 127,0...152,4 –0,130...–0,155с посадкой с зазором > 152,4...203,2 –0,150...–0,175

> 203,2...304,8 –0,180...–0,205> 304,8...609,6 –0,200...–0,249> 609,6...914,4 –0,250...–0,334> 914,4 –0,300...–0,400

Радиально-упорные и радиальные d e7шарикоподшипники,монтируемые на цапфу

Радиально-упорные и радиальные d k6шарикоподшипники,монтируемые на втулку d1 e9/H7

Упорные конические роликоподши- d e7пники, двухрядные конические(упорные) роликоподшипники,упорные сферические роликопод-шипники монтируемые на цапфу

Упорные конические d k6роликоподшипники, упорныесферические роликоподшипники,монтируемые на втулку d1 e9/H7

1) В случае высоких частот вращения, а также подшипников с коническим отверстием допуски на сопряженныес подшипниками детали необходимо оговорить с технической службой фирмы FAG.

49. Поля допусков для цапф прокатных валков и втулок (допуски для подшипников см. стр. 36)

d d1d d1

d d d

d d

d d

d d d

d d

d1d d1d

ddd

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 38

39


50. Поля допусков для подушек прокатных станов

Радиальные подшипники Номинальный Допуск1)


Цилиндрические роликоподшипники, D ≤ 800 H6 (G6)сферические роликоподшипникии конические роликоподшипникис метрическими размерами

D > 800 H7 (G7)

Конические роликоподшипники d ≤ 304,8 +0,055...+0,080с дюймовыми размерами > 304,8...609,6 +0,101...+0,150

> 609,6...914,4 +0,156...+0,230> 914,4...1219,2 +0,202...+0,300> 1219,2 +0,257...+0,380

Упорные подшипники Номинальный Допуск2)


Конические роликоподшипники, D ≤ 500 +0,6...+0,8двухрядные (упорные) > 500...800 +0,8...+1,1Упорные сферические > 800 +1,2...+1,5роликоподшипникиРадиально-упорныешарикоподшипникии радиальные шарикоподшипники

Упорные конические D ≤ 800 H6 (G6)роликоподшипники

D > 800 H7 (G7)

1) В случае подшипников с коническим отверстием допуски на сопряженные с подшипниками детали необходимо оговоритьс технической службой фирмы FAG

2) При высоких осевых нагрузках необходимо оговорить допуски деталей, сопряженных с подшипниками, с техническойслужбой фирмы FAG

D D D

DD

D D D D

D

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 39

40

Детали, сопряженные с подшипникамиДопуски для цилиндрических посадочных поверхностей

Класс точности Посадочное место Допуск Допуск Допуск Допускподшипника подшипника на диаметр круглости параллельности торцового

биенияt1 t2 t3

PN Вал IT6 (IT5) Циркуляционное IT4 IT4P6X нагружение IT4/2

Местное IT5нагружение IT5/2

Корпус IT7 (IT6) Циркуляционное IT5 IT5нагружение IT5/2Местное IT6нагружение IT6/2

P5 Вал IT5 Циркуляционное IT2 IT2нагружение IT2/2Местное IT3нагружение IT3/2

Корпус IT6 Циркуляционное IT3 IT3нагружение IT3/2Местное IT4нагружение IT4/2

Для допусков ISO по IT4 и точнее для номинального размера 500 мм и свыше не приводится численных значений.В этих случаях берется половина значения допуска на обработку.

Ориентировочные значения допусков обработки валов, отверстий корпусов и сопрягаемых деталей(втулки, крышки и т.д.)

Допуски на обработку цилиндрических посадочных поверхностей (DIN ISO 1101 и ISO 286)

d1 d2 D1 D2

CA

A-B

D B

t3 A-Bt3

A

t1

2t C D

t1

2tB

DA-Bt3t3

CA-B

A-Bt1D2t

t1

C

t1

2tA-Bt1

t1 – допуск круглостиt2 – допуск паралельностиt3 – допуск торцевого биения

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 40

41

Детали, сопряженные с подшипникамиШероховатость посадочных поверхностей

Класс Параметр Номинальный диаметр вала Номинальный диаметр отверстия в корпусе

точности шероховатости мм ммподшипника Свыше 50 120 250 500 50 120 250 500

до 50 120 250 500 50 120 250 500

Значения шероховатости

мкмНормальный1) Класс шероховатости N5 N6 N7 N7 N7 N6 N7 N7 N8 N8

Среднее арифметическоеотклонение профиля Ra 0,4 o,8 1,6 1,6 1,6 0,8 1,6 1,6 3,2 3,2CLA, AA2)

Средняя глубинашероховатости Rt ≈ Rz 2,5 4 6,3 6,3 6,3 4; 6,3*) 6,3; 8*) 6,3; 10*) 10; 16*) 10; 16*)

P6 Класс шероховатости N4 N5 N5 N6 N6 N5 N5 N6 N7 N7Среднее арифметическоеотклонение профиля Ra 0,2 o,4 0,4 0,8 0,8 0,4 0,4 0,8 1,6 1,6CLA, AA2)

Средняя глубинашероховатости Rt ≈ Rz 1,6 2,5 2,5 6,3 6,3 2,5 2,5 6,3 6,3 6,3

*) Средняя глубина шероховатости поверхности корпусов из серого чугуна с сопрягаемыми поверхностями,полученными точением

1) При повышенных требованиях к точности вращения следует использовать ближайшее меньшеепо величине значение шероховатости

2) GBR: CLA (Centre Line Average Value); USA: AA (Arithmetic Average)

Класс шероховатости N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12

Среднееарифметическоеотклонениепрофиля Ra в мкм 0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 o,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25 50

в микродюймах 1 2 4 8 16 32 63 125 250 500 1000 2000

Ориентировочные значения для шероховатости посадочных поверхностей под подшипники качения(значения шероховатости действительны только для шлифованных поверхностей)

Классы шероховатости по DIN ISO 1302

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 41

42

Детали, сопряженные с подшипникамиДопуски подушек и цапф прокатных валков

Номинальный диаметр вала

мм

Свыше 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315до 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355

Допуски цапф валков

мкмe7 –60 –60 –72 –72 –85 –85 –85 –100 –100 –100 –110 –110 –125

–90 –90 –107 –107 –125 –125 –125 –146 –146 –146 –162 –162 –182

e9 –60 –60 –72 –72 –85 –85 –85 –100 –100 –100 –110 –110 –125–134 –134 –159 –159 –185 –185 –185 –215 –215 215 –240 –240 –265

f6 –30 –30 –36 –36 –43 –43 –43 –50 –50 –50 –56 –56 –62–49 –49 –58 –58 –68 –68 –68 –79 –79 –79 –88 –88 –98

g6 –10 –10 –12 –12 –14 –14 –14 –15 –15 –15 –17 –17 –18–29 –29 –34 –34 –39 –39 –39 –44 –44 –44 –49 –49 –54

k6 +21 +21 +25 +25 +25 +28 +28 +33 +33 +33 +36 +36 +40+2 +2 +3 +3 +3 +3 +3 +4 +4 +4 +4 +4 +4

n6 +39 +39 +45 +45 +52 +52 +52 +60 +60 +60 +66 +66 +73+20 +20 +23 +23 +27 +27 +27 +31 +31 +31 +34 +34 +37

p6 +51 +51 +59 +59 +68 +68 +68 +79 +79 +79 +88 +88 +98+32 +32 +37 +37 +43 +43 +43 +50 +50 +50 +56 +56 +62

r6 +60 +62 +73 +76 +88 +90 +93 +106 +109 +113 +126 +130 +144+41 +43 +51 +54 +63 +65 +68 +77 +80 +84 +94 +98 +108

Номинальный диаметр отверстия подушки

мм

Свыше 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400до 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

Предельные отклонения диаметра отверстия подушки

мкм

G6 +12 +12 +14 +14 +14 +15 +15 +15 +17 +17 +18 +18 +20+34 +34 +39 +39 +39 +44 +44 +44 +49 +49 +54 +54 +60

G7 +12 +12 +14 +14 +14 +15 +15 +15 +17 +17 +18 +18 +20+47 +47 +54 +54 +54 +61 +61 +61 +69 +69 +75 +75 +83

H6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0+22 +22 +25 +25 +25 +29 +29 +29 +32 +32 +36 +36 +40

H7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0+35 +35 +40 +40 +40 +46 +46 +46 +52 +52 +57 +57 +63

Допуски подушек и цапф прокатных валков

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 42

43

Детали, сопряженные с подшипникамиДопуски подушек и цапф прокатных валков

Номинальный диаметр вала

мм

Свыше 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400до 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600

Допуски цапф валков

мкмe7 –125 –135 –135 –145 –145 –160 –160 –170 –170 –195 –195 –220 –220

–182 –198 –198 –215 –215 –240 –240 –260 –260 –300 –300 –345 –345

e9 –125 –135 –135 –145 –145 –160 –160 –170 –170 –195 –195 –220 –220–265 –290 –290 –320 –320 –360 –360 –400 –400 –455 –455 –530 –530

f6 –62 –68 –68 –76 –76 –80 –80 –86 –86 –98 –98 –110 –110–98 –108 –108 –120 –120 –130 –130 –142 –142 –164 –164 –188 –188

g6 –18 –20 –20 –22 –22 –24 –24 –26 –26 –28 –28 –30 –30–54 –60 –60 –66 –66 –74 –74 –82 –82 –94 –94 –108 –108

k6 +40 +45 +45 +44 +44 +50 +50 +56 +56 +66 +66 +78 +78+4 +5 +5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

n6 +73 +80 +80 +88 +88 +100 +100 +112 +112 +132 +132 +156 +156+37 +40 +40 +44 +44 +50 +50 +56 +56 +66 +66 +78 +78

p6 +98 +108 +108 +122 +122 +138 +138 +156 +156 +186 +186 +218 +218+62 +68 +68 +78 +78 +88 +88 +100 +100 +120 +120 +140 +140

r6 +150 +166 +172 +184 +199 +225 +235 +266 +276 +316 +326 +378 +378+114 +126 +132 +150 +155 +175 +185 +210 +220 +250 +260 +300 +300

Номинальный диаметр отверстия подушки

мм

Свыше 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800до 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000

Предельные отклонения диаметра отверстия подушки

мкм

G6 +20 +22 +22 +24 +24 +26 +26 +28 +28 +30 +30 +32 +32+60 +66 +66 +74 +74 +82 +82 +94 +94 +108 +108 +124 +124

G7 +20 +22 +22 +24 +24 +26 +26 +28 +28 +30 +30 +32 +32+83 +92 +92 +104 +104 +116 +116 +133 +133 +155 +155 +182 +182

H6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0+40 +44 +44 +50 +50 +56 +56 +66 +66 +78 +78 +92 +92

H7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0+63 +70 +70 +80 +80 +90 +90 +105 +105 +125 +125 +150 +150

Допуски подушек и цапф прокатных валков

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 43

44

Детали, сопряженные с подшипникамиКонструктивные мероприятия при посадке внутренних колец с зазором. Подушки

Конструктивныемероприятияпри посадке внутреннихколец с зазором

При свободной посадке внутреннегокольца во избежание износа цапфадолжна обладать минимальнойтвердостью. Существенное влияниена износ цапфы оказывает наличиесмазки между отверстием внутреннегокольца и поверхностью цапфы.Если в течение всего времени работыобеспечивается безупречноесмазывание, достаточно твердости35–40 единиц по Шору. Случается,что вопреки распространеннойпрактике при шлифовании валковподушки не снимаются и посадочныйзазор между внутренними кольцамии цапфой валков не всегда заполня-ется свежей смазкой. В таких случаяхв качестве вспомогательной мерыбыло организовано обособленноесмазывание цапфы (рис. 51). Такоесмазывание фирма FAG настоятельнорекомендует организовать в случаес четырехрядными коническимироликоподшипникамисо встроенными уплотнениями,если подшипниковые опорыне демонтируются с цапфы в течение

длительного времени. На боковыхсторонах сопряженных с внутреннимкольцом деталей необходимопредусмотреть канавки. Через этиканавки к боковым поверхностямподается смазка; по ним же смазкапопадает в зазор между внутреннимкольцом и цапфой. У некоторыхподшипников на боковыхповерхностях внутреннего кольца ужеимеются такие канавки, благодарячему отпадает необходимостьв смазочных канавках у сопряженныхдеталей.

Подушки

Кольца подшипников прокатныхстанов, как правило, тонкостенные,поэтому для них необходиманадежная опорная поверхность.В противном случае невозможнообеспечить восприятие высокихрабочих нагрузок. Хорошая опорнаяповерхность для наружного кольцаподшипника предполагаетисполнение подушек с достаточнойжесткостью. Для подушек,изготовленных из стального литьяс минимальным пределом прочностина растяжение 450 Н/мм2, достигаетсядостаточная в общем случае

жесткость, если при проектированииза основу берутся следующиеформулы:

Где hA – толщина верхней, hB –толщина боковой и hC – толщинанижней стенки подушки в мм, d –диаметр отверстия в мм и D –наружный диаметр подшипника в мм(рис. 52). В подушках, выполненныхв соответствии с этими формулами,влияние деформации подушкина распределение нагрузки внутриподшипника, если нагрузка невысока,находится в допустимых пределах.При экстремально высоких нагрузкахи при проектировании новыхконструкций рекомендуется произве-сти проверочный расчет деформацииподушки и ее влияния на подшипник.Такой расчет может быть выполненв сжатые сроки при помощиразработанного фирмой FAG специ-ального программного обеспечения.

D d

D

hA

hC

hB hB

51. Подшипниковая опора со смазочнымиканалами в цапфе валка

52. Толщины стенок подушки

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 44

45

Детали, сопряженные с подшипникамиПодушки прокатных станов

Деформация подушки рассчитываетсяэнергетическим методом теорииупругости, где подушкарассматривается как замкнутаясильно изогнутая балка с переменнымдиаметром сечения. На рис. 53изображен результат такого расчетадля подушки.Для того чтобы обеспечить плавностьвращения валков и при прокаткебыли бы соблюдены допускипрокатываемого материала, зазормежду подушками и окнами в станинедолжен быть минимальным; избегаютзапрессовки подушек в станину.С другой стороны, зазор должен бытьдостаточно большим, чтобыпри рабочей температуре подушкине защемлялись в окнах. Это относитсякак к фиксированным в станине, таки к плавающим в станине подушкам.При расчете зазора следует учесть

разность температур подушкии станины; при низких скоростяхпрокатки она составляет примерно30 K, при высоких – примерно 50 K.

Опорные поверхности окон станины

и подушек

Рекомендуемая величина зазораопределяется суммой поля допуска H9и различных тепловых расширенийподушки и стана. Иногда из-замонтажа зазор должен быть выбраннесколько большим.Опорные поверхности подушки,контактирующие со станинойи с нажимным винтом, должны иметьнекоторую сферичность для достиже-ния самоустанавливаемости подушкии соосности отверстия и цапфы валка.Таким образом обеспечивается

равномерное распределениенагрузки по всей ширине подшипникав случае его неточного монтажаили при прогибе валков. Опорныеповерхности должны быть закалены,чтобы при высоких нагрузках они недеформировались. При использова-нии многорядных подшипниковконструктор прокатного стана долженстремиться к тому, чтобы нажимныешпиндели располагались над серединойрадиальных подшипников. В противномслучае нагрузка будет распределенамежду рядами роликов неравномерно.

На плавность вращения валковоказывает влияние конструкциямуфты. Плавность вращения валковдостигается, например, за счетсоединительных муфт, установленныхна цапфу валка со стороны приводаметодом горячей запрессовки.

2500

2500

1050

1800

FR

FR FR

cba

53. Графическое изображение результатов расчета

a) идеализированная формаподушки

b) деформация подушки(увеличенно)

c) распределение нагрузкивнутри подшипника

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 45

46

Детали, сопряженные с подшипникамиУплотнения

Конструкции уплотнений

Уплотнения должны предотвращатьпроникновение в подшипникохлаждающей жидкости, прокатнойокалины и других загрязнений, а так-же удерживать смазку в подшипнике.Конструкция уплотнений для отдельновзятого применения зависитот скорости прокатки, требованийк эффективности уплотнений, свойствсмазочного материала и рабочейтемпературы. На нижеприведенныхизображениях показаны примерыразличных уплотнений, применяемыхв прокатном оборудовании.В станах горячей прокаткиподшипники должны быть защищеныот проникновения воды и прокатнойокалины. На рис. 54 изображеноэффективное уплотнение дляпрокатных станов с меньшимигабаритами. Осевое уплотнение

отбрасывает попавшую воду. За нимследует заполненное смазкойлабиринтное уплотнение и дваманжетных уплотнения. Во времяэксплуатации в пространство междуманжетными уплотнениямипериодически добавляетсяконсистентная смазка; такимобразом, вода и окалина не могутпопасть в подшипник.Эффективность уплотнений можноувеличить за счет установкидополнительных манжетныхуплотнений. Дополнительную защитуот проникновения в подшипник водыдают желобки на наружнойповерхности вращающейся частилабиринтного уплотнения. Водаскапливается в желобке-уловителе,который находится напротивв неподвижной части лабиринтногоуплотнения и стекает вниз черездренажное отверстие (рис. 55).

Расстояние между подшипникоми валком обычно очень мало для того,чтобы минимизировать напряженияизгиба валка. Для установкиуплотнений имеется небольшоепространство, из-за чего частоприходится размещатькомбинированные уплотненияв радиальном направлении другнад другом. Часто вследствие высокойчастоты вращения для уплотненияподшипников станов тонколистовойи проволочной прокатки не могутприменяться манжетные уплотнения.В таких случаях организуютуплотнения по принципу поршневыхколец (рис. 56) или осевыеуплотнения (рис. 57). Кромка осевогоуплотнения при высокой частотевращения приподнимается (не контак-тирует с рабочей поверхностью),то есть уплотнение не изнашиваетсяи не происходит тепловыделения.

a

54. Уплотнение небольших прокатных станов 55. Уплотнение крупногабаритных станов горячей прокатки, подвергаемое сильному загрязнению

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 46

47

Детали, сопряженные с подшипникамиУплотнения

Как было упомянуто, существуютопоры, в которых внутреннее кольцоподшипника, а при некоторыхусловиях и внутреннее кольцолабиринтного уплотненияустанавливается на цапфусо свободной посадкой (рис. 58).В этом случае в уплотнении нуждаетсяне только доступ к полостиподшипника (на рис. 58 – лабиринтоми манжетным кольцом), но и зазормежду лабиринтным кольцоми цапфой. С этой цельюустанавливается осевое уплотнение(рис. 58). В станах горячей прокаткис горизонтально расположеннымивалками со стороны приводаи со стороны обслуживанияустанавливаются уплотнения,работающие кромкой по бочке валка.Иначе обстоит дело при вертикальномрасположении валков. Так как зазоры

лабиринтного уплотнения должныбыть направлены внизпо направлению стекающей воды,то лабиринтные уплотнения не могутрасполагаться зеркально.В станах горячей прокатки утечкасмазочного материала из подшипникане вредит качеству прокатываемогоматериала. В станах холоднойпрокатки, напротив, необходимопредотвращать попадание смазкина прокатываемый материали в прокатную эмульсию. Поэтомувнутренние манжетные уплотненияустанавливаются таким образом,чтобы кромка была направленапротив подшипника (рис. 59 и 60;стр. 48). Поверхности всех опор,по которым скользит кромкаманжетных уплотнений, должны бытьособо тонко обработаны. Во избежа-ние повреждения уплотнений

во время монтажа необходимопредусмотреть монтажные фаски.Требуется регулярное смазываниеуплотнительных кромок.Обычно уплотнение со стороны бочкипрокатного валка не доставляетникаких трудностей, тем болееесли на торце валка имеется крышка.Как правило, достаточно манжетногоуплотнения, губка которогонаправлена против подшипника.В тех случаях, когда защитная крышкане предусмотрена, зачастуюзеркально устанавливается второеманжетное уплотнение. Размерыманжетных уплотнений, осевыхуплотнений и уплотнений по принципупоршневых колец, а такжедостижимая скорость скольженияи допустимая окружающаятемпература приведены в каталогахпроизводителей уплотнений.

56. Подшипниковый узел малогабаритногопрокатного стана с уплотнениемпо принципу поршневого кольцаи лабиринтным уплотнением

57. Подшипниковый узел быстроходноговалкового подшипника с осевымуплотнением и лабиринтным уплотнением

58. Осевое уплотнение защищает зазормежду внутренним лабиринтным кольцоми цапфой валка

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 47

48

Детали, сопряженные с подшипниками.

Монтаж и обслуживаниеПодготовка к монтажу

Общие указания по монтажуи демонтажу подшипников каченияприведены в нашей публикацииWL 80 100 «Монтаж и демонтажподшипников качения». В дополнениек этим рекомендациям необходимоболее подробно рассмотретьнекоторые монтажные операции,важные для последующейэксплуатации прокатногооборудования.

Подготовка к монтажу

Прежде чем приступить к монтажуподшипников, необходимопроконтролировать на соответствиечертежу точности размеров и формысопряженных с подшипником деталей:цапф валков, подушек прокатныхстанов, втулок, крышек и т.д.Также необходимопроконтролировать соответствиепредписанной чистоте обработкипосадочных поверхностей цапфывалка, подушки и боковыхсопрягаемых деталей. Все заусенцы,возникшие в процессе обработки,должны быть удалены, а острые края,соответственно, обработаны.

Контроль цилиндрических цапф

валков

Для безупречного контроля размерови формы цапф валков необходимоизмерить диаметр посадочныхповерхностей под радиальныеподшипники в трех сечениях (c-d-e),а диаметр посадочных поверхностейпод упорные подшипники – в двухсечениях (a-b). При этом должны бытьполучены значения четырехдиаметров (1-2-3-4) по каждомусечению (рис. 61). Измеренныезначения заносятся в протоколизмерений.

59. В станах холодной прокатки кромка внутреннего манжетного уплотнения должна бытьнаправлена в сторону подшипника (опорные валки)

60. Зеркально установленные манжетные уплотнения рабочих валков стана холодной прокатки

61. Места измерения при контроле цапф валков

123 4

a1 b1 d1 e1c1 f1 f2 d2e2 c2 a2b2

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 48

49


Контроль конических цапф

Для контроля конических цапфс конусностью 1:12 или 1:30мы рекомендуем использоватьприбор FAG MGK9205. Принципработы прибора MGK 9205:при измерении конических цапфбольшого диаметра используетсялинейка, угол между верхнейи нижней кромкой которой равен 2α,где α – угол конусности цапфы.Если верхняя кромка линейкипараллельна противолежащейобразующей конуса, то есть размер Mодинаков в двух местах измерения,значит, конусность цапфы находитсяв допустимых пределах. Такжетребуется, чтобы конус находилсяв определенном положенииотносительно базовой поверхности,например, заплечикам бочки валка.Существуют несколько типоразмерови исполнений прибора MGK 9205(рис. 63b). Более подробнос прибором можно ознакомитьсяв публикации WL 80-70. Допустимымявляется отклонение диаметра цапфы

по квалитету IT6. Допустимыеотклонения угла конусностиприведены в табл. 65.

Контроль подушек прокатного стана

Диаметр отверстия подушкидолжен быть измерен в четырехсечениях (a-b-c-d) в четырехположениях (1-2-3-4) для каждогосечения (рис. 64). Также необходимопроконтролировать положениеотверстия относительно краевподушки (A1 и A2); при необходимостис закрепленной планкой индикацииизноса (допуски формыи расположения приведенына стр. 40). Как и при контроле цапф,отклонения от требуемого размерадолжны фиксироваться в протоколеизмерений.Необходимо контролироватьсопряженные детали; для корректногофункционирования узла важны всеразмеры, из которых результируетсяосевой натяг. Необходимо проверитьсопряженные детали на отсутствиебиений (допуски формы и распо-ложения приведены на стр. 40).Смазочные отверстия должны бытьочищены. Для контроля чистоты черезотверстия продувается воздух.

62. Измерительная скоба для контроля цапфывалов малого диаметра

63b. Конусность цапфы измеряется приборомдля контроля конусности FAG MGK9205

64. Места измерений при контроле отверстияподушки

63a. Линейка прибора для контроляконусности FAG MGK9205.

123

4

a b c d

A1 A2

A

2α

R

M

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 49

Шероховатость поверхности

Посадочные поверхностидля подшипника не должны быть

слишком шероховатыми,так как иначе площадь несущейповерхности будет недостаточной.Посадочные поверхности под

подшипники должны обладатьшероховатостью не большей,чем рекомендованные на стр. 41значения.

50


Размеры

ммШирина подшипника B > 16...25 > 25...40 > 40...63 > 63...100 > 100...160 > 160...250 > 250...400 > 400...630

Предельные отклонениямкм

Допуск угла конуса ATD +8 +12,5 +10 +16 12,5 +20 +16 +25 +20 +32 +25 +40 +32 +50 +40 +63по AT7 (DIN 7178) (2•t6) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Допуск угла конусности ATD определяется как разность диаметров, измеренных перпендикулярно оси вращения.При использовании прибора FAG для контроля конусности необходимо значения приведенных допусков ATD разделитьпополам (допуск наклона образующей конуса). Значение допуска угла конусности ATD для подшипника, номинальнаяширина которого лежит между значениями ширин, приведенных в таблице, определяется с помощью интерполяции.

Пример: подшипник с шириной B = 90 мм

65. Допуск угла конусности

66. Отверстие крупногабаритной подушки измеряется внутренниммикрометром

67. Контроль шероховатости поверхности

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 50

51

Монтаж и обслуживаниеПодготовка к монтажу. Монтаж четырехрядных цилиндрических роликоподшипников

Обработка посадочных поверхностей

под подшипники

Для всех посадочных поверхностей,на которые монтируется подшипниккачения с плавающей посадкой(в подушку) или с жесткой посадкой(на цапфу); достигается снижениепосадочной коррозии, еслиобработать поверхность смазочнойпастой с антикоррозионнымиприсадками, например монтажнойпастой FAG Arcanol MOUNTING.PASTE.Перед нанесением пасты следуеттщательно очистить посадочныеповерхности. Паста должнананоситься настолько тонким слоем,что после нанесения поверхностьдетали становится матовой.

Подготовка подшипника к монтажу

Только после того как все подгото-вительные работы перед монтажомподушек и валков законченыи имеются в распоряжениисопутствующие принадлежности,разрешается извлечь подшипникииз оригинальной заводской упаковки.При этом, как правило, нет необходи-мости очищать подшипник

от консервационной смазки.Она является нейтральной ко всемимеющимся на рынке подшипнико-вым маслам и консистентнымсмазкам. Функционирование,грузоподъемность и долговечностьподшипника зависят не толькоот качества его изготовления,но и от правильности монтажа.Поэтому монтаж подшипниковдопускается производить лишьопытным специалистам. Произвестиустановку подшипников, а такжепроинструктировать Ваших механиковпо многим вопросам готовыспециалисты-монтажники FAG.Далее приводятся указанияпо монтажу и демонтажу обычныхвалковых четырехрядных цилиндри-ческих, четырехрядных коническихи сферических роликоподшипников.

Монтаж четырехрядныхцилиндрическихроликоподшипников

Различные исполнениячетырехрядных цилиндрическихроликоподшипников имеютконструктивные отличия (рис. 68).

Исполнение I:два наружных кольца, сепараторыс роликами, три упорных кольца,два внутренних кольца.Исполнение II:два наружных кольца с жесткимибортами, сепараторы с роликами,два внутренних кольца.

Можно заказать подшипник целиком(например, Z-524678.ZL)или отдельные его части, такие какнаружное кольцо с сепараторомс роликами (Z-R524678.ZL)и внутреннее кольцо (Z-L524678.ZL).Каждое внутреннее и наружноекольцо несет обозначениеподшипника (например, Z-524678.ZL)и индивидуальный заводской номер,например 5.. (рис. 69). На однопосадочное место разрешаетсямонтировать внутренние кольцатолько с одинаковым заводскимномером; то же самое справедливои для наружных колец(например, 5.. и 5..A). Вместе с темвнутренние кольца с одинаковымзаводским номером могут использо-ваться совместно с наружнымикольцами с сепараторами с роликами,имеющими другой заводской номер.

68. Исполнения I и II четырехрядныхцилиндрических роликоподшипников

69. Маркировка и сборка частей четырехрядных цилиндрических роликоподшипников

Исполнение I

Исполнение II

5..

5..

5..

5..

5..

5..A

5..A

5..B

5..B

5..B

5..A

5..A

5..C

5..C

Исполнение I

Исполнение II

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 51

52

Монтаж и обслуживаниеМонтаж четырехрядных цилиндрических роликоподшипников

Лабиринтное кольцо или опорноекольцо подшипника нагреваетсяв зависимости от величины натягана 150–170 °C и устанавливаетсяна цапфу валка. Во времяпоследующего охлаждения кольцудолжен быть сообщен осевой натяг,чтобы оно беззазорно прилегалок заплечикам бочки валка.

Монтаж внутренних колец

Внутренние кольца цилиндрическихроликоподшипниковс цилиндрическим отверстием,устанавливаемые на цапфу с натягом,перед монтажом необходимо нагретьдо 80–100 °C. Обычно нагревпроизводится в масляной ванне,

рис. 70. Этот способ обеспечиваетравномерный нагрев. Перегревамасла в ванне можно избежать,если температура масла регулируетсятермостатом. После извлечения колецподшипника из масляной ваннынеобходимо вытереть маслос поверхности отверстия и с торцовподшипника во избежание адгезии.Часто при демонтаже внутреннихколец подшипников применяютсяиндукционные съемники (см. стр. 59),которые также могут бытьиспользованы для нагревания колец.После нагревания небольшиеподшипниковые кольца вручнуюмонтируются на цапфу (рис. 71).При монтаже больших по размеруподшипников рекомендуется исполь-зовать специальное приспособление,

например монтажные клещи (рис. 70).Кольцо удерживается клещамитаким образом, чтобы его осьнаходилась в горизонтальномположении. Это положение не всегдадостижимо, если кольцо подвешенона стропе. После охлаждения кольцаподшипника должны плотно прилегатьк лабиринтному кольцу. Между двумярасположенными рядом кольцамитакже не должно оставаться зазора.Поэтому во время охлаждениякольцам подшипника необходимообеспечить постоянный осевой натяг.Во время монтажа меньшихпо размеру внутренних колецподшипников плотное прилеганиедостигается посредством ударовчерез монтажную втулку в торецкольца во время охлаждения.

70. Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипниканагревается в масляной ванне и извлекается с помощью монтажныхклещей

71. Ручная установка меньшего по размеру внутреннего кольцацилиндрического роликоподшипника

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 52

53


Монтаж наружных колец

Наружные кольца цилиндрическогороликоподшипника устанавливаютсяв подушку с зазором. Наружныекольца меньшего диаметра можномонтировать в подушки вручную.Как правило, наружные кольцаили сепараторы крупногабаритныхподшипников выполняютсяс резьбовыми отверстиямидля рым-болтов. Этим упрощаетсямонтаж подшипника в подушку(рис. 72). При монтаже очень большихподшипников с горизонтальной осьюкольца могут быть подвешенына рычаг, закрепленный в канате,и таким образом смонтированыв отверстие подушки (рис. 73).На торцевой стороне наружных колеццифрами I, II, III и IV обозначенычетыре зоны (рис. 74). При первичноммонтаже наружные кольцаустанавливаются таким образом,чтобы нагрузка действовала на зону I.Нагрузочные зоны всех подшипниковдолжны быть ориентированы в одномнаправлении.По достижении 1000–1200 часовнаработки рекомендуется тщательнаяпроверка подшипника и изменениенагрузочных зон подшипника.Для этого при первой перемененагрузочной зоны повернутьподшипник на 180° в зону IIIи при последующих переменахнагрузочных зон в зону II или IV.

72. Монтаж наружного кольца цилиндрического роликоподшипника с помощью крана

73. Монтаж наружного кольца цилиндрического роликоподшипника с помощью рычага

74. Нагрузочные зоны четырехрядного цилиндрического роликоподшипника маркированы нанаружном кольце

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 53

54


Монтаж упорных подшипников

Радиально-упорные и радиальныешарикоподшипники, установленныедля восприятия осевых сил, не должнынести радиальных нагрузок. Поэтомудиаметр отверстия подушки обычновыполняется на 0,6–1,5 мм большим,чем наружный диаметр подшипника.При этом все же возникает опасностьпровисания наружного кольца;в таком случае осевая нагрузкаложится лишь на верхние шарики.Чтобы предотвратить такую ситуацию,механик, производящий монтаж,приводит валки с подушками и смонти-рованными в них радиальнымиподшипниками в рабочее положение.Осевые линии внутренних колецрадиальных подшипников смещаютсяв радиальном направлении на неболь-шую величину, соответствующую поло-вине радиального зазора подшипника,к осевой линии наружных колец.В таком положении монтируютсяупорные подшипники. Для того чтобынаружное кольцо имело возможностьсамоустанавливаться в радиальномнаправлении под действием осевойнагрузки, болты крышки закручиваютсянебольшим усилием и фиксируютсяв этом положении. Упорные сфериче-ские роликоподшипники, нагружаемыесилой предварительного натягав осевом направлении, создаваемойпружинами, применяются, как прави-ло, на рабочих валках. Необходимообеспечить достаточный радиальныйи осевой зазор между наружным коль-цом подшипника и корпусом (рис. 75).В двухрядных конических роликопод-шипниках с большим углом контактанаружные кольца фиксируютсяв осевом направлении при помощипружин (рис. 76).

Монтаж подушки с предварительно

смонтированным подшипником

на цапфу

После того как на цапфе с натягомустановлены лабиринтное кольцои внутренние кольца подшипника,на цапфу можно установить подушкус подшипником (рис. 77).

75. Монтаж частей упорного подшипника в корпус

76. Наружные кольца двухрядного конического роликоподшипника фиксируются в осевомнаправлении пружинами

77. Подушка с предварительно смонтированным подшипником устанавливается на цапфу.Наружное упорное кольцо цилиндрического роликоподшипника зафиксировано при помощиуглового кольца

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 54

55


Если для внутренних колецпредусмотрена посадка с натягом,отверстие перед монтажомнеобходимо смазать консистентнойсмазкой или маслом. Обычноподушки в комплекте с наружнымикольцами и упорными подшипникамитранспортируют к цапфе с помощьюкрана, затем выравниваютотносительно цапфы как можноточнее, чтобы затем надетьее на цапфу без приложения силы.Не допускается образованиена роликах и внутренних кольцахследов-полосок вследствиенеаккуратного монтажа. Внутренниекольца или втулки, на которыесмонтированы упорные подшипники,крепко затягиваются с помощьюгайки, чтобы во время работыизбежать проворачиванияи возникновения износа.Гайка фиксируется от самопроизволь-ного отворачивания.

Демонтаж подшипниковой опоры

Если сопряженные детали,фиксирующие упорный подшипникна валке, сняты, то подушкис подшипниками можно демонти-ровать с цапф как цельный узел.При замене валков подушки могутбыть сразу смонтированы на новыевалки, на которые предварительнобыли установлены внутренние кольца.При проверке состояния валковыхподшипников отдельные деталиподшипника демонтируютсяв обратном монтажу порядкес помощью тех же инструментов.Для демонтажа внутренних колецподшипника, установленных на цапфес натягом, требуются специальныеприспособления. Для этой задачиположительно зарекомендовали себяиндукционные съемники FAG (стр. 59).В некоторых случаях внутренниекольца демонтируются при помощигидравлических съемников.Но в процессе съема могутвозникнуть трудности (прежде всегов случае с крупногабаритными

подшипниками), связанныес повреждением посадочных мествследствие холодной сваркиили посадочной коррозии.В исключительных случаях внутренниекольца можно нагреть с помощьюкольцевой горелки (стр. 60).

Посадка внутренних колец с зазором

В станах профильной или тонколисто-вой прокатки с частой переналадкойпрограммы прокатки внутренниекольца подшипника иногда устанавли-ваются на цапфы с посадкойс зазором. Лабиринтное кольцосо стороны бочки валка имеет такжепосадку с зазором.Благодаря конструкции лабиринтнойкрышки возможно, что при демонтажевместе с кольцами подшипникадемонтируется и лабиринтное кольцо,центрирующее внутренние кольцав осевом направлении. Таким обра-зом, подшипниковый узел сохраняетцельную конструкцию (рис. 79).

78. Смонтированная подушка

79. При замене подушки подшипниковая опора демонтируется или монтируется в сборе

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 55

56

Монтаж и обслуживаниеМонтаж четырехрядных конических роликоподшипников

Монтаж четырехрядныхконическихроликоподшипников

Четырехрядные коническиероликоподшипники имеютследующую маркировку:краткое обозначение подшипника,фирменный знак FAG, заводскойномер и буквенное обозначение длякорректного взаимного расположениячастей подшипника. На рис. 80показано, как маркируются боковыестороны колец подшипника.Дистанционные кольца подшипника B,C и D имеют согласованные допуски,чтобы при правильной установкеустанавливался требуемыйрадиальный зазор. Ширина колеци величина осевого зазора указы-ваются на проставочных кольцах.Как и у четырехрядныхцилиндрических роликоподшипников,окружность наружного кольцаразделена на нагрузочные зоны,обозначенные I, II, III и IV (рис. 74).

Монтаж

Четырехрядные коническиероликоподшипники монтируютсяв положении с вертикальной осью.Сначала в подушку монтируется узкоенаружное кольцо, обозначенноебуквами AB, причем таким образом,чтобы нагрузочная зона I приходиласьна направление нагрузки. Остальныечасти подшипника устанавливаютсяв порядке, указанном в схемена рис. 80. Остальные наружныекольца устанавливаются таким жеобразом: зона I должна приходитьсяна направление нагрузки.По боковым сторонам сепараторовчетырехрядных коническихроликоподшипников имеютсярезьбовые отверстия для рым-болтов(предназначенных толькодля транспортировки).Как показано на рис. 81 и 82,благодаря этой конструктивнойособенности монтаж колецподшипников упрощается.

Когда все части подшипникаустановлены, болты крышки(сначала без уплотнений)затягиваются с легким усилием(рис. 83).

A BB

A

B

Ca

DCCe E

DED

81 82

81 и 82. Монтаж частей подшипника в подушку

80. Схема монтажа частей подшипника

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 56

57

Монтаж и обслуживаниеМонтаж четырехрядных конических роликоподшипников

Подушка ориентируется такимобразом, что ось подшипникапринимает горизонтальноеположение. На наружных торцахвнутренних колец стяжными винтамикрепятся центрирующие элементы(рис. 84). При постоянном вращениивнутренних колец равномернозакручиваются гайки на стяжныхвинтах и винты крышек.Измерительным щупом

контролируется полное взаимноеприлегание внутренних колеци дистанционного кольца.Затем измеряется зазор S междуподушкой и крышкойи устанавливается прокладкатолщиной S+x. Величина x,необходимая для обеспечениянадежного натяга, зависит от видауплотнения и назначаетсяпроизводителем прокатногооборудования. После того какнаружные кольца плотно прижатыкрышкой, центрирующие элементыи стяжные винты могут бытьдемонтированы. Опытные механикиотказываются от использованияцентрирующих элементов и стяжныхвинтов. При вертикальном положенииоси подшипника они вращаютвнутренние кольца до тех пор, покаконические ролики не будут плотноприлегать к ведущим бортам.В заключение в крышкуустанавливаются радиальныеуплотнения. Отверстие внутреннегокольца смазывается консистентнойсмазкой или маслом. После горячейзапрессовки лабиринтного кольцана цапфу валка монтируется подушка.С помощью гайки подшипникусообщается осевой натяг,

необходимый для плотногоприлегания к лабиринтному кольцу.Во время затягивания гайки подушкунеобходимо несколько раз вращатьвправо и влево. Затем гайкаотворачивается до достижения зазорас внутренним кольцом от 0,2 до 0,4 мм.Например, при шаге резьбы 3 ммгайку отворачивают на 1/10 оборота.Целесообразно производитьсмазывание подшипника только послемонтажа, так как в противном случаев него может попасть грязь.Для смазывания лучше всегоиспользовать смазочный шприц.Если смазочный шприц отсутствует,ролики в сепараторе смазываютсяконсистентной смазкой передустановкой в подушку вручную.Подушки валков, предназначенныхдля крайне высоких частот вращения,нельзя заполнять смазкой полностью.Информацию о том, какое количествосмазки необходимо в том или иномслучае применения, Вы можетезапросить у инженеров фирмы FAG.

S84 85

83. Сначала болты крышки подушкизатягиваются с легким усилием,затем подушка кантуется.

84. Наружные кольца стягиваются при одновременном вращении внутренних колец.85. Смонтированная подушка

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 57

58

Монтаж и обслуживаниеМонтаж четырехрядных конических роликоподшипников. Монтаж сферических роликоподшипников

Демонтаж

Если необходимо перемонтироватьподушку на другой валок, то требуетсялишь открутить гайку, снять подушкус валка и надеть ее на новый валок.Если подшипники разбираютсяво время проверки и обслуживания,то демонтаж производится в обратноммонтажу порядке. Таким же образомдемонтируются и двухрядныеконические роликоподшипники.

Обслуживание

При длительной эксплуатациичетырехрядных коническихроликоподшипников из-за износаповерхностей качения происходитувеличение осевого зазора.Поэтому необходимо времяот времени контролироватьосевой зазор.Если осевой зазор стал слишкомбольшим, то требуется шлифованиедистанционных колец.Скорректированное значение осевогозазора должно быть несколькобольшим, чем его значение у новогоподшипника. Более подробнаяинформация изложена в разделе«Монтаж и обслуживаниечетырехрядных коническихроликоподшипников».

Монтаж сферическихроликоподшипников

В прокатном оборудованиисферические роликоподшипникиустанавливаются с посадкойвнутреннего кольца как с зазором,так и с натягом.При свободной посадке внутреннегокольца монтаж подшипникаупрощается. Подшипники сначаламонтируются в подушку. Затемприкручиваются боковые крышки.Перед монтажом подшипниковойопоры на цапфу валка отверстиевнутреннего кольца необходимосмазать консистентной смазкой.

Процесс установки на цапфу можноупростить, используя монтажнуювтулку. Поскольку внутреннее кольцовращается на цапфе, после монтажамежду боковыми сопряженнымидеталями должен оставатьсянекоторый зазор. Для этого лучшевсего сначала затянутьзакрепительную гайку, а затемоткрутить ее, как это происходитпри монтаже коническихроликоподшипников. В этомположении гайка фиксируется.Если для сферическихроликоподшипников необходимапосадка внутреннего кольцас натягом, то, как правило,применяются подшипникис коническим отверстием. При заменевалков подшипник можно установитьна другой валок при условии,что конические цапфы и ширинылабиринтных колец выполненыс достаточно узким полем допуска.

Монтаж сферических

роликоподшипников

с коническим отверстием

Смазанный консистентной смазкойсферический роликоподшипникмонтируется в подушкуи закрепляется. Затем вместес подушкой он устанавливаетсяна цапфу валка до достиженияплотной посадки. Для дальнейшейнапрессовки используют

гидравлический способ. Для этогов цапфах валков должны бытьпредусмотрены канавки и каналыдля подвода масла. Для напрессовкирекомендуется применениегидравлических гаек.Подробности касательно гидрогаеки гидравлической напрессовкиописаны в публикациях FAG WL 80102и WL 80-57.Сферические роликоподшипникинапрессовывают на валдо прилегания к лабиринтномукольцу (рис. 86).Чтобы точно соблюсти предписаннуюдлину перемещения подшипникапри монтаже на цапфу, необходимо,чтобы ширина лабиринтного кольцабыла согласована с действительнымдиаметром конической цапфы.После этих операций гидравлическаягайка снимается. На цапфу валканадевается, завинчиваетсяи фиксируется закрепительная гайка.Это завершающий этап монтажа.

Демонтаж сферических

роликоподшипников с коническим

отверстием

Закрепительная гайка откручиваетсяна несколько витков резьбы, минимумна длину пути перемещенияподшипника. После того как маслопод давлением проникнет междупосадочными поверхностями, сразупосле образования масляной пленкиподшипник резко соскальзываетс посадочного места. Если гайка будетотвинчена, подушку можно снятьс цапфы вместе с подшипником,а затем смонтировать ее на другойвалок.

86. Сферический роликоподшипникмонтируется при помощи гидравлическойгайки гидравлическим способом

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 58

59

Монтаж и обслуживаниеМетоды монтажа и демонтажа внутренних колец цилиндрических роликоподшипников

Методика монтажаи демонтажа внутреннихколец цилиндрическихроликоподшипников(при посадке с натягом)

Индукционное нагревание

Для снятия имеющегося натягавнутреннее кольцо цилиндри-ческого роликоподшипникаподвергается быстрому нагревуна 60–80 K, то есть при температуревалка 20 °C до температуры от 80до 100 °C. При этом цапфа должнанагреваться как можно меньше,только таким образом достигаетсядостаточный для демонтажа зазормежду цапфой и внутренним кольцомподшипника. Приспособлениядля монтажа и демонтажа внутреннихколец средних и крупногабаритныхподшипников, работающие от сетипеременного тока частотой 50 Гц,хорошо зарекомендовали себяв повседневной практике.При нормальной толщине стеноквнутреннего кольца цапфав зависимости от своей массынагревается на 5–10 K, тогда каквнутреннее кольцо – на 80–100 °C.Время, за которое должна бытьдостигнута (и достигается при помощииндукционных нагревателей FAG)

данная температура нагрева, нахо-дится в диапазоне от 0,5 до 1,5 мин.для подшипников небольшихи средних размеров и 2,5–5 мин.для крупногабаритных подшипников.

Индукционные нагревательные

приспособления FAG, работающие

от сети напряжения 400 В

или от низкого напряжения

Вследствие нечастого использованиямонтажные приспособленияне должны быть слишком сложнымии дорогими. Для нечастого монтажаи демонтажа малых и среднихвнутренних колец цилиндрическихроликоподшипников диаметром

до 200 мм наилучшим решениемявляется приспособление, работаю-щее от напряжения 400 В (рис. 87).Для колец крупногабаритныхподшипников нагреватель,напрямую работающий от сети 400 В,был бы неудобен, так как вес такогонагревателя во много раз превышаетвес нагреваемых деталей.Индукционные нагревателидля частого использованиядля крупных и средних колецподшипников питаются от низкогонапряжения (рис. 88). Между двумяфазами сети с напряжением 400 Ви индукционным нагревателемвключается трансформаторс регулируемым напряжениемвторичной обмотки от 20 до 40 В.

Вес колец подшипника 7,2 кгВес монтажногоприспособления прибл. 15 кгПотребляемый ток прибл. 60 АВремя нагрева 40 сек.

Каркас катушки из текстолита

87. Схема индукционного нагревателя для сети напряжением 400 Вс педальным выключателем для внутренних колец цилиндрическихроликоподшипников диаметром отверстия 130 мм.

88. Электроиндукционное нагревательное приспособление FAG низкогонапряжения с трансформатором

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 59

60

Монтаж и обслуживаниеМонтаж четырехрядных конических роликоподшипников. Монтаж сферических роликоподшипников

Использование низкого напряженияимеет технические и экономическиепреимущества. Электрическая меднаяобмотка может охлаждаться водой,таким образом, сама онане нагревается, благодаря чемуна обмотку можно подавать большуюнагрузку. Прибор становится легчеи эффективнее вследствие хорошегоэлектрического соединенияоднослойной или максимумдвухслойной обмотки.Индукционные нагреватели могутприменяться для нагреваниявнутренних колец при монтажеи демонтаже подшипников.При горячей запрессовкерекомендуется сначала поместитьвнутреннее кольцо на конец цапфы,затем нагреть в этом положениии при достижении монтажнойтемпературы при помощиприспособления переместитьна посадочное место (рис. 89).Если кольца не могут бытьцентрированы по переднему торцуцапфы, следует использоватьмонтажное кольцо (рис. 90).При индукционном нагреванииподшипниковые кольца и цапфынамагничиваются. После монтажаих следует размагнитить. Для этогоможно использовать такжеиндукционный нагреватель.Приспособление со включеннымпитанием медленно удаляется отсмонтированных деталей на 1–2 м.Благодаря этому действие магнитногополя ослабевает настолько, что деталидемагнитизированы в достаточнойстепени.

Нагревание при помощи

газового кольца-горелки

Иногда демонтаж колециндукционным и гидравлическимспособами невозможен. В такихслучаях альтернативой являетсянагрев открытым огнем.Но этот метод стоит применять лишьв исключительных случаях.Кольца-горелки с конструкцией

как на рис. 91 на практике доказалисвою эффективность. Трубки горелкидолжны находиться на расстоянииминимум 50 мм от кольцаподшипника. При нормальном

давлении газа диаметр отверстийтрубок задается 2 мм.Отверстия располагаютсяпо окружности на расстоянии 25 ммдруг от друга. Температура и длина

Газ Воздух

89. Монтаж двух внутренних колец с помощью индукционного нагревателя. При демонтаже вседействия производятся в обратном порядке.

90. При надевании колец подшипника используется вспомогательное монтажное кольцо

91. Газовое кольцо-горелка

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 60

61

Монтаж и обслуживаниеМетоды монтажа и демонтажа внутренних колец цилиндрических роликоподшипников.Монтажные приспособления для соединительных муфт и лабиринтных колец

пламени регулируются объемомподаваемого воздуха. Центрирующиеэлементы кольца-горелкиобеспечивают центрированиеи равномерный нагревподшипниковых колец. Во времянагревания для равномерногонагрева внутреннего кольцанеобходимо возвратно-поступательнопередвигать кольцо-горелку в осевомнаправлении.В исключительных случаях,вследствие которых кольцаподшипника становятсянепригодными для дальнейшегоиспользования, при нагреваниис помощью сварочной горелкидостигается температура свыше300 °C. Фторсодержащие материалы,например уплотнения из материалаViton®, могут выделять вредныедля здоровья газы и пары.В таких случаях руководствуйтесь,пожалуйста, рекомендациями,приведенными в указанияхпо безопасности.

Приспособлениядля монтажасоединительных муфти лабиринтных колец

Индукционный нагрев

соединительных муфт

прокатных валков

В высокоскоростных станахпроволочной и тонколистовойпрокатки по посадке с натягомустанавливаются не только кольцаподшипников, но и соединительныемуфты – так называемые трефы.При каждой замене валковнеобходимо демонтировать трефыи смонтировать их на другие валки.Проведение демонтажа и монтажагидравлическими методамипредставляет собой долгий,а зачастую (особенно при много-кратном монтаже / демонтаже)и сложный процесс.Поэтому фирма FAG разработалаиндукционные нагревательные

приспособления, аналогичныеиспользуемым для монтажа /демонтажа внутренних колец.С их помощью достигаетсясущественное сокращение временимонтажа.Как правило, трефы устанавливаютсяна цапфы с натягом 1,5–1,8 0/00.Чтобы устранить натяг между трефоми цапфой, необходим нагревдо температуры 170…200 °C.В зависимости от размера трефатемпература монтажа достигаетсяза 70…360 с. Ранее индукционныенагревательные приспособлениявыпускались для трефов массойсвыше 485 кг. Эти приборы доказалисвою эффективность при монтажныхработах в прокатных станахразличных конструкций.На рис. 92 изображена схема такогонагревательного прибора. Сменнаяконическая втулка между цапфойи трефом, которая была необходимадля монтажа гидравлическимспособом, была разрезана и отложенакак изношенная деталь.Трефы без втулки, устанавливаемыена цилиндрическое посадочное место,нагреваются также индукционнымспособом.

При демонтаже трефов,установленных на цилиндрическиепосадочные места горячейнапрессовкой, валок целесообразноразместить вертикально:при достижении необходимойтемпературы трефы соскальзываютс валка под действием собственноговеса. Трефы, установленныена коническую втулку, следуетдемонтировать при горизонтальномрасположении валка при помощисъемника. В индукционныхнагревательных приспособлениях,применяемых для снятия трефов,используется такой жетрансформатор, как и в приборахдля монтажа / демонтажа внутреннихколец цилиндрическихроликоподшипников.Конечно же, стоимостьэлектроиндукционногоприспособления превышает стоимостьгидравлических инструментов, так каквсе же для монтажа гидравлическимметодом многие цапфы прокатныхвалков, как правило, должны бытьоснащены масляными канавкамии каналами; так как производствобольших осевых отверстий в большихвалках довольно трудоемко,

92. Схема индукционного нагревательного приспособления для нагрева треф прокатных валков.Съемник облегчает демонтаж трефа.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 61

62

Монтаж и обслуживаниеПриспособления для монтажа треф и лабиринтных колец.Поддержание резервного запаса. Сбор статистических данных

индукционный метод монтажа окупаетсебя за короткое время. Нелишнебудет добавить, что при помощииндукционного способа достигаетсяэкологическая чистота и быстротамонтажных работ.

Индукционные нагревательные

приспособления

для лабиринтных колец

Фирма FAG поставляет индукционныенагревательные приспособлениядля нагрева лабиринтных колец,работающие от сетевого и от низкогонапряжения.Лабиринтные кольца (рис. 93) обычноустанавливаются методом горячейзапрессовки с большим натягом,чтобы они не соскочили с валавследствие нагрева контактнымиуплотнениями.Демонтаж лабиринтных колец,установленных с большим натягом,зачастую представляет собой сложнуюзадачу. С помощью одного из такихприспособлений лабиринтные кольцаза несколько минут можно нагретьдо температуры 150–200 °C и, такимобразом, устранить натяг. Стоимостьтакого приспособления будетневысокой при использовании блока

питания или трансформатораот уже имеющегося приспособлениядля монтажа внутренних колецподшипников.

Поддержаниерезервного запаса

Чтобы избежать дорогостоящихпростоев в работе, рекомендуетсядля каждого прокатного станапостоянно иметь в распоряжении3,5 комплекта подшипников.Один из этих комплектовустанавливается на рабочие валкив прокатном стане. Второй комплектустанавливается на валки, снятыедля перешлифовки. Третий комплектвалков вместе со смонтированнымина них подшипниками должен бытьвсегда готов к экстренному монтажу.Чтобы в случае выхода подшипниковиз строя можно было пополнитьэти три комплекта, необходимодержать про запас еще половинукомплекта подшипников.При использовании цилиндрическихроликоподшипников,устанавливаемых по внутреннемукольцу с натягом, рекомендуетсядержать также запас внутреннихколец, монтируемых на цапфывалков. В случае частой заменывалков (например, в станахпрофильной прокатки) это позволяетсэкономить на частом демонтажевнутренних колец.

Сбор статистическихданных

В комплект поставки каждогоподшипника входит специальнаяконтрольная карта (стр. 63),в которую рекомендуется вноситьвсе важнейшие данные. Вносимыеданные следует дополнитьдальнейшими производственнымипараметрами, такими, например,как измеренная температураи давление прокатки.Так формируется важный документ,с помощью которого представляетсявозможным более точно оценитьпроизводственные условия и срокслужбы подшипника, чем расчетнымпутем в силу предпринимаемыхпредположений о величинеи характере нагрузок.

93. Лабиринтное кольцо опорырабочего валка стана для прокаткитолстолистовой стали

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 62

63

Монтаж и обслуживаниеСбор статистических данных

94

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 63

64

Монтаж и обслуживаниеХранение подшипников

Хранение подшипников

На складе подшипники должныхраниться в оригинальной упаковке;во избежание появления коррозииили загрязнения подшипники следуетизвлекать из упаковкинепосредственно перед монтажом.Большие подшипники с относительнотонкими кольцами нельзя хранитьв вертикальном положении,они должны храниться в лежачемположении с опорой по всейповерхности. При транспортировкеособенно важно не повредитьупаковку, которая у крупногабаритныхподшипников, как правило,из пленки.Подшипники качения FAG обработаныпротив коррозии погружениемв масло. Упаковка защищаетподшипники от неблагоприятныхатмосферных воздействий.Но эта защита эффективна в течениедлительного времени лишьпри условии, что упакованныеподшипники хранятся в сухомпомещении при положительнойтемпературе. Само собой разумеется,что в том же самом помещении

не должны храниться агрессивныехимикаты, такие как кислоты, аммиак,хлорная известь и т.д.Демонтированные и временноне нужные подшипники необходимопромыть, сразу покрытьконсервационной смазкойи упаковать. Для промывкиподшипников рекомендуетсяиспользовать промывочный бензин.Для консервации небольшиеподшипники погружаютсяв консервационное масло,на более крупные подшипники маслотщательно наноситсяразбрызгиванием. Вместоупаковывания подшипники можнохранить в масле. Если подушкис вмонтированными подшипникамине используются сразу, необходимоубедиться в том, что вода не попалав подшипник. В случаепроникновения воды следуетзаменить смазку или (например,при смазывании масляным туманом)промыть и покрыть подшипникконсервационной смазкой.Для сохранности подшипникабоковые стороны подушкизакрываются защитными заглушками.

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 64

65

Пример конструирования

и расчета опоры прокатного валка

Опора станапроволочной прокатки

Производитель:

SMS Schloemann-Siemag AG,Дюссельдорф и Хильхенбах

Стан проволочной прокаткиспроектирован для конечнойскорости 50 м/с. Прокатываемыйматериал должен изготавливатьсяс малыми допусками. Прокатный стансостоит из трех участков:• черновая клеть (шесть валков)• предчистовая (восемь валков)• чистовая клеть

Заготовки 80 × 80 мм непрерывнопрокатываются до полученияпроволоки диаметром от 5,5 до 12 мм.В черновой и предчистовой клетяхпроисходит двухручьевая прокатка.После предчистовой прокаткидва ручья подаются в раздельныеклети чистовой прокатки.В черновой клети диаметр бочкипервого валка – 450 мм, второго –420 мм. Подшипниковые опорыобоих валков одинаковые.У остальных валков черновой клетидиаметр бочки – 380 мм.В предчистовом стане в первых двух

клетях находятся валки с бочками380 мм.Диаметр бочки остальных валковснижен до 320 мм.В качестве радиальной опоры валковчерновой и промежуточной клетейиспользуются четырехрядныецилиндрические роликоподшипники.Осевой опорой этих валков служатдвухрядные радиально-упорныешарикоподшипники. Для фиксацииподушек на стороне привода служатрадиальные шарикоподшипники.В табл. 95 приведены размерыи грузоподъемность некоторыхподшипников.

Про- Диаметр Радиальный Динами- Упорный Динами-катный бочки подшипник Размеры ческая подшипник Размеры ческая Сторона Размерывалок грузоподъ- Сторона грузоподъ- свободной

емность фиксированной емность опорымм мм кН опоры мм кН мм

1 450 Четырехрядный Двухрядныйцилиндрический радиально-упорный Радиальныйроликоподшипник шарикоподшипник шарикоподшипникZ-507336.03.ZL 260 × 370 × 220 2200 Z-508731.01.SKL 260 × 369,5 × 92 390 Z-507338.01.KL 260 × 369,5 × 46

2 420 Четырехрядный Двухрядныйцилиндрический радиально-упорный Радиальныйроликоподшипник шарикоподшипник шарикоподшипникZ-507336.03.ZL 260 × 370 × 220 2200 Z-508731.01.SKL 260 × 369,5 × 92 390 Z-507338.01.KL 260 × 369,5 × 46

3-8 380 Четырехрядный Двухрядныйцилиндрический радиально-упорный Радиальныйроликоподшипник шарикоподшипник шарикоподшипникZ-508727.02.ZL 230 × 330 × 206 2080 Z-508732.01.SKL 230 × 329,5 × 80 320 Z-508729.KL 230 × 329,5 × 40

9-14 320 Четырехрядный Двухрядныйцилиндрический радиально-упорный Радиальныйроликоподшипник шарикоподшипник шарикоподшипникZ-508657.ZL 190 × 270 × 200 1660 Z-508658.01.SKL 190 × 269,5 × 66 224 Z-502288.KL 190 × 269,5 × 33

95. Размеры и грузоподъемность подшипников

Опора прокатных валков предчистовой клети

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 65

Долговечность по усталостной

прочности

При расчете нагрузок на опорынеобходимо учитывать, чтов черновой и предчистовой клетяхпроисходит двухручьевая прокатка.Нагрузки на цапфу рассчитываются,исходя из справочных значений,приведенных на стр. 11.В качестве осевой нагрузкив расчетах принимается 5%от соответствующей максимальнойсилы прокатки (см. также данныена стр. 19).Данные для расчета долговечностипо усталости цилиндрическихроликоподшипников и радиально-упорных шарикоподшипниковприведены в табл. 96. Номинальнаядолговечность по усталости почти всехподшипников – свыше 60 000 часов.

Но на практике данная долговечностьне достигается, вследствие износаподшипников реальный срок службыимеет более низкое значение.

Допуски на обработку,

зазор в подшипнике

Все внутренние кольцацилиндрических роликоподшипниковпрокатного стана имеют посадкус натягом. Цапфы валков черновойи промежуточной клетейобрабатываются с полем допуска r6.Посадочные поверхности поднаружные кольца подшипниковклетей черновой и предчистовойпрокатки изготавливаютсяс допуском J7. Для облегчениямонтажа и демонтажа внутренниекольца радиально-упорного

шарикоподшипника, служащегов качестве упорного, устанавливаютсяна втулки. Вместе с тем должнабыть возможность перемещать валкидруг относительно другадля регулировки калибров.Для этой цели в каждой клетина одном из валков монтируетсядвухрядный радиально-упорныйшарикоподшипник, установленныйв резьбовую втулку.С помощью этой втулки можнорегулировать осевое положениевалка в подушке.Упорные подшипники обладаюткрайне малым осевым зазором.

Смазывание

Подшипники, установленныев черновой и предчистовой клетях,смазываются консистентной смазкой.

66

Пример конструирования

и расчета опоры прокатного валка

96. Расчет долговечности по усталостной прочности

Станина Радиальный Упорный

или подшипник подшипник

валок Радиальная Частота Коэффи- Динами- Динами- Номи- Осевая Эквива- Коэффи- Динами- Динами- Номи-нагрузка враще- циент ческая ческий нальная нагрузка лентная циент ческая ческий нальная

ния частоты грузоподъ- коэффи- долговеч- нагрузка частоты грузоподъ- коэффи- долговеч-вращения емность циент ность вращения емность циент ность

n fn C fL Lh fn C fL LhкН мин-1 кН час кН кН кН час

1 1080 9,08 1,477 2200 3,01 19700 99 92 1,543 390 6,54 >600002 530 13,47 1,312 2200 5,45 >60000 48 44 1,353 390 12 >600003 680 19,77 1,170 2080 3,58 35100 61 57 1,19 320 6,68 >600004 340 26,45 1,072 2080 6,56 >60000 31 29 1,08 320 11,9 >600005 530 36,75 0,971 2080 3,81 43200 49 45 0,968 320 6,88 >600006 360 51,9 0,876 2080 5,06 >60000 33 31 0,863 320 8,91 >60000

7 330 71,5 0,795 2080 5,01 >60000 30 28 0,775 320 8,86 >600008 210 99,2 0,721 2080 7,14 >60000 19 17 0,695 320 13,1 >600009 200 156,1 0,629 1660 5,22 >60000 18 17 0,598 224 7,88 >6000010 140 207,3 0,578 1660 6,85 >60000 13 12 0,544 224 10,2 >6000011 180 264,2 0,537 1660 4,95 >60000 16 15 0,502 224 7,5 >6000012 120 364,8 0,488 1660 6,75 >60000 11 10 0,45 224 10,1 >6000013 250 411,2 0,471 1660 3,13 22400 23 21 0,433 224 4,62 >6000014 100 485,8 0,448 1660 7,44 >60000 9,3 8,7 0,409 224 10,5 >60000

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 66

67

Заметки

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 67

68

Перечень других публикаций FAG

Ниже приведен список других публикаций FAG.Остальные информационные материалы Вы можете получить по запросу.

Каталог № 41 700 Подшипники качения№ WL 41 140 FAG Подшипники для прокатного оборудования – таблицы размеровCD-диск medias 4.х Электронный каталог подшипников INA и FAG

№ WL 17 109 Подшипники качения FAG в прокатных станах№ WL 17 114 Сферические роликоподшипники FAG со встроенными уплотнениями№ WL 80 100 Монтаж и демонтаж подшипников качения№ WL 80 102 Гидравлические способы монтажа и демонтажа подшипников качения№ WL 80 107 Индукционные монтажные приспособления FAG№ WL 80 110 Уменьшение радиального зазора при монтаже сферических роликоподшипников FAG

с коническим отверстием№ WL 80 134 Видеофильм FAG «Монтаж и демонтаж подшипников качения»№ WL 80 135 Видеофильм FAG «Гидравлические методы монтажа и демонтажа подшипников качения»№ WL 80 151 Ремонт и восстановление крупногабаритных подшипников качения FAG№ WL 80 154 Руководство по монтажу четырехрядных конических роликоподшипников№ WL 80 250 Приспособления и сервис для монтажа и обслуживания подшипников качения№ WL 81 115 Смазывание подшипников качения№ WL 81 116 Arcanol. Консистентная смазка для подшипников качения№ WL 81 122 Автоматические смазочные устройства Motion Guard ‘Compact’ и ‘Champion’№ WL 82 102 Повреждения подшипников качения

№ WL 17-7 Разъемные цилиндрические роликоподшипники для опор приводных валов прокатных станов№ WL 80-14 Монтаж и демонтаж сферических роликоподшипников с коническим отверстием№ WL 80-50 Ручные генераторы давления FAG№ WL 80-53 Монтажные стенды и монтажные комплекты – основы для профессионального образования№ WL 80-54 Нагревательные приспособления FAG№ WL 80-55 Инструменты FAG для выверки оборудования№ WL 80-56 Приборы FAG для механического монтажа / демонтажа подшипников качения№ WL 80-57 Гидравлические гайки FAG№ WL 80-60 Продукция FAG для диагностики№ WL 80-63 Диагностика подшипников качения с помощью прибора FAG Bearing Analyser III№ WL 80-64 FAG Detector III – контроль состояния и выверка№ WL 80-67 FAG VibroCheck – online контроль состояния в тяжелой промышленности№ WL 80-70 Прибор для контроля конических цапф FAG MGK9205

FAG Booklet 21.09.2007 15:21 Page 68

Подшипники FAG

в прокатном оборудовании

ООО «Шэффлер Руссланд»

Москва (Россия)Телефон: +7 (495) 737-76-60Факс: +7 (495) [email protected]@col.ruwww.schaefflerrussland.ru

Представительство в Санкт-Петербурге (Россия)Телефон: +7 (812) 325-22-92, 572-15-79 Факс: +7 (812) [email protected]

Представительство Schaeffler KG в Минске (Республика Беларусь)Телефон: +375 (17) 256-30-02Факс: +375 (17) [email protected]

Представительство Schaeffler KG в Киеве (Украина)Телефон: +38 (044) 593-02-81Факс: +38 (044) [email protected]

Schaeffler KG Buro Baltikum (Латвия)Телефон: +371 706-37-95Факс: +371 [email protected]

Schaeffler KG

Georg-Schafer-Strasse 3097421 SchweinfurtInternet: www.fag.deE-mail: [email protected] Deutschland:Telefon: 0180 5003872Telefax: 0180 5003873Aus anderen Landern:Telefon: +49 9721 91-0Telefax: +49 9721 91-3435

Данная брошюра была тщательносоставлена и проверена на наличиеошибок. Все же мы не несемответственность за возможныеопечатки или неполноту информации.Мы оставляем за собой правовнесения изменений, обусловленныхтехническим прогрессом.

© Schaeffler KG. Сентябрь 2007Перепечатка, в том числе частичная,только с нашего согласия.

WL 17 200/5 RUS

Oblozhka 21.09.2007 14:51 Page 1

Documents

Подшипники FAG в прокатном оборудованииРасчет нагрузки на подшипник 10 Самоустанавливающиеся подушки