Silnik o mocy 15 kW pracujący z prędkością 6000 obr./min nie powinien niszczyć uszczelek wargowych co osiem miesięcy. Kiedy to nastąpi, uszczelka robi dokładnie to, do czego została zaprojektowana, czyli dociska gumową wargę do obracającej się powierzchni, a ciepło powstające podczas tarcia kończy to działanie. Wymiana tej uszczelki wargowej na uszczelkę bezdotykową często rozwiązuje problem w jednym kroku, ponieważ uszczelka nie dotyka już niczego. Uszczelnienia bezkontaktowe zapewniają niewielką ochronę przed zanieczyszczeniami w zamian za mniejsze tarcie, niższą temperaturę pracy, wyższą prędkość maksymalną i dłuższą żywotność smaru. W przypadku czystego, szybkiego lub gorącego sprzętu taka wymiana jest zwykle właściwa.
Co liczy się jako uszczelnienie bezkontaktowe
Bezkontaktowe uszczelnienie utrzymuje smar i zanieczyszczenia na zewnątrz, bez tarcia pomiędzy częściami obrotowymi i stacjonarnymi podczas normalnej pracy. W pracy łożyskowej spotkasz cztery popularne wersje:
- Tarcza z tłoczonej stali, pokazana jako przyrostek ZZ na numerze części łożyska
- Uszczelnienie labiryntowe, wykonane maszynowo jako ścieżka zwojów w pierścieniu lub obudowie
- Uszczelka typu V lub uszczelka szczelinowa, osadzona blisko ramienia, bez naciskania na nie
- Hybrydowe projekty łączące ścieżkę labiryntową z deflektorem światła lub elementem filcowym
Tłoczona osłona stalowa jest najprostszą i najtańszą z grupy i dobrze radzi sobie z grubym pyłem, zatrzymywaniem tłuszczu i dużą prędkością. Labirynt jest najmocniejszą opcją w grupie, gdy ma wystarczającą liczbę zwojów wewnętrznych i ścieżkę drenażową, ale wymaga również najstaranniejszych prac projektowych i najdokładniejszej obróbki.
To, co zyskujesz, jest mierzalne. Moment tarcia pozostaje niski i stabilny przez cały okres eksploatacji łożyska, wytwarzanie ciepła spada, prędkość graniczna wzrasta, a trwałość smaru poprawia się, ponieważ olej bazowy nie gotuje się w wyniku tarcia uszczelnienia. Na wale lub tulei nie ma również rowka zużywalnego, co ma znaczenie, gdy wał jest drogi lub trudny do wymiany.
To, z czego rezygnujesz, jest równie jasne. Szczelina usuwająca tarcie jest jednocześnie ścieżką. Drobny pył, mgła płynu chłodzącego, woda ze zmywania i zanurzenie przedostaną się przez zwykłe, bezkontaktowe uszczelnienie, więc silne zanieczyszczenia, cykle czyszczenia zakładów spożywczych i praca w zanurzeniu zwykle wymagają uszczelnienia stykowego, dodatkowej bariery lub przedmuchu.
Porównanie typów uszczelnień w tym samym łożysku
W poniższej tabeli wspólne opcje opierają się na tych samych kryteriach, zatem różnica między tarciem a ochroną jest raczej widoczna niż zakładana.
Wybór uszczelnienia jest zawsze wyborem pomiędzy ochroną przed tarciem a ochroną przed zanieczyszczeniami i żadna pojedyncza opcja nie jest korzystna dla obu stron. | Typ uszczelnienia | Kontakt z powierzchnią współpracującą | Tarcie i ciepło | Ochrona przed zanieczyszczeniami | Typowy obowiązek |
| Tarcza stalowa tłoczona, ZZ | Żadne | Bardzo niski i stabilny | Umiarkowane, grube zatrzymywanie kurzu i tłuszczu | Czystość, duża prędkość, szeroki zakres temperatur |
| Pieczęć labiryntowa | Żadne | Bardzo niski | Umiarkowane do wysokiego, gdy używane są rowki spustowe | Skrzynie biegów, duże maszyny, plusk i mgła |
| Uszczelka V, szczelina lub lekki kontakt | Niewiele lub wcale | Niski | Dobra ochrona przed lekkim kurzem i rozpryskami | Silniki elektryczne, wentylatory, większa prędkość |
| Uszczelka wargowa nitrylowa, 2RS | Ciągłe | Wysokie i rosnące wraz z prędkością | Wysoka, odporna na wodę i drobny pył | Niski speed, wet or dirty duty |
| Uszczelka wargowa z PTFE | Ciągłe | Umiarkowane do wysokiego | Wysoka, plus odporność chemiczna | Sprzęt chemiczny i spożywczy, praca na gorąco |
Jak uszczelka bezkontaktowa faktycznie chroni przed brudem
Ochrona w uszczelnieniu bezkontaktowym pochodzi ze ścieżki, a nie z bariery. Zrozumienie trzech czynników wyjaśnia większość wyników w świecie rzeczywistym.
Geometria labiryntu i pęd cząstek
Labirynt zmusza powietrze i cząsteczki do kilkukrotnej zmiany kierunku. Każdy obrót zmniejsza ciśnienie i zatrzymuje cząstki w rowku, więc zanieczyszczenia muszą przedostać się dalej i przy mniejszym zużyciu energii, aby dotrzeć do łożyska. Na obracającym się pierścieniu siła odśrodkowa wyrzuca cząstki na zewnątrz, zanim dotrą do najbardziej wewnętrznej szczeliny. Pojedyncza prosta szczelina działa znacznie gorzej niż ścieżka z trzema lub czterema zmianami kierunku, dlatego też dwie uszczelki o tym samym nominalnym rozmiarze mogą zachowywać się zupełnie inaczej podczas pracy.
Klirens i wzrost termiczny
Prześwit decyduje o tym, czy uszczelnienie bezkontaktowe działa, czy nie. Szczeliny promieniowe w zakresie od 0,1 do 0,3 mm na stronę są typowe dla małych i średnich łożysk i należy je ponownie obliczyć, gdy obudowa jest aluminiowa, a wał stalowy, gdy temperatura pracy różni się od temperatury montażu o więcej niż około 60 stopni Celsjusza lub gdy wał wykazuje zauważalne bicie. Szczelina, która zamyka się w temperaturze roboczej, staje się uszczelką cierną, która nie ma żadnych korzyści i powoduje całe zużycie.
Orientacja, drenaż i usuwanie tłuszczu
Większość konstrukcji bezkontaktowych jest kierunkowa. Obrotowy deflektor powinien być skierowany w stronę źródła zanieczyszczeń, tak aby cząstki były wyrzucane z łożyska, a nieruchomy rowek powinien znajdować się po czystej stronie. Otwór spustowy w najniższym punkcie obudowy pozwala wodzie i kondensatowi wydostać się na zewnątrz, zamiast gromadzić się w szczelinie. Pomocne jest również lekkie odtłuszczenie, ponieważ niewielka ilość smaru przedostająca się przez szczelinę niesie ze sobą cząsteczki i uszczelnia ścieżkę od wewnątrz.
Gdzie najlepiej sprawdzają się uszczelki bezdotykowe
Te aplikacje rzadko rozczarowują:
- Silniki elektryczne i wentylatory, gdzie prędkość jest stała, a otoczenie jest czyste lub lekko zakurzone
- Wrzeciona o dużej prędkości i napędy obrabiarek, w których ciepło tarcia ogranicza dokładność
- Skrzynie biegów i obudowy pomp z rozpryskami oleju, w których można obrobić ścieżkę spustową
- Przeguby robotów i systemy prowadnic liniowych, gdzie długa żywotność smaru ma większe znaczenie niż szczelna bariera
- Automatyka przemysłowa działająca na przefiltrowanym powietrzu w kontrolowanym warsztacie
Te aplikacje zwykle potrzebują czegoś więcej:
- Odlewnictwo, górnictwo i przeładunek kruszywa, gdzie występuje duża ilość pyłu ściernego
- Linie spożywcze z codziennymi środkami do mycia i żrącymi środkami czyszczącymi
- Pompy zanurzeniowe i maszyny stale mokre
- Bardzo drobny pył przewodzący, taki jak grafit lub proszek metalowy, który może wypełnić wąską szczelinę
Małe i średnie łożyska kulkowe zwykłe są głównymi narzędziami w większości powyższych czystych zastosowań, od silników wentylatorów po napędy pomp, a przyrostek uszczelniający decyduje o ich zachowaniu w każdym z nich.
Łożyska kulkowe zwykłe i małe Przejrzyj łożyska kulkowe zwykłe do silników wentylatorów, napędów pomp i podobnych urządzeń pracujących w warunkach czystych, w których przyrostek uszczelniający wpływa na wydajność. Zobacz produkt → Kryteria wyboru decydujące o wyniku
Przejrzyj te punkty w odpowiedniej kolejności, ponieważ każdy z nich zawęża opcje dotyczące następnego:
- Prędkość. Porównaj wymaganą prędkość z prędkością graniczną dla wybranej metody uszczelniania, nie tylko dla łożyska
- Zakres temperatur i różnica temperatur, w tym różnica między warunkami montażu i pracy
- Rodzaj zanieczyszczenia i wielkość cząstek, ponieważ drobny proszek zachowuje się zupełnie inaczej niż gruboziarnisty piasek lub rozpryski cieczy
- Metoda smarowania, ponieważ działanie usuwania smaru zależy od ilości napełnienia i lepkości oleju bazowego
- Dostępna przestrzeń osiowa i promieniowa dla labiryntu z wystarczającą liczbą zwojów
- Dostęp konserwacyjny, ponieważ uszczelka, której nie można sprawdzić, zostanie wymieniona jako całość
Gdy prędkość oraz połączone obciążenia promieniowe i osiowe występują razem, dwurzędowe łożyska kulkowe skośne serii 52 i 53 są często zamawiane z osłonami bezstykowymi, ponieważ ciepło tarcia przy dużej prędkości kosztuje więcej niż dodatkowa szczelność.
Łożyska skośne dwurzędowe serii 52 i 53 Rozważmy dwurzędowe łożyska skośne serii 52 i 53 do kombinowanych obciążeń promieniowych i osiowych przy dużych prędkościach, gdzie bezstykowe osłony zmniejszają ciepło tarcia. Zobacz produkt → Instalacja i obsługa chroniąca szczelinę
Szczelina jest z założenia mała, więc staranność montażu ma większe znaczenie niż w przypadku uszczelki wargowej:
- Zmierz rzeczywistą szczelinę po montażu, a nie tylko na rysunku i po pierwszym uruchomieniu sprawdź ją ponownie na ciepłym urządzeniu
- Przed zamknięciem obudowy należy oczyścić rowek uszczelki z nadmiaru smaru, ponieważ zablokowana ścieżka zamienia się w zatarcie
- Wciskaj montowany pierścień, nigdy przez osłonę lub pierścień labiryntowy
- Sprawdź koncentryczność i bicie wału, ponieważ nierówna szczelina na obwodzie najpierw zamknie się z jednej strony
- Przed przykręceniem obudowy sprawdzić orientację spustu i deflektora
- Sprawdź, czy nie ma śladów przetarć już po pierwszych godzinach jazdy, a korekta jest nadal tania
Tryby awarii i co Ci mówią
Większość problemów z uszczelnieniami bezkontaktowymi objawia się na kilka rozpoznawalnych sposobów.
Diagnozowanie uszczelnienia bezkontaktowego zwykle polega na dopasowaniu objawu do problemu z luzem, orientacją lub smarowaniem. | Objaw | Prawdopodobna przyczyna | Co sprawdzić w pierwszej kolejności |
| Tłuszcz wyciekający ze szczeliny | Nadmiar smaru lub zbyt duża szczelina | Ilość napełnienia i zmierzony luz |
| Ciemne smugi w pobliżu szczeliny | Drobny pył przechodzący przez labirynt | Liczba zwojów i ewentualna dodatkowa tarcza |
| Wzrost temperatury po kilku godzinach | Pocierać szczelinę powstałą na skutek wzrostu temperatury | Luz w temperaturze roboczej |
| Rdza na pierścieniu zewnętrznym lub otworze | Wnikanie wody lub kondensacja | Pozycja spustowa i ochrona przed rozpryskami |
| Hałas bez widocznych uszkodzeń | Nieprawidłowa orientacja lub sucha ścieżka | Kierunek deflektora i smarowanie |
Dopasowanie uszczelki do serii łożyska
Sufiks w numerze części stanowi krótkie omówienie zasady uszczelniania. ZZ oznacza tłoczoną stalową osłonę bezstykową, a 2RS oznacza stykową uszczelkę gumową. Łożyska kulkowe skośne dwurzędowe serii 30 i 38 są dostarczane w obu postaciach, więc to samo łożysko może służyć jako czysta jednostka o dużej prędkości lub bardziej brudna jednostka o niskiej prędkości, w zależności od przyrostka wybranego przy składaniu zamówienia. Łożyska kulkowe zwykłe działają według tej samej logiki, z osłonami silników i wentylatorów oraz uszczelkami wargowymi do pracy w mokrych lub zapylonych warunkach.
Łożyska skośne dwurzędowe serii 30 i 38 Porównaj bezdotykowe osłony ZZ i uszczelnienia stykowe 2RS, aby zrównoważyć ograniczenia prędkości z ochroną przed kurzem i wilgocią w łożyskach serii 30 i 38. Zobacz produkt → Jeżeli wybór pomiędzy wyższym ograniczeniem prędkości a ściślejszym uszczelnieniem jest nadal niejasny, należy zapoznać się z tą uwagą wybór typu uszczelnienia i prędkości dla łożysk 3802 podejmuje tę samą decyzję, opierając się na sprawdzonym przykładzie.
Krótka lista kontrolna przed określeniem
- Potwierdź zanieczyszczenie i zdecyduj, czy szczelina jest w ogóle akceptowalna
- Oblicz luz w temperaturze roboczej, a nie w temperaturze pokojowej
- Sprawdź prędkość graniczną dla metody zgrzewania, którą zamierzasz zastosować
- Od początku zaprojektuj odpływ i orientację deflektora w obudowie
- Zaplanuj ścieżkę usuwania smaru i realistyczny odstęp między kolejnymi smarowaniami
- Po krótkiej serii sprawdź pierwszą jednostkę i zapisz zmierzoną szczelinę
Uszczelki bezkontaktowe nie są rozwiązaniem uniwersalnym, ale znacznie częściej są lepszym rozwiązaniem, niż się je stosuje. Uzyskaj odpowiedni prześwit, utrzymuj ścieżkę w czystości i skieruj deflektor w stronę brudu, a konstrukcja ekranowana lub labiryntowa wytrzyma kilka zestawów uszczelek stykowych w tej samej pozycji. Jeśli pracujesz nad konkretną obudową lub przypadkiem obciążenia, możesz przejrzeć pełny zakres od a producenta łożysk w Cixi, Ningbo który buduje zarówno uszczelnione, jak i ekranowane wersje tej samej serii.
