Подшипники из полиуретана: шарикоподшипники с полиуретановым покрытием – данные, выбор и изготовление по индивидуальному заказу

Что такое ПУ подшипник на самом деле

Подшипник из полиуретана представляет собой составной элемент качения: стандартный сердечник радиального шарикоподшипника, обычно серий 608, 6000, 6200, 626 или 625, с прецизионно отформованным полиуретановым контактным слоем, прикрепленным к наружному кольцу. Стальной сердечник воспринимает радиальные и осевые нагрузки, определяет точность вращения и ограничивает скорость. Полиуретановый слой выполняет поверхностную часть работы. Оно деформируется под нагрузкой, расширяя пятно контакта, гасит вибрацию до того, как она достигнет рамы, и защищает наружное кольцо от абразивного контакта с рельсом, гусеницей или роликом. Если вы выбираете подшипник с покрытием из полиуретана для конвейерного ролика, подвески раздвижной двери или ведущего колеса, первое решение – это не цвет или твердость протектора. Это подшипник сердечника, поскольку сердечник определяет грузоподъемность и точность хода.

Качество склеивания отличает прочный подшипник из полиуретана от недолговечного. Недорогая конструкция натягивает полимерную втулку на стальное наружное кольцо; под радиальной нагрузкой втулка может проскальзывать, выделять тепло внутреннего трения и вращаться в противофазе с сердечником. Наш процесс обезжиривает и фосфатирует внешнее кольцо, наносит усилитель адгезии, а затем производит литье полиуретана под контролируемым давлением и температурой. После отверждения каждая партия проходит проверку на торсионную связь: протектор не должен вращаться на кольце при приложении указанного крутящего момента в любом направлении. Это испытание представляет собой критерий «прошел или не прошел» перед тем, как образцы будут одобрены к отправке.

Стандартные семейства подшипников из полиуретана охватывают размеры отверстий от 4 до 20 мм, а внешний диаметр формованного полиуретана примерно на 2–10 мм больше внешнего диаметра стального кольца. Например, сердечник 608 (8 x 22 x 7 мм) обычно переформовывают до наружного диаметра полиуретана 26 мм, а сердечник 6000 (10 x 26 x 8 мм) часто переформовывают до 30 или 35 мм. Эти размеры не являются косметическими. Соотношение между внешним диаметром полиуретана и внешним диаметром стали влияет на сопротивление качению, выделение тепла и распределение нагрузки, поэтому его следует выбирать с учетом реальных условий работы, а не копировать с аналогичного продукта.

Почему полиуретан является предпочтительным материалом для подшипников с покрытием

Полиуретан используется в подшипниках с покрытием, когда требуется сочетание стойкости к истиранию, амортизации и несущей способности, которые не могут обеспечить отдельные материалы. В приведенной ниже таблице сравнивается относительная стойкость к скольжению и истиранию обычных полимерных материалов с термопластичным полиуретаном с твердостью 85 по Шору А, обозначенным как 100.

Натуральный каучук более эластичен, чем полиуретан, но изнашивается примерно в три раза быстрее при непрерывном скользящем контакте. Нейлон хорошо противостоит износу, но он жесткий, поэтому передает шум и вибрацию, а не поглощает их. ПВХ экономичен, но ненадежен при динамических нагрузках и низкотемпературном воздействии. Полиуретан охватывает самый широкий рабочий диапазон: от примерно 70 по Шору А для бесшумных работ с низким усилием до 95 по Шору А для применений, где требуется твердый, размерно-стабильный протектор с определенной степенью эластичности.

Второе преимущество – управление контактным давлением. Когда подшипник из твердой стали движется непосредственно по тонкой металлической дорожке, площадь контакта мала, а местное давление может быть чрезвычайно высоким, что приводит к образованию следов на дорожке и возникновению шума. Протектор из полиуретана увеличивает пятно контакта, поэтому один и тот же подшипник может двигаться по гусеницам из окрашенной стали, анодированного алюминия или полимера, не повреждая привалочную поверхность. Покупатели часто выбирают подшипники с покрытием из полиуретана не потому, что подшипник сам по себе выйдет из строя, а потому, что голый стальной подшипник разрушает гусеницу или делает продукт слишком громким для продажи.

Эксплуатационные характеристики и эксплуатационные пределы

Рабочий диапазон подшипника из полиуретана сводится к четырем показателям: твердость, нагрузка, температура и скорость. Они взаимодействуют, поэтому изменение одного обычно приводит к изменению других. Более твердый протектор может выдерживать большую нагрузку, но передает больше вибрации. Более мягкий протектор тише, но сильнее отклоняется и выделяет больше тепла на высокой скорости. Приведенные ниже значения типичны для стандартного формованного полиуретана на сердечнике радиального шарикоподшипника.

Твердость — это первая характеристика, которую необходимо исправить. Диапазон твердости по Шору А от 70 до 80 подходит для мебельных роликов и раздвижных дверей, где важны сцепление, бесшумность и устойчивость к незначительному смещению. Диапазон от 80 до 90 по Шору А является зоной общего назначения для конвейерных роликов и направляющих колес, балансируя прогиб и срок службы. Диапазон от 92 до 95 по Шору А предназначен для тяжелых колес, прижимных роликов и секций передачи высоких нагрузок, где протектор должен сохранять свою форму и противостоять порезам и разрывам.

Температура ограничивается полиуретановым компаундом, а не стальным подшипником. Стандартный полиуретан работает непрерывно при температуре от -20°C до 80°C. Кратковременные отклонения до 110°C допустимы для большинства составов, но длительное нагревание делает протектор твердым, ускоряет растрескивание и ослабляет связь с кольцом. Если применение предполагает очистку паром, горячую воду или постоянное лучистое тепло, в этой зоне в конструкции следует использовать термостойкий подшипник или стальной подшипник без покрытия.

Скорость также ограничена протектором. Слой полиуретана увеличивает эффективный диаметр качения и увеличивает центробежное напряжение, поэтому подшипник с покрытием не может работать с той же скоростью вращения, что и его сердечник без покрытия. Как правило, скорость поверхности должна быть ниже 2 м/с для мягких ступеней и ниже 5 м/с для жестких ступеней, а затем измерять повышение температуры в течение первых часов работы. Если требование скорости, основанное на времени, является доминирующим, например, двигатель с подшипником, установленным непосредственно на валу, толщина протектора должна быть уменьшена или внутренний зазор сердечника и смазка должны быть указаны для фактической скорости.

Стандартные конфигурации, профили протектора и опции

Подшипники с покрытием из полиуретана изготавливаются в нескольких геометрических формах. Плоский цилиндрический протектор является стандартом для прямых роликов и конвейерных колес. Протектор с V-образной канавкой центрирует подшипник на V-образных направляющих и обеспечивает выравнивание узла без дополнительных направляющих фланцев. U-образные или вогнутые профили работают на круглых трубках и направляющих для проволоки. Корончатая форма протектора компенсирует угловое смещение между соседними катками и снижает нагрузку на кромки. Профиль вытачивается в форме, поэтому переход от плоского к рифленому не приводит к существенному изменению подшипника сердечника, цены или срока поставки.

• Плоский цилиндрический профиль: прямые ролики, передаточные столы, конвейерные колеса.
• Профиль с V-образным пазом: V-образные направляющие, тележки, вешалки для раздвижных дверей.
• Профиль U-образного паза: направляющие для круглых трубок, направляющие для проволоки, легкие системы шкивов.
• Корончатый профиль: самоцентрирующиеся ролики, компенсация перекоса.
• Профиль со скошенной кромкой: направляющие ролики и отслеживание ленты.

Цвета и марки материалов могут быть настроены без изменения размеров. Черный полиуретан используется в промышленности по умолчанию, поскольку технический углерод улучшает износостойкость и устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Оранжевые и зеленые ступени используются в зонах безопасности или для обозначения функции роликов на производственной линии. Белый полиуретан доступен для областей, связанных с пищевыми продуктами, где следует избегать переноса цвета, хотя состав необходимо проверить на соответствие рабочей температуре и используемым чистящим химикатам.

Ассортимент представлен тремя репрезентативными сериями из каталога: PU 608-267, подшипник с сердечником 608, наружным диаметром PU 26 мм и шириной 7 мм; ПУ 626-268, серия с 626 ядрами, также предлагается с удлиненным стальным валом для прямого монтажа на роликах; и PU 6201-4018, серия 6201 с сердечником из полиуретана с внешним диаметром 40 мм и шириной 18 мм для более тяжелых прижимных роликов и передаточных лотков.

Радиальный шарикоподшипник с покрытием PU 608-267 для универсального применения Этот подшипник с 608 ядрами и внешним диаметром из полиуретана 26 мм подходит для частой эксплуатации и агрессивных сред, обеспечивая низкий уровень шума и износостойкость, как указано в серии каталогов. Посмотреть продукт →

PU 626-268 Черный радиальный шарикоподшипник из полиуретана с удлиненным валом Эта модель с 626-ядерным ядром и черным полиуретановым покрытием устойчива к влаге и коррозии, а удлиненный стальной вал доступен для прямой установки на роликах в системах транспортировки. Посмотреть продукт →

PU 6201-4018 Подшипник с полиуретановым покрытием для тяжелых условий эксплуатации для зажимных роликов Этот подшипник с сердечником 6201, внешним диаметром 40 мм и шириной 18 мм, выдерживает более тяжелые нагрузки, снижая трение и шум в промышленных передаточных лотках и оборудовании. Посмотреть продукт →

Все они могут быть собраны с резиновыми уплотнениями (RS) или стальными экранами (ZZ) на стальном сердечнике. Герметичные версии рекомендуются для пыльных мастерских, деревообрабатывающих линий, влажных помещений или любых других сред, где смазка внутри сердечника должна оставаться чистой, чтобы сохранить низкий уровень шума узла.

Где используются подшипники из полиуретана

Области применения делятся на четыре группы: бесшумное перемещение тяжелых деталей, направление продукции по рельсам, работа во влажных или пыльных условиях и защита дорогостоящей сопрягаемой поверхности. В каждом случае подшипник выполняет две функции одновременно: переносит нагрузку и управляет поверхностным контактом, поэтому его рекомендуют вместо стального подшипника скольжения.

Как правильно выбрать подшипник ПУ

Выбор подшипника из полиуретана означает согласование четырех переменных одновременно: размер сердечника подшипника, твердость полиуретана, профиль протектора и тип уплотнения. В таблице ниже представлена ​​рабочая отправная точка для наиболее распространенных требований.

Следующий момент – способ крепления. Если подшипник напрессован на стальной вал, допуск отверстия сердечника регулирует посадку. Стандартные сердечники с глубокими канавками изготавливаются в соответствии с системами допусков ISO; для узлов роликов из полиуретана мы рекомендуем допуск отверстия P6 или выше, а вал должен соответствовать рекомендованному допуску h7 для этого отверстия. Во время выборочного тестирования проверьте следующий контрольный список:

• Измерьте внешний диаметр ПУ в трех положениях по ширине; отклонение более 0,15 мм может привести к качанию ролика.
• Соосность отверстия и проступи ПУ проверяют вращением подшипника на оправке циферблатным индикатором; биение более 0,1 мм становится заметным на скорости.
• Приложите крутящий момент между протектором и кольцом, чтобы убедиться в удерживающей силе сцепления.
• Запустите нагруженный прототип на рабочей скорости и измерьте температуру наружного кольца через 1 час и через 24 часа. Стабильная температура означает приемлемый тепловой баланс.
• Проверьте уровень шума с помощью децибелметра или прослушивания на рабочей скорости; Протектор из полиуретана не должен создавать тональный шум на гусенице.

Производство и контроль качества

Качество подшипников из полиуретана определяется в процессе формования. Температура, давление впрыска, скорость закрытия формы и время отверждения — все это влияет на конечные размеры и прочность соединения. Наша производственная линия работает в соответствии с процедурами ISO 9001:2015, обеспечивая отслеживание партий материалов для каждой партии стальных сердечников и полиуретанового сырья. Производственное дочернее предприятие имеет сертификат системы качества GB/T 19001-2016, а годовая мощность производства прецизионных подшипников и крепежных изделий составляет 30 миллионов комплектов.

Входной контроль охватывает стальной сердечник: диаметр отверстия, диаметр наружного кольца, радиальный зазор, шум и состояние уплотнения. После формования протектора из полиуретана измеряют внешний диаметр, ширину, округлость и соосность отверстия. Типичные допуски составляют /-0,15 мм по наружному диаметру ПУ и биение не более 0,1 мм. Каждая партия также проверяется на твердость протектора при указанном значении Шора, а также проводится испытание на разрушающее сцепление на образце из каждой полости формы.

Экспортная упаковка предохраняет ступени от деформации при транспортировке. Подшипники помещаются индивидуально в лотки, затем упаковываются и упаковываются на поддоны для морских или воздушных перевозок, с мягкими сепараторами между слоями, чтобы предотвратить образование плоских пятен на ПУ во время длительных контейнерных перевозок.

Нестандартные размеры, цвета и варианты сборки

Наиболее частые индивидуальные запросы, которые мы обрабатываем, — это определенный внешний диаметр полиуретана, соответствующий существующему зазору гусеницы, более широкий или узкий протектор, удлиненное внутреннее кольцо на одном или обоих концах, запрессованный стальной вал и цветной протектор для идентификации продукта. Кастомизация не требует новой конструкции подшипника, поскольку сердечник остается стандартной серии с глубокими канавками; изменяются только геометрия формы и параметры формования. Слой ПУ также можно объединить с валом в виде единого роликового узла, что упрощает сборку для заказчика.

Когда инженеры выбирают полиуретановый подшипник для новой машины, самый быстрый путь — начать со стандартного сердечника и корректировать размеры полиуретана на этапе отбора проб. Практические советы по сравнению материалов, степеней твердости и пределов применения можно найти в нашем руководстве по как правильно выбрать радиальный шарикоподшипник из полиуретана .

Для нестандартных сердечников, таких как двухрядные подшипники, сердечники из нержавеющей стали или размеры отверстий, выходящие за пределы стандартного диапазона, мы рассматриваем их как специальные проекты с собственной процедурой утверждения образца. Нестандартные прецизионные подшипники, изготовленные по индивидуальному заказу, представляют собой отдельную линейку продуктов, поскольку этапы механической обработки, термообработки и контроля отличаются от стандартного формования из полиуретана. Для составления предложения достаточно предоставить чертеж с указанием требуемого направления нагрузки, способа монтажа и условий окружающей среды.

Установка, обслуживание и распространенные неисправности

Большинство неисправностей полиуретановых подшипников связаны с установкой. Надавливание покрытого ролика на вал увеличенного размера или удары молотком по наружному кольцу вместо внутреннего кольца повреждают как протектор, так и стальной сердечник. Следующая процедура применима к большинству узлов роликов из полиуретана:

1. Перед опрессовкой очистите вал и проверьте диаметр на соответствие допуску отверстия.
2. Нанесите тонкий слой монтажного масла или смазки на вал, а не на протектор.
3. Нажмите на подшипник, прилагая усилие только к внутреннему кольцу; для роликов с покрытием поддерживайте внутреннее кольцо с помощью пресс-инструмента, который не касается протектора из полиуретана.
4. Для посадки с натягом используйте оправочный пресс или гидравлический пресс с медленным контролируемым ходом. Никогда не ударяйте по подшипнику молотком.
5. После монтажа поверните узел вручную, чтобы убедиться в свободном движении и концентрическом вращении.

Во время эксплуатации проверьте наличие трех симптомов: относительное перемещение протектора и кольца, плоские пятна и шум. Отделение протектора обычно указывает на запрессовку слишком большого размера, перегрев или воздействие несовместимого химического вещества. Плоские пятна появляются, когда мягкий протектор длительное время находится под статической нагрузкой или когда ролик тянется, а не вращается. Шум почти всегда исходит от сердечника подшипника: как только вода или пыль проходят через уплотнение, смазка разлагается, и подшипник становится слышен, даже если протектор по-прежнему выглядит правильно.

Очистите подшипники с полиуретановым покрытием мягким мылом и водой или тем же растворителем, который используется для оборудования, после проверки совместимости растворителя с полиуретаном. Не погружайте подшипники в обезжириватели на нефтяной основе в течение длительного времени; они могут пластифицировать протектор и навсегда изменить его твердость.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между подшипником из полиуретана и подшипником с резиновым покрытием?

Стандартные подшипники с резиновым покрытием из натурального каучука, EPDM или SBR обеспечивают высокую эластичность и хорошее сцепление, а стоимость их сырья ниже. Полиуретан обеспечивает примерно вдвое большую стойкость к истиранию, более высокую прочность на разрыв и более широкий диапазон твердости. Для ролика, который работает непрерывно, например, конвейерного ролика, несущего абразивную упаковку, ПУ обычно служит в несколько раз дольше, прежде чем износ поверхности изменит рабочий диаметр. Резина остается хорошим выбором для очень мягких роликов с хорошим сцеплением на очень низкой скорости, но полиуретан подходит для большинства промышленных и мебельных применений и имеет более длительный срок службы.

Какую твердость по Шору выбрать?

Используйте твердость по Шору А от 70 до 75, если подшипник работает на хрупкой гусенице, требует высокого сцепления или должен смягчать легкий узел от вибрации. Используйте твердость по Шору А от 80 до 85 для роликов общего назначения, раздвижных дверей, ящиков и натяжных роликов конвейеров. Используйте твердость по Шору А от 90 до 95 для тяжелых нагрузок, высоких усилий зажима и применений, где стабильность размеров имеет большее значение, чем шумопоглощение. В случае сомнений отправьте данные о нагрузке и скорости и запросите образцы двух классов твердости; измеримая разница в износе и сопротивлении качению быстро решится.

Можно ли использовать подшипник из полиуретана во влажной или промывной среде?

Стандартный полиуретан сам по себе устойчив к влаге, водным моющим средствам и многим маслам. Слабым местом является сердечник подшипника: при попадании воды в незакрытый подшипник стальные дорожки корродируют и смазка портится. Укажите версии RS с резиновым уплотнением для условий мойки и убедитесь, что кромка уплотнения не выступает за пределы протектора из полиуретана. На предмет химического воздействия проверьте конкретную жидкость, поскольку сильные кислоты, горячие щелочи и некоторые растворители могут набухать или смягчать полиуретановый протектор.

Протектор из полиуретана отмечает полы или алюминиевые направляющие?

Гладкий протектор из полиуретана обычно не оставляет следов на чистых полах или направляющих из анодированного алюминия. Маркировка появляется, когда протектор захватывает твердые частицы, такие как песок или металлическая стружка, и прижимает их к полу. В средах с посторонними веществами используйте более твердый протектор с твердостью около 90 по Шору А и следите за чистотой дорожки качения; периодическое протирание поверхности протектора предотвращает попадание частиц.

Какие специальные варианты доступны для подшипников из полиуретана?

Пользовательские опции включают внешний диаметр полиуретана, ширину протектора, профиль протектора, цвет протектора, размер отверстия, удлиненное внутреннее кольцо и запрессованный вал. Минимальный объем заказа обычно начинается от 500 до 1000 штук каждого размера для стандартных нестандартных цветов, а опытные образцы могут быть изготовлены с использованием реальной формы. Нестандартные конструкции сердечников, такие как двухрядные подшипники или сердечники из нержавеющей стали, доступны для специальных проектов и оцениваются отдельно после рассмотрения чертежей.

Как долго служит подшипник из полиуретана?

Срок службы определяется сердечником подшипника при правильном выборе протектора. Герметичный сердечник с глубокими канавками при нормальной нагрузке может работать тысячи часов. Протектор из полиуретана следует проверять на наличие плоских пятен, трещин и уменьшения диаметра. В конвейерах с протектором по Шору А от 80 до 85 при умеренной скорости срок службы протектора обычно превышает интервал технического обслуживания оборудования. Самый надежный способ оценить срок службы — это испытание прототипа на реальной трассе с измерением диаметра протектора и записью шума через регулярные промежутки времени.