Пять основных факторов при выборе стальных подшипников для работы в суровых условиях
Поэтому компоненты, используемые в этих агрессивных средах, должны соответствовать строгим отраслевым стандартам, таким как рейтинги NEMA и степень защиты (IEC 60529). Компания Катикс, поставляющая стальные подшипники, объясняет пять факторов, которые следует учитывать при их выборе для работы в суровых условиях.
Специфические климатические условия, в которых используется изделие, влияет на его технические характеристики, и, что очень важно, чтобы эти характеристики определялись на начальном этапе процесса создания конструкции. От экстремальных температур и небольшого количества смазки, до загрязненных и коррозионных сред, – все это может привести к огромным нагрузкам и остановкам оборудования.
Не все стальные подшипники одинаковы
В производстве подшипников используются различные материалы, проходящие различную термическую обработку и процессы для придания продукции желаемых свойств, чтобы максимизировать срок службы и производительность подшипника. Хромистая сталь является наиболее распространенным материалом для шариковых подшипников благодаря высокой грузоподъемности и хорошим характеристикам низкого шума.
Подшипники из нержавеющей стали 440-го класса иногда используются в морской среде и являются очевидным выбором для обеспечения коррозионной стойкости. Однако они обладают ограниченной стойкостью к морской воде или солевым брызгам. Подшипники из нержавеющей стали марки 316 часто используются для более агрессивных сред, при условии, что нагрузки и скорости низкие. Керамические подшипники пользуются популярностью при работе с высокой нагрузкой.
Более современной альтернативой является нержавеющая сталь с высоким содержанием азота. Эта сверхчистая сталь, с мелкозернистой и однородной микроструктурой, обладает очень высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью и высокой прочностью при нагрузках. Подшипники из стали с высоким содержанием азота поставляются с керамическими шариками, обеспечивая нержавеющим подшипникам морского класса более высокие нагрузки и скорости.
Во время термообработки стали образуются крупные хромовые и хромомолибденовые карбиды (соединения хрома и молибдена с углеродом, которые образуются в стальных материалах в результате термической обработки), которые окружают стальную матрицу (основная структурная составляющая стали, которая окружает и поддерживает включения, такие как карбиды).
Однако при закалке и отпуске (в данном контексте означает процесс термической обработки, который проводится после закалки стали для снятия внутренних напряжений и улучшения механических свойств) нержавеющей стали с высоким содержанием азота образуются мелкие нитриды хрома.
Получающиеся области с пониженным содержанием хрома вокруг нитридов (химическое соединение, которое образуется при взаимодействии азота с другим элементом или соединением) делают высокоазотистую нержавеющую сталь гораздо более стойкой к коррозии и долговечной.
Например, SKF сообщает, что в винтовых компрессорах для скважинного газа ее гибридные подшипники из высокоазотистой нержавеющей стали могут обеспечить срок службы в 5-10 раз больше, чем у обычных подшипников. Это приводит к значительному снижению затрат на техническое обслуживание и эксплуатации компрессора.
Специальные покрытия
Еще одним уровнем защиты от загрязнения является защитное покрытие. Хромирование и никелирование обеспечивают хорошую коррозионную стойкость в условиях высокой коррозии. Однако со временем покрытия отделяются от подшипника и нуждаются в постоянном техническом обслуживании. Это не самый практичный вариант для труднодоступных мест.
Смазочные материалы
На выбор смазки для подшипников влияет сопротивление качения (сила, с которой подшипник сопротивляется движению и качению внутри механизма), скорость, шум, и, что наиболее важно, срок службы подшипника. Однако, когда подшипник должен работать в сложных условиях, выбор смазки становится еще более важным.
Компания Катикс может поставлять закрытые подшипники с водостойкими смазками, содержащими ингибиторы коррозии (вещества, которые используются для замедления или предотвращения нежелательных химических реакций, коррозии или окисления). Эти смазочные материалы защищают внутренние поверхности подшипника и могут быть адаптированы к конкретной среде применения.
При таких экстремальных температурах смазка может стать проблемой. Одним из вариантов может быть работа подшипника «насухо» без какой-либо смазки вообще. Керамические подшипники будут работать вполне нормально без смазки, но для продления срока службы их необходимо смазывать водостойкой смазкой.
Уплотнения
В суровых условиях первостепенное значение имеет защита от загрязнения, поэтому рекомендуется использовать контактные уплотнения, чтобы гарантировать, что загрязнения не попадут в стальной подшипник. Для оборудования, которое может подвергаться воздействию влаги, контактное уплотнение также обеспечит повышенную водостойкость. Это предотвратит вымывание смазки из подшипника, позволяя ей выполнять свою функцию по защите внутренних поверхностей подшипника.
Альтернативным вариантом является металлический щиток (защитный элемент, который часто используется на подшипниках для предотвращения попадания вредных частиц, пыли или влаги внутрь подшипника, имеет форму пластины или крышки), но он предлагает значительно меньшую защиту от влаги.
Техническое обслуживание
Традиционные подходы к техническому обслуживанию в опасных производствах плавно сменяются работой с экспертами. Традиционные методы являются дорогостоящими и неэффективными, поскольку многие проблемы, приводящие к незапланированным простоям, просто невозможно выявить при визуальном осмотре.
Общая стоимость владения также страдает из-за того, что компании тратят время и деньги на ручной мониторинг, а затем применяют реактивное корректирующее обслуживание (выполнение действий по исправлению неполадок или устранению проблем после их возникновения) вместо предиктивного технического обслуживания (использования данных и аналитики для прогнозов вероятности отказов и провалов в работе) с помощью цифрового мониторинга. Кроме того, настройка онлайн-мониторинга обычно может выполняться только на определенных стационарных системах, а не на всей производственной линии в целом.
Однако внедрение удаленного мониторинга за состоянием в опасных зонах идет медленно, отчасти из-за отсутствия экономически эффективных и простых в установке решений. Еще одним препятствием является сложная среда, в которой работает оборудование. К счастью, решения, такие как датчики, которые могут интегрироваться непосредственно в корпус подшипника для мониторинга износа, становятся более доступными для бизнеса по причине снижению стоимости, а также благодаря программному обеспечению, прошивкам и технологическим усовершенствованиям, которые делают их использование более гибким.
Помимо потенциальных простоев и потери производительности, необходимость замены компонентов может создавать проблемы безопасности в суровых производственных условиях. Поэтому подшипники, требующие минимального или нулевого технического обслуживания, повышают безопасность труда и снижают риск производственных аварий.
