Гибридные подшипники FAG с керамическими телами качения: преимущества и сравнение с покрытием

Если подшипнику электродвигателя нужна защита от тока и при этом важны высокая частота вращения и малый нагрев, вместо керамического покрытия колец можно выбрать гибридный подшипник FAG: кольца из подшипниковой стали, а шарики или ролики — из керамики. Сравниваем гибридные подшипники и подшипники с покрытием J20, показываем размеры серий HC и HCN и подсказываем, какое решение выбрать для двигателя с преобразователем частоты.

Что такое гибридный подшипник

Гибридные подшипники FAG обозначаются дополнительным суффиксом HC. Тела качения — керамические — обладают очень высокой износостойкостью и токоизолирующими свойствами. Выпускаются радиальные шарикоподшипники и цилиндрические роликоподшипники. Примеры заказа из каталога:

• HC6214-M-P6-C3 — радиальный шарикоподшипник с керамическими шариками, латунным сепаратором, повышенной точностью (P6) и радиальным зазором C3;
• HCN1020-K-M1-SP — цилиндрический роликоподшипник с керамическими роликами, коническим отверстием, массивным латунным сепаратором и классом точности SP.

Преимущества гибридных подшипников

• Максимальное электрическое сопротивление. Сопротивление постоянному току остаётся в гигаомной области и при повышенной температуре.
• Малая электроёмкость. Типичное значение — около 40 пФ, примерно в 100 раз ниже, чем у подшипников с керамическими покрытиями.
• Более высокие частоты вращения при низком трении, то есть меньший нагрев.
• Выше способность работать при аварийной ситуации.
• Дольше служит смазка, чем в стандартных необслуживаемых подшипниках.
• При малых размерах гибридный подшипник экономичнее подшипника с керамическим покрытием.

Гибридные или с покрытием: сравнение

Выбор зависит от размера и условий. Крупные подшипники — шариковые до d 180 мм, цилиндрические и конические — выпускаются с покрытием; гибридные в программе есть для малых и средних диаметров.

Размерный ряд

Шарикоподшипники HC (d 15–70 мм):

Цилиндрические роликоподшипники HCN (d 30–40 мм, коническое отверстие 1:12, латунный сепаратор, класс точности SP):

Грузоподъёмности Cr, C0r и Cur в таблице гибридных подшипников приведены в кН.

Допустимое осевое смещение

Для цилиндрических роликоподшипников указано допустимое осевое смещение s; его нужно учитывать при расчёте тепловых расширений вала.

Когда подходит гибридный подшипник

1. Двигатель с преобразователем частоты и необходимость изолировать подшипник по синфазному напряжению.
2. Высокие частоты вращения, при которых важно низкое трение.
3. Необслуживаемая опора: смазка в гибридных подшипниках служит дольше.
4. Малый габарит: в малых размерах гибридный подшипник экономичнее подшипника с покрытием.

Что учесть при заказе

• Другое обозначение класса точности или зазора (P6, SP, C3, C4) указывают при заказе в конце обозначения.
• Для нестандартных исполнений инженеры FAG подбирают варианты по запросу.
• Для диаметров, которых нет в таблице гибридных подшипников, рассмотрите подшипники с керамическим покрытием.

Электрические свойства: цифры из каталога

Для оценки защиты важны сопротивление и ёмкость. Подшипник с керамическим покрытием обладает электроёмкостью, как правило, 2…20 нФ; её емкостное сопротивление при 50 Гц — 0,15…1,5 МОм, при более высоких частотах снижается. У гибридного подшипника значения сопротивления постоянному току лежат в гигаомной области и при высокой температуре, а типичная электроёмкость около 40 пФ. Для приводов с частотными преобразователями, где напряжение высокочастотное и важна именно ёмкость подшипника, это существенное преимущество.

Что означает «аварийная ситуация»

Каталог отмечает более высокую способность гибридных подшипников работать при аварийной ситуации и более длительный срок службы смазки по сравнению с обычными необслуживаемыми подшипниками.

Как выбрать между HC и HCN

• HC — радиальные шарикоподшипники d 15–70 мм: подходят для малых и средних двигателей, насосов и вентиляторов.
• HCN — цилиндрические роликоподшипники d 30–40 мм с коническим отверстием (K) и латунным сепаратором: для опор с повышенной радиальной нагрузкой.

Нужный вариант, класс точности и зазор подбирают инженеры FAG по запросу.

Как читать обозначение гибридного подшипника

Пример HC6214-M-P6-C3: HC — гибридное исполнение (керамические тела качения); 6214 — типоразмер радиального шарикоподшипника (d 70 мм, D 125 мм, B 24 мм); M — латунный сепаратор; P6 — повышенная точность; C3 — радиальный зазор. HCN1020-K-M1-SP: HCN — гибридный цилиндрический роликоподшипник; K — коническое отверстие; M1 — массивный латунный сепаратор; SP — класс точности. Для серийных типоразмеров из таблицы (например, HC6212-C4 или HCN1008-K-M1-SP) дополнительные обозначения уже включены в обозначение.

Сравнение двух гибридных типов

Порядок выбора гибридного подшипника

1. Определите диаметр вала и посадочный размер опоры (d, D, B).
2. Сравните радиальную нагрузку с динамической грузоподъёмностью Cr и с пределом нагрузки по усталостной прочности Cur.
3. Проверьте предельную частоту вращения nG и тепловую частоту: у гибридных подшипников она выше при низком трении.
4. Уточните класс точности и радиальный зазор (P6, SP, C3, C4).
5. Если диаметра нет в таблице, обратитесь за подбором: инженеры FAG подберут исполнение подшипника под условия применения.

Гибридный подшипник и преобразователь частоты

При постоянном и медленно меняющемся напряжении подшипник ведёт себя как омическое сопротивление, а при высокочастотном напряжении, которое создаёт преобразователь частоты, — как ёмкостное. Для лучшей изоляции омическое сопротивление должно быть максимальным, а электроёмкость — минимальной. Керамические тела качения дают именно такое сочетание, поэтому гибридные подшипники хорошо подходят для двигателей с частотным приводом.

Запрос

Для расчёта направьте на zapros@lovkie.ru обозначение подшипника двигателя и условия эксплуатации — подберём гибридный подшипник FAG и подготовим предложение. Поставка — ООО «Альпарк», цены по запросу.