Токоизолирующие подшипники FAG с керамическим покрытием J20: виды покрытий и выбор

Подшипники электродвигателей, тяговых приводов и генераторов выходят из строя не только от нагрузки и износа: через подшипник может проходить электрический ток, особенно при питании от преобразователя частоты. Следы — серые матовые полосы и «рифление» на дорожках качения, после чего растёт вибрация и подшипник разрушается. Надёжная защита — токоизолирующие подшипники FAG с керамическим покрытием J20. В статье — как работает покрытие, чем отличаются J20AA, J20B, J20A и J20C и какие подшипники выпускаются.

Откуда берётся ток в подшипнике

Каталог FAG выделяет два основных вида напряжения:

• индуцированное напряжение вдоль вала — цепь тока проходит через подшипник 1, корпус и подшипник 2. Причина — несимметричное распределение магнитного потока в двигателе, чаще у машин с малым числом пар полюсов. Достаточно изолировать один подшипник из двух;
• напряжение между валом и корпусом — токи через оба подшипника текут в одном направлении, причина — прежде всего синфазное напряжение преобразователя частоты. Обычно изолируют оба подшипника.

Что происходит с подшипником

На поверхностях качения появляются матовые серые следы и «рифление» — периодические канавки на дорожке. Под микроскопом видны микроплавления и грáты. Критерий опасности — плотность тока: ниже примерно 0,1 А/мм² рифлений не будет, при 1 А/мм² и выше повреждение очень вероятно. Электрический ток также окисляет и расщепляет базовое масло и присадки, смазка стареет раньше срока.

Как устроено керамическое покрытие

Изолирующий слой из оксида алюминия наносят плазменным напылением: между электродами создаётся дуга, ионизируется инертный газ, плазменная струя несёт порошок оксида алюминия, который плавится и ложится на наружное или внутреннее кольцо. После напыления поверхность герметизируют и шлифуют до нужного размера. Габариты соответствуют DIN 616 (ISO 15), поэтому токоизолирующие подшипники с покрытием взаимозаменяемы со стандартными.

Электрические свойства

Прочность на пробой — не менее 1000 В DC (J20AA, J20C) или 500 В DC (J20B); все покрытия проходят стопроцентный контроль. При комнатной температуре сопротивление постоянному току составляет 1…10 ГОм (в зависимости от размера), с ростом температуры оно снижается по экспоненте — примерно на 40–50 % каждые 10 K; при 60–80 °C — порядка нескольких МОм, и при напряжении до 1000 В ток через подшипник не превышает 1 мА. Электроёмкость подшипника с покрытием, как правило, 2…20 нФ, ёмкостное сопротивление при 50 Гц — 0,15…1,5 МОм.

Виды покрытий

J20A рекомендуется для подшипников с наружным диаметром свыше 500 мм. J20AA благодаря специальной герметизации сохраняет изолирующие свойства во влажной атмосфере; слой отличается высокой твёрдостью, износостойкостью и теплопроводностью. Покрытие J20C на внутреннем кольце рекомендуется при вращающемся наружном кольце.

Какие подшипники выпускаются

Радиальные шарикоподшипники FAG с покрытием выпускаются начиная с размерной серии 62 в открытом исполнении и с одно- или двусторонними встроенными уплотнениями (смазка на весь срок службы). Для особых случаев покрытие можно нанести на другие типы подшипников — по согласованию со специалистами FAG. В каталоге этого сайта представлены:

• шарикотокоизолирующие подшипники с покрытием d 60–180 мм — 25 типоразмеров;
• цилиндрические роликоподшипники NU, NJ, NUP d 60–140 мм — 15 типоразмеров;
• конические роликоподшипники d 89,945–254 мм — 17 типоразмеров.

Примеры из таблиц

Для цилиндрических роликоподшипников:

Примеры применения из каталога

1. Трёхфазный электродвигатель 375 кВт с питанием от преобразователя: со стороны вентилятора — токоизолированный шарикоподшипник 6316-J20AA-C3, со стороны привода — радиальный шарикоподшипник 6320-C3; смазка консистентная, предусмотрено повторное смазывание.
2. Опора буксового узла низкопольного моторного вагона: два конических роликоподшипника с покрытием J20B по схеме «О».
3. Тяговый электродвигатель 500 кВт: шарикоподшипник 6316-J20AA-C3 и цилиндрический роликоподшипник NU320-E-M1-J20AA-C4 с лабиринтными уплотнениями.

Как выбрать

• Определите вид напряжения: вал–корпус или индуцированное вдоль вала — от этого зависит, сколько подшипников нужно изолировать.
• Выберите покрытие по условиям: сухая среда — J20B или J20A, влажная — J20AA; вращающееся наружное кольцо — J20C.
• Проверьте посадочные поверхности: они должны быть цилиндрическими и без масляных канавок.
• Для небольших диаметров рассмотрите гибридные подшипники — они описаны в отдельной статье.

Типоразмеры конических подшипников

Конические роликотокоизолирующие подшипники с покрытием J20B и J20AA применяют в буксовых узлах и тяговых двигателях. В каталоге представлены 17 типоразмеров с диаметром отверстия 89.945–254 мм, в том числе сдвоенные по О-образной схеме с дистанционным кольцом между внутренними и наружными кольцами и подшипники с фланцем у наружного кольца:

Что проверить при заказе

• Для какого кольца нужно покрытие (наружного или внутреннего) — от этого зависит J20AA/J20B или J20C.
• Условия среды: влажность и температура окружающей среды.
• Размер подшипника и допустимый диапазон для выбранного покрытия.
• Класс радиального зазора (C3, C4, C5) и дополнительные обозначения — указываются в конце обозначения подшипника.

Обозначения токоизолирующих подшипников с покрытием

Покрытие записывается в обозначении подшипника: 6220-2RSR-J20AA-C3 — радиальный шарикотокоизолирующий подшипник с покрытием на наружном кольце, двусторонним уплотнением и радиальным зазором C3; NU214-E-M1-F1-J20B-C4 — цилиндрический роликотокоизолирующий подшипник с покрытием наружного кольца и радиальным зазором C4; 6330-J20C — шарикотокоизолирующий подшипник с покрытием отверстия внутреннего кольца. Обозначения собраны на сайте по этому правилу, а в справочнике расшифрованы основные суффиксы.

Запрос

Пришлите на zapros@lovkie.ru обозначение подшипника, который нужно защитить (например, 6316), тип привода и вид напряжения — подберём токоизолирующий подшипник FAG и подготовим предложение от ООО «Альпарк».