Для чего нужны подшипники в насосе

Решения в области применения подшипников для насосов

Внизу обычно устанавливается двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник или пара радиально-упорных шарикоподшипников. Это влияет на осевую и радиальную нагрузку, создаваемую рабочей жидкостью насоса. На подшипник воздействует большая нагрузка, в связи с чем крайне необходимо выбрать правильный подшипник, чтобы достичь максимального срока эксплуатации. Верхний подшипник — это, как правило, радиальный шарикоподшипник. Он воспринимает легкие радиальные нагрузки. Зазор СЗ обычно используется для того, чтобы компенсировать уменьшение зазора в связи с тепловыделением от электродвигателя.

Явление проскальзывания в верхних подшипниках

Теоретически верхние подшипники с малой нагрузкой должны иметь длительный срок эксплуатации. Тем не менее их ресурс часто значительно сокращается в связи с явлением проскальзывания. Комбинированное влияние небольшой радиальной нагрузки и свободной посадки в корпусе может приводить к проскальзыванию между наружным кольцом и корпусом. Проскальзывание — это явление, при котором между пригоночными поверхностями появляется скольжение. Проскальзывание приводит к полировке поверхности кольца подшипника, что иногда сопровождается задирами и износом.

Корректирующие действия

Одно из наиболее популярных корректирующих действий, к которым прибегают производители насосов, — это механическая обработка кольцевой канавки на внутреннем отверстии корпуса и установка О-образного кольца. О-образное кольцо предотвращает проскальзывание между наружным диаметром подшипника и корпусом.

Подшипники насоса. Что это такое и как их заменить в случае поломки.

Насос перекачивает жидкость. В насосе происходит вращение, благодаря наличию в нем подшипника. На насосы приходится очень большая нагрузка, поэтому комплектующие к нему должны иметь высокую прочность и износостойкость. Когда-то давно, в насосах использовали подшипники качения, но их характеристики слишком ограничены для такого мощного агрегата. Поэтому стали использовать подшипники качения для насосов, благодаря чему производительность насосов многократно увеличилась. Тем не менее, они не вечны и периодически их нужно заменять. Мы расскажем (и даже покажем), как это сделали мы:

1. Сделали вибродиагностику на подшипниковых узлах насоса и обнаружили профнепригодность подшипника. Посовещались и пришли к выводу, что подшипники нужно заменить. Открутили от фланцевого соединения подающую и нагнетающую части насоса. Сняли гибкие элементы со втулочно-пальцевой муфты.

2. Открутили крепежные болты насоса и демонтировали насос с рамы.

3. Демонтировали часть муфтового соединения с вала насоса. Далее открутили сняли нагнетающий фланец насоса. Перед нами рабочее колесо насоса. Демонтировали рабочее колесо с помощью направляющих болтов.

4. Выпрессовали вал с корпуса насоса и видим дефектный подшипник. Подшипник имеет прогрессирующую коррозию на всех элементах подшипника по причине попадания воды.

5. Очистили от коррозии вал и демонтировали подшипники с вала, проверили посадочные места на валу и корпусе, а также биение вала. Все показатели находятся в допуске.

6. Установили новые подшипники на вал с помощью индукционного нагревателя. Греем подшипники до 110°С. Потом вал с подшипниками монтируем в корпус насоса.

7. Смазали подшипники и торцевые крышки корпуса насоса.

8. Установили рабочее колесо, нагнетающий фланец и сальниковую набивку.

9. Транспортировали насос из мастерской на место эксплуатации. Далее установили насос на раму. Прикрутили основание насоса к раме и скрутили фланцевые соединения технологических трубопроводов с насосом.

10. Провели лазерную центровку муфтового соединения. Установили защитный кожух. Все, насос готов к запуску и регулировке сальниковой набивки.

Провели повторную вибродиагностику подшипниковых узлов насоса. Вибрация находиться в допустимых значениях.

Проводим повторную вибродиагностику подшипниковых узлов насоса. Вибрация находиться в допустимых значениях.

Причины выхода из строя подшипников в насосах

Срок службы подшипника определяется количеством часов, в течение которых наступает «усталость металла», количеством оборотов подшипника, наличием и количеством смазки. Компании, занимающиеся насосами, прогнозируют ритмичную и надежную работу подшипника в течение нескольких лет. Однако, когда подшипник находится под давлением при вращении вала, нагрузка передается с внутреннего кольца подшипника через элементы качения на внешнее кольцо. Каждый шар несет часть нагрузки, в конечном итоге это приводит к усталости всех металлических частей.

Когда насос работает с максимальной эффективностью, подшипник должен выдерживать следующую нагрузку:

• массу узла вращения в сборе,
• напряжение, возникшее в процессе подгонки подшипника к валу,
• любой предварительный натяг подшипника, обусловленный производителем.

В действительности, большинство подшипников становятся неисправными по следующим причинам:

• неправильный подбор подшипника к валу (несоблюдение допусков),
• отсутствие соосности между насосом и его ведущим шкивом,
• деформация валов,
• несбалансированность вращающихся элементов,
• термическое расширение вала,
• бесполезная попытка охладить подшипники, заливая в корпус подшипника воду из шланга или любую другую жидкость. Охлаждение внешней поверхности подшипника служит причиной высыхания смазки подшипника и ухудшения его рабочих свойств, увеличивает трение и создает дополнительную нагрузку на подшипник.
• кавитация,
• пульсация водяного потока,
• аксиальное давление,
• деформация корпуса подшипника,
• вибрации всех видов,
• большое расстояние между крыльчаткой и подшипником, что часто встречается в мешалках и миксерах,
• установка некачественного подшипника, что становится серьезной проблемой в связи с ростом производства поддельных подшипников.

Из-за перегрузки подшипник начинает нагреваться, а нагрев, в свою очередь, является другой частой причиной преждевременного выхода подшипника из строя. Уменьшение вязкости смазочных материалов в результате нагревания приводит к тому, что подшипник теряет способность нести нагрузку.

Ведущие производители подшипников утверждают, что срок службы масла в подшипнике полностью зависит от тепла. Незагрязненное масло не может высохнуть и его полезный срок службы будет около тридцати лет при тридцати градусах Цельсия (86F). Производственные компании продолжают говорить о том, что срок службы подшипниковой смазки уменьшается вдвое при повышении температуры масла на 10 градусов. Это значит, что регулирование температуры масла является решающим при любой попытке увеличить срок службы антифрикционных подшипников. Вероятно, главная причина преждевременного выхода подшипника из строя заключается в загрязнении смазывающей жидкости подшипника посторонними жидкостями и твердыми частицами. Всего лишь 0,002 % воды в смазке может сократить срок службы подшипника на 48 %. Наличие в смазке шести процентов воды может сократить срок службы на 83 %.

Есть несколько способов, использующихся насосными компаниями для того, чтобы вода и посторонние жидкости не попадали внутрь корпуса подшипника:

• маслоотражательное кольцо деформирует упаковку, или уплотнение делает отвод влаги от подшипника;
• сохранение масла в подшипнике горячим для предотвращения формирования конденсата вне подшипника;
• использование так называемых «закрытых» подшипников;
• пластичная смазка или манжетное уплотнение имеют срок службы около двух тысяч часов (84 дня по 24 часа), после этого подшипник начнет царапать дорогостоящий вал под манжетой, двойное манжетное уплотнение станет нарезать вал в двух местах;
• уплотнения с лабиринтной втулкой являются лучшими среди манжетных уплотнений, но они не всегда результативны.

Жидкость поступает в подшипник из различных источников:

• нарушение герметичности упаковки при транспортировке и хранении подшипника;
• при нарушении герметичности корпуса подшипника вода может попасть на подшипник из водяного шланга, которым могут мыть близлежащую территорию;
• влажный воздух попадает через кромку или уплотнение с лабиринтной втулкой, когда корпус подшипника охлаждается;
• уплотнение охлаждает сальник, из-за чего часто появляется пар, конденсат или утечка холодной воды, это происходит преимущественно в радиальных подшипниках.

Жидкость является причиной следующих проблем:

• точечная коррозия, коррозия дорожки качения подшипника и элементов качения, что увеличивает усталость металлических деталей;
• cвободный атомный водород, находящийся в воде, становится причиной водородной хрупкости в металле подшипника и ускоряет процесс старения металла;
• наличие воды и масляной эмульсии не обеспечивают хорошей смазочной пленки.

Твердые частицы попадают в смазку из следующих источников:

• при износе сепаратора, которая часто производится из латуни или неметаллических материалов;
• абразивные частицы отделяются от корпуса подшипника;
• зачастую твердые частицы уже находятся в загрязненном смазочном веществе или масле;
• твердые частицы попадают в систему в процессе сборки подшипника из-за недостатка чистоты в помещении, где происходит сборка;
• на поверхность уплотнения попадают частицы, находящиеся в воздухе;
• в подшипники проникают частицы отработанной смазки или уплотнительной манжеты.

Как не допустить попадания твердых частиц и посторонних жидкостей в корпус подшипника:

• уплотнения внутри корпуса с эпоксидным или любым другим подходящим материалом останавливают и предотвращают попадание твердых частиц, отделяющихся от металлического корпуса, при использовании некоторых современные чистящие вещества в состоянии полностью удалить защитное покрытие;
• установить расширение камеры вне корпуса подшипника так, чтобы позволить воздуху (приблизительно 16 унций или 475 мл. в типичном технологическом процессе работы насоса), увеличиваться в объеме при нагревании корпуса подшипника. Без этого расширения камеры давление в корпусе подшипника возрастет приблизительно на одну атмосферу. Это не является проблемой для механических уплотнений, но в течение длинных периодов остановки работы давление должно приходить в норму.
• производите очистку масла в корпусе подшипника при помощи обычной системы циркулирования и фильтрования масла, или же часто меняйте масло.

Когда Вам следует перейти от антифрикционных шарикоподшипников и роликоподшипников к гидродинамическим подшипникам в центробежных насосах?

• когда количество оборотов DN в минуту превышает 300 000;
• если стандартные подшипники не поддерживают (L10) срок службы в 25 000 часов в течение периода непрерывной эксплуатации или 16000 часов при максимальной осевой или радиальной нагрузке или номинальной скорости;
• если производительность насоса в лошадиных силах и скорость в оборотах в минуту составляет 2,7 миллиона или больше.

Если Вы примените вышеизложенные советы, Вам не придется менять подшипники так часто, как сейчас.

Причины выхода из строя подшипников в насосах

Перекачку жидкостей осуществляют с помощью насосов. В них происходит вращение, которое обеспечивают подшипники насоса. Вне зависимости от того, это насос местного водопровода, нефтяной скважины на удаленном месторождении или насос для едких реагентов на химическом заводе, везде требуется надежность и эффективность насосов и подшипников.

Подшипники насосов работают в тяжелых условиях, от них требуется долговечность и надежность. Их отличает повышенная точность и максимальная скорость вращения, низкий момент трения и, соответственно, малые потери на вращение. В большинстве случаев они оснащаются уплотнениями для защиты от проникновения жидкостей и твердых частиц внутрь подшипника.

Срок службы подшипника определяется количеством часов, в течение которых наступает «усталость металла», количеством оборотов подшипника, наличием и количеством смазки. Наша компания прогнозируют ритмичную и надежную работу подшипника в течение нескольких лет. Однако, когда подшипник находится под давлением при вращении вала, нагрузка передается с внутреннего кольца подшипника через элементы качения на внешнее кольцо. Каждый шар несет часть нагрузки, в конечном итоге это приводит к усталости всех металлических частей.

Когда насос работает с максимальной эффективностью, подшипник должен выдерживать следующую нагрузку:
— массу узла вращения в сборе,
— напряжение, возникшее в процессе подгонки подшипника к валу,
— любой предварительный натяг подшипника, обусловленный производителем.

Причины выхода из строя подшипника

В действительности, большинство подшипников становятся неисправными по следующим причинам:
— неправильный подбор подшипника к валу (несоблюдение допусков),
— отсутствие соосности между насосом и его ведущим шкивом,
— деформация валов,
— несбалансированность вращающихся элементов,
— термическое расширение вала,
— бесполезная попытка охладить подшипники, заливая в корпус подшипника воду из шланга или любую другую жидкость. Охлаждение внешней поверхности подшипника служит причиной высыхания смазки подшипника и ухудшения его рабочих свойств, увеличивает трение и создает дополнительную нагрузку на подшипник.
— кавитация,
— пульсация водяного потока,
— аксиальное давление,
— деформация корпуса подшипника,
— вибрации всех видов,
— большое расстояние между крыльчаткой и подшипником, что часто встречается в мешалках и миксерах,
— установка некачественного подшипника, что становится серьезной проблемой в связи с ростом производства поддельных подшипников.

Из-за перегрузки подшипник начинает нагреваться, а нагрев, в свою очередь, является другой частой причиной преждевременного выхода подшипника из строя. Уменьшение вязкости смазочных материалов в результате нагревания приводит к тому, что подшипник теряет способность нести нагрузку.

Ведущие производители подшипников утверждают, что срок службы масла в подшипнике полностью зависит от тепла. Незагрязненное масло не может высохнуть и его полезный срок службы будет около тридцати лет при тридцати градусах Цельсия (86F). Производственные компании продолжают говорить о том, что срок службы подшипниковой смазки уменьшается вдвое при повышении температуры масла на 10 градусов. Это значит, что регулирование температуры масла является решающим при любой попытке увеличить срок службы антифрикционных подшипников. Вероятно, главная причина преждевременного выхода подшипника из строя заключается в загрязнении смазывающей жидкости подшипника посторонними жидкостями и твердыми частицами. Всего лишь 0,002 % воды в смазке может сократить срок службы подшипника на 48 %. Наличие в смазке шести процентов воды может сократить срок службы на 83 %.

Есть несколько способов для того, чтобы вода и посторонние жидкости не попадали внутрь корпуса подшипника:
— маслоотражательное кольцо деформирует упаковку, или уплотнение делает отвод влаги от подшипника;
— сохранение масла в подшипнике горячим для предотвращения формирования конденсата вне подшипника;
— использование так называемых «закрытых» подшипников;
— пластичная смазка или манжетное уплотнение имеют срок службы около двух тысяч часов (84 дня по 24 часа), после этого подшипник начнет царапать дорогостоящий вал под манжетой, двойное манжетное уплотнение станет нарезать вал в двух местах;
— уплотнения с лабиринтной втулкой являются лучшими среди манжетных уплотнений, но они не всегда результативны.

Жидкость поступает в подшипник из различных источников:
— нарушение герметичности упаковки при транспортировке и хранении подшипника;
— при нарушении герметичности корпуса подшипника вода может попасть на подшипник из водяного шланга, которым могут мыть близлежащую территорию;
— влажный воздух попадает через кромку или уплотнение с лабиринтной втулкой, когда корпус подшипника охлаждается;
— уплотнение охлаждает сальник, из-за чего часто появляется пар, конденсат или утечка холодной воды, это происходит преимущественно в радиальных подшипниках.

Жидкость является причиной следующих проблем:
— точечная коррозия, коррозия дорожки качения подшипника и элементов качения, что увеличивает усталость металлических деталей;
— cвободный атомный водород, находящийся в воде, становится причиной водородной хрупкости в металле подшипника и ускоряет процесс старения металла;
— аличие воды и масляной эмульсии не обеспечивают хорошей смазочной пленки.

Твердые частицы попадают в смазку из следующих источников:
— при износе сепаратора, которая часто производится из латуни или неметаллических материалов;
— абразивные частицы отделяются от корпуса подшипника;
— зачастую твердые частицы уже находятся в загрязненном смазочном веществе или масле;
— твердые частицы попадают в систему в процессе сборки подшипника из-за недостатка чистоты в помещении, где происходит сборка;
— на поверхность уплотнения попадают частицы, находящиеся в воздухе;
— в подшипники проникают частицы отработанной смазки или уплотнительной манжеты.

Как не допустить попадания твердых частиц и посторонних жидкостей в корпус подшипника:
— уплотнения внутри корпуса с эпоксидным или любым другим подходящим материалом останавливают и предотвращают попадание твердых частиц, отделяющихся от металлического корпуса, при использовании некоторых современные чистящие вещества в состоянии полностью удалить защитное покрытие;
— установить расширение камеры вне корпуса подшипника так, чтобы позволить воздуху (приблизительно 16 унций или 475 мл. в типичном технологическом процессе работы насоса), увеличиваться в объеме при нагревании корпуса подшипника. Без этого расширения камеры давление в корпусе подшипника возрастет приблизительно на одну атмосферу. Это не является проблемой для механических уплотнений, но в течение длинных периодов остановки работы давление должно приходить в норму.
— производите очистку масла в корпусе подшипника при помощи обычной системы циркулирования и фильтрования масла, или же часто меняйте масло.

Если Вы примените вышеизложенные советы, Вам не придется менять подшипники так часто, как сейчас.