Какой сепаратор лучше стальной или латунный

Обновлено: 08.01.2025

Важнейшая часть подшипника качения, сепаратор, предназначена для удержания роликов и шариков на заданном расстоянии в процессе всего времени действия, независимо от нагрузки и температуры. Сепараторы испытывают значительные радиальные и тангенциальные механические нагрузки, воздействие силы трения и влияние химических компонентов смазок и охлаждающих реагентов. Для разных подшипников, предназначенных для использования в различных условиях, материалы сепараторов подбираются соответственно требуемым характеристикам.

Современная промышленность производит сотни наименований подшипников, отличающихся по размеру, механической стойкости, скоростным режимам работы. Но число видов сепараторов, использующихся в конструкциях, довольно ограничено. Обычно это:

штампованные;
литые;
механически обработанные;
сборные;
осевые.

Большее разнообразие наблюдается в вопросе выбора материалов, из которых изготовляются сепараторы. Чаще всего — это сталь и латунь, но немалый процент изделий составляют полимерные, бронзовые и чугунные разделители тел качения.

Материалы для производства сепараторов

Один из самых распространенных материалов, использующихся при производстве подшипников практически всех типоразмеров — сталь. Чаще всего — это горячекатаный лист низкоуглеродистого сплава стандарта EN 10111:1998. Металл дополнительно шлифуется и подвергается определенной механической обработке после штамповки с целью снижения сил трения и улучшения балансировки. Для разделителей, рассчитанных на дополнительную обработку, используется марка стали S355GT(St52) или улучшенные ее аналоги.

Латунь

Второй по распространению материалом, использующийся всеми производителями сепараторов, — латунь. Металл применяется для производства двух видов изделий — штампованных из листа марки EN 1652:1997 и механически обработанных. Первые используются, преимущественно, в подшипниках небольших и малых размеров, работающих в обычной, неагрессивной среде.

Для больших подшипников, компрессорного оборудования, контактирующего с аммиаком и другими агрессивными газами и жидкостями, применяются механически обработанные латунные сепараторы. Производятся они из металла марки CW612N, отличаются высокой сопротивляемостью коррозии, не вступают в реакцию со смазками всех типов и техническими растворителями, которыми промывают подшипники. Ограничение применения латунных сепараторов — рабочая температура 250 °С.

Полиамид 6,6

Нишу самого распространенного синтетического материала для производства сепараторов подшипников качения занял полиамид 6,6. Это достаточно легкий в обработке термопласт, отличающийся стойкостью к углеводородам, на базе которых производится большинство смазок. Также полимер не вступает в реакцию с большинством растворителей и моющих средств. Но применение подшипников с сепараторами из полиамида 6,6 ограничено машинами и механизмами, работающими в сухой и умеренно влажной среде. Материал впитывает влагу, что может отрицательно сказаться на его ресурсе.

В чистом виде полиамид 66 для создания сепараторов используется сравнительно редко. Чаще его усиливают стекловолокном, улучшающим механическую прочность, повышающим стойкость к растрескиванию, но ничуть не повышающим коэффициента трения. Ресурс стеклонаполненных сепараторов из полиамида заявляется до 10 000 часов работы, что вполне соответствует реалиям.

Полиамид 4,6

Этот полимер — один из группы полиамидов, которые отличаются между собой не только количеством атомов углерода, но и многими важными физико-химическими свойствами. Несколько менее прочный, чем полиамид 66, полимер, характеризуется более высокой устойчивостью к нагреванию. Армированный стекловолокном он может работать при температурах на 15 °С выше, чем полимер модификации 6,6. Но используется полиамид 4,6 обычно в радиальных и прецизионных подшипниках небольшого и среднего размера. Во многих случаях, особенно при использовании кальциевых и натриевых смазок, верхний температурный предел полиамида ограничен только термостойкостью смазки.

Полиэфирэфиркетон (РЕЕК)

Еще один распространенный полимер для изготовления сепараторов шариковых и роликовых подшипников — РЕЕК (ПЭЭК). Это один из самых устойчивых термопластов, отлично выдерживающих контакты с горячим водяным паром, смазками, не боящийся ультрафиолета, рентгеновского излучения и высокой температуры. Сепараторы из РЕЕК обычно армируются стекловолокном или углеводородными нитями и обладают высокой механической прочностью.

Используются сепараторы из полиэфиркетона во всех типах роликовых и шариковых подшипниках, работающих при обычных и повышенных скоростях вращения. Низкий коэффициент силы трения со сталью определяет минимальные тепловые потери в процессе работы. Для сепараторов допускается нагревание до 250 °С, но обычной рабочей температурой считается диапазон с верхним пределом в 150 °С. Особенно это касается высокооборотных подшипников — при больших температурах возможно размягчение материала и нарушение в работе сепаратора.

Текстолит

Фенолформальдегидный пластик — недорогой массовый материал, использующийся в различных отраслях машиностроения. Нашел он свое применение и при производстве подшипников качения, в качестве сырья для сепараторов. Для изготовления разделителей используется армированный тканью вид текстолита, как один из наиболее прочных, но несложных в обработке.

Главные преимущества — стойкость к высоким механическим нагрузкам и небольшой вес. Благодаря этим качествам, текстолит применяется в большинстве стандартных подшипников опорно-радиального типа, работающим в нормальных температурных условиях (до 120 °С). Одно из полезных свойств текстолита — способность к впитыванию масла. Сепаратор всегда находится в комфортных условиях в зоне контакта с телами качения и очень мало подвержен износу.

Менее распространенные материалы для сепараторов

Многие виды специальных и некоторые модификации стандартных подшипников комплектуются сепараторами из материалов, более соответствующих условиям эксплуатации, чем названные выше. В большинстве случаев — это полимеры различных видов, армированные или чистые. Иногда используются металлические сплавы различного вида (специальный чугун, бронза), часть из которых принадлежит к малораспространенным.

Уплотнители

Долговечность работы сепаратора и подшипника в целом зависит от его целостности, соответствия силы трения расчетным показателям и стабильной смазки трущихся поверхностей. Во многом это зависит от герметичности подшипника, которая достигается установкой специальных уплотнителей. Как и сепараторы, они изготавливаются из материалов с определенными характеристиками, позволяющих подшипнику выработать расчетный ресурс.

В подавляющем большинстве подшипников в качестве материалов уплотнителей используются различные эластомеры, как наиболее приемлемые по цене и обладающие необходимой стойкостью к внешним воздействиям. Чаще всего — это разновидности бутадиенакрилнитрильного каучука (NBR) — синтетического материала, созданного на базе сополимеров акрила и бутадиена.

Уплотнители из полимера отлично выдерживают работу в условиях контакта с:

водой;
минеральными маслами;
растворителями;
ГСМ.

Отличаются каучуки умеренной термостойкостью — верхний предел достигает 120 °С, но большинство производителей рекомендуют не выходить из диапазона от-40 до +100 °С.

Каучук HNBR — гидрированный бутадиеновый отличается более высокой сопротивляемостью к воздействию высоких температур и может работать в диапазоне -40… +150 °С. Он также активно противостоит действию горячей воды, масляных смесей, агрессивных окислителей и газов. Наряду с более высокой износостойкостью, эти свойства увеличивают ресурс подшипников и расширяют сферу их применения.

Фторкаучук

Материалы FPM представляют собой синтетические каучуки с примесью фтора. Это очень устойчивые к высоким температурам и агрессивным средам вещества, способные без критического затвердевания и старения выдержать температуры до 200 °С и их поднятие даже до 300 °С. Эксплуатация при более высоких температурах запрещена — возможно выделение ядовитых паров, несущих опасность для человека и окружающей среды.

Каучуки FPM без ограничений используются в условиях контакта с маслами, топливом, гидравлическими жидкостями, алифатными соединениями, водой. Но нежелательно использовать подшипники, оборудованные фторкаучуковыми деталями, в средах, где возможно присутствие кетонов, фторводорода и простых эфиров. Это необходимо учитывать при замене подшипников нефтегазового, лабораторного и химического оборудования.

Фторкаучук, который нагревался до температур выше 300 градусов, например, при демонтаже или в аварийной ситуации, представляет опасность даже после остывания. Работать с ним необходимо в перчатках и респираторе. Но эксплуатируемые в допустимом температурном диапазоне уплотнения подшипников никакой опасности не представляют и допускаются к применению во промышленных и бытовых механизмах без ограничений.

Полиуретан

Активно использующийся материал для изготовления уплотнителей для подшипников, работающих в нормальных условиях по температуре и химическому составу окружающей среды. Полиуретан (AU) обладает достаточно высокой износоустойчивостью, чтобы выдерживать работу как низкооборотных, так и высокооборотных подшипников с шариковыми или роликовыми телами качения.

Уплотнитель отлично защищает систему от масел, воды, нейтральных химических жидкостей. Но растворители (полярные), кислоты и алкалоидные соединения могут разрушить материал или значительно снизить его ресурс.

Обычно ограничения по применению указываются на упаковке подшипников. Необходимо обращать внимание не только на размеры и количество допустимых оборотов вала, для которого предназначен подшипник, но и на материал сепаратора и уплотнения. Несоблюдение этих требований может привести к поломке не только узла вращения или качания, но и всей машины.

Сепараторы подшипников качения.

Сепаратор подшипников качения предназначен для удержания тела качения: шариков либо роликов, на расстоянии друг от друга во время их вращения в подшипнике. “Это своего рода сцепка между вагонами в поезде, что бы один вагон не столкнулся с другим во время ускорения или торможения. Сепараторы бывают различных видов в зависимости от типа подшипника, его назначения и нагрузок которые он будет испытывать и цены.

Стальные и латунные сепараторы (штампованные).

Штампованный стальной сепаратор, это сепаратор который наиболее часто используется и его можно встретить в большинстве стандартных подшипников. Стоимость изготовления и универсальность – главные причины его популярности.

Температура работы подшипника со стальным сепаратором:

для стальных сепараторов до 300 градусов по Цельсию;
для латунных сепараторов до 250 градусов по Цельсию

Смазка штампованных стальных и латунных сепараторов

Из-за трения металла о металл подшипник требует правильного и адекватного смазывания. Возможны неисправности подшипника из-за недостатка смазки. Если подшипник уже закрыт защитными шайбами, то завод производитель обязательно должен положить смазку.

Ударопрочность и вибростойкость штампованных стальных и латунных сепараторов, нарушение соосности.

Подшипники обладают достаточно небольшой ударопрочностью и стойкостью из-за особенностей конструкции штампованного сепаратора и возможности его разбалансировки.

При нарушении сосности между валом и корпусом существует большой риск повреждения штампованного сепаратора и как следствие самого подшипника.

Предельная скорость вращения штампованных стальных и латунных сепараторов

Подшипники со штампованными сепараторами бывают как обычные так и высокоскоростные. В данном случае на скорость влияет точность изготовления подшипника.

Кованые латунные сепараторы (прошедшие механическую обработку)

Кованый латунный сепаратор, это сепаратор, изготовленный в процессе литья и прошедший механическую обработку. Характеризуется не только высокой прочностью, но и ценой изготовления.

Температура работы подшипника с кованным латунным сепаратором.

Латунь как металл ограничивает свое использование 250 градусами по Цельсию.

Смазка подшипника с кованным латунным сепаратором.

Низкий коэффициент трения между металлом и латунью позволяет кратковременное использование подшипника в условиях недостаточности смазывания. Но все же мы рекомендуем всегда проверять достаточность смазки.

Ударопрочность и вибростойкость кованных латунных сепараторов, нарушение соосности.

Отличная вибростойкость данного сепаратора позволяет использование подшипника в вибрационных и ударных средах. Именно эти сепараторы использует, например, Минский подшипниковый завод при производстве вибростойких подшипников. Конечно, цена такого подшипника существенно дороже. Тем не менее, не рекомендуется нарушение соостности валов при их использовании.

Предельная скорость вращения кованных латунных сепараторов

Материал сепаратора позволяет подшипнику работать на предельных скоростях вращения и немногочисленно их увеличивает. При этом подшипник может воспринимать резкие торможения или ускорения без нарушения его функционирования.

Полимерные (полиамидные) сепараторы подшипников

Это сепараторы полученные методом литья из полиамида который также может быть армирован стекловолокном с целью повышения жесткости. Данные сепараторы все более часто можно встретить и на стандартных подшипниках вместо штампованного стального. Например: KOYO (в небольшого диаметра радиальных подшипниках), SNR и VPZ в конических роликовых подшипниках.

Температура работы полимерных сепараторов подшипника.

Меньше чем у стальных сепараторов и составляет до 120 градусов по Цельсию (кратковременно до 150 градусов предельная). Таким образом, для среднестатистического подшипника этих величин вполне должно хватить для нормальной работы.

Смазка полимерных сепараторов подшипника.

Из-за низкого коэффициента трения металла и полимеров, допускается работа подшипника в условиях недостаточности смазки.

Ударопрочность и вибростойкость полимерных сепараторов, нарушение соосности.

Подшипники из полимерных материалов способны лучше переносить удары и вибрации вызванные работой механизма. Это связано прежде всего с эластичностью и малым весом материала сепаратора. По той же причине у подшипника ниже восприимчивость к нарушению сносности вала. Эластичность материала не дает сепаратору лопнуть или деформироваться.

Предельная скорость вращения полимерных (полиамидных) сепараторов

Полиамидный сепаратор не влияет на скорость вращения подшипника. Поэтому они бывают как обычные так и высокоскоростные.

Текстолитовые сепараторы подшипников

Это сепараторы которые изготовлены на основе фенолформальдегидного пластика. Такой сепаратор изготавливается путем литья а потом проходит механическую обработку. Такие сепараторы не раскалываются и не стираются. Характеризуется высокой ценой, которая отражается на общей стоимости подшипника.

Температура работы подшипника с текстолитовым сепаратором.

Температура работы ограничена 110 градусами по Цельсию. Это связано, прежде всего, с тем, что при нагревании текстолит выделяет вредные формальдегиды.

Смазка текстолитовых сепараторов подшипника.

Обладает высокими антифрикционными свойствами за счет низкого коэффициента трения. Поэтому может кратковременно работать в условиях недостаточности смазывания.

Ударопрочность и вибростойкость, нарушение соосности текстолитового сепаратора.

Подшипник из текстолита хорошо переносят вибрации и удары. Сепаратор обладает малой инерцией, прочный. В тоже время не рекомендуются деформации связанные с нарушением соосности вала.

Предельная скорость вращения текстолитового сепаратора.

Обладает замечательными показателями увеличения предельных скоростей вращения подшипника. За счет своих свойств данный сепаратор часто устанавливают на прецизионные (высокоточные) и высокоскоростные подшипники. За счет низкой инерции сепаратор хорошо переносит резкие ускорения и торможения подшипника.

Сепараторы подшипников качения

Наиболее распространенные в технике подшипники качения работают в широком диапазоне температур, скоростей и нагрузок. Все составные части сложной системы должны работать синхронно и обладать достаточным запасом прочности. В конструкции нет главных и второстепенных частей — обойма, ролики, шарики, сепараторы для подшипников изготовляются из самых высококачественных материалов. Если кольца и тела качения изготовляются преимущественно из сталей, то сепараторы могут быть как металлическими, так и полимерными.

Назначение сепараторов

Легкость вращения подшипников качения определяется наличием тел качения — шариков или различного вида роликов, которые находятся между внешним и внутренним кольцами обоймы и катятся по их поверхностям. Сила трения качения значительно ниже, чем скольжения, поэтому подшипники этого вида очень распространены. Они работают под разными нагрузками — осевыми, диагональными, радиальными, комбинированными. Порой действующие на подшипник силы близки к разрушающим для данного материала.

Гарантировать работоспособность подшипника при разных нагрузках позволяют специальные вставки между обоймами — сепараторы. Они представляют собой кольцевые конструкции с гнездами, удерживающие тела качения на одинаковом расстоянии друг от друга и не позволяющие роликам и шарикам выпасть из обоймы.

Также сепараторы выполняют следующие функции:

задают направление движения тел качения в нагруженной и ненагруженной зонах;
предотвращают проскальзывания;
снижают шумность работы подшипника;
увеличивают скорость отвода тепла из системы.

Сепараторы не принадлежат к деталям подшипника, испытывающим самые большие нагрузки, но при этом подвергаются различным воздействиям. На них действуют силы трения со стороны шариков и роликов, значительные моменты инерции, высокая температура, агрессивные компоненты смазок, охлаждающих жидкостей и внешней среды.

К материалам изготовления сепараторов выдвигаются не менее суровые требования, чем к другим деталям. Это обусловлено тем, что, при целостности тел качения и колец, с поврежденным сепаратором подшипник работать не будет. Износ разделителей или деформация детали приведет к сближению тел качения, разбалансировке их движения и разрушению подшипника. В спецификациях всех подшипников указаны и характеристики сепараторов, если не обратить на них внимание, то можно приобрести подходящий по размеру, но непригодный для использования в конкретных условиях подшипник.

Виды сепараторов для подшипников

В стандартных подшипниках используется довольно ограниченное число типов сепараторов. Это:

штампованные;
массивные;
с осями.

В свою очередь, они разделены на несколько десятков разновидностей. Например, самые распространенные штампованные производятся в составном, клепаном, оконном, защелкивающимся и других видах. Устанавливается сепаратор в зависимости от назначения подшипника и условий его эксплуатации.

Штампованные сепараторы

Материалом изготовления штампованных сепараторов служат разные марки стали и латуни. Основные преимущества этого вида разделительных колец — легкость, небольшой размер, низкий коэффициент линейного расширения. Такие сепараторы не подвержены коррозии, отлично пропускают внутрь подшипника смазывающие вещества. Важной характеристикой служит также небольшой момент инерции, что очень востребовано в системах, работающих с высокими скоростями вращения в изменяющихся динамических режимах.

Массивные сепараторы

Еще бывают цельные механически обработанные сепараторы из текстолита.

Массивные — применяются в подшипниках, работающих под высокими нагрузками. Материалы изготовления — сталь, латунь, текстолит, различные полимеры. По конструкции они бывают составными, литыми, цельными с механической обработкой, защелкивающимися, гребенчатыми, оконного типа. Каждый из видов массивных сепараторов имеет свои преимущества — полимерные отлично выдерживают недостаточное количество смазки, обладают небольшой собственной инерцией, стальные очень прочные… У каждого материала есть своя специфика. Общая черта всех таких деталей — способность работать при высокой скорости и разнонаправленных нагрузках.

Сепараторы с осями

Сепараторы с осями используются только в паре с роликами полого типа в одно или многорядных подшипниках большого размера. Они обеспечивают синхронность работы всей системы, состоящей из большого количества тел качения. В процентном отношении к общей массе подшипника, осевые — самые легкие из всех типов разделителей.

Сепараторы подшипников качения.

Сепаратор - это составная часть подшипника качения, удерживающая тела качения на определенном расстоянии друг от друга.

Основное назначение: Сохранение тел качения на определенном расстоянии друг от друга с целью равномерного распределения нагрузки между ними, уменьшения трения и тепловыделения. Сепаратор удерживает тела качения от выпадания для разборных подшипников, переводит тела качения в ненагруженную зону при работе.

Маркировка материала сепаратора в обозначении подшипника.

Материал	обозначение	цифры указывают на последующие исполнения
Сталь	не пишется
Бронза	Б	Б, Б1 . - сепаратор из безоловянистой бронзы;
Легкие сплавы	Д	Д, Д1. - сепаратор из алюминиевого сплава;
Пластические материалы (текстолит, полимер)	Е	Е,Е1 - сепаратор из текстолита, Е5 - сепаратор из стеклонаполненного полиамида
Латунь	Л	Л, Л1. - сепаратор из латуни;
Черные металлы (чугун)	Г	Г, Г1. - сепаратор из черных металлов;

Основные технологии изготовления сепаратора из разных материалов.

Штамповка
Механическая обработка
Литье под давлением
Упрочение поверхности сепаратора

Сравнительная таблица параметров и условий работы сепараторов подшипников из разных материалов.

Штампованные стальные и латунные сепараторы	Механически обработанные (кованные) латунные сепараторы	Литые (полимерные) сепараторы	Механически обработанные сепараторы из текстолита.
Предельная скорость вращения	Не влияют на скорость вращения подшипников	Позволяют увеличить предельные скорости вращения подшипников	Не влияют на скорость вращения подшипников	Применение сепараторов центрируемых по обойме подшипников позволяет увеличить предельные скорости вращения подшипников
Рабочая температура	Не ограничена	Не ограничена	Рабочая температура при постоянной работе не должна привышать 120°С, кратковременно - до 150°С.	Постоянная рабочая температура до 110°С
Смазка	Трение пары "металл-металл" требует адекватного смазывания.	Низкий коэффициент трения пары "латунь-металл"	Обладают низким коэффициентом трения, обеспечивают хорошую производительность в условиях недостаточного смазывания	Обладают низким коэффициентом трения, что обеспечивает хорошие антифрикционные свойства
Вибростойкость	Ограниченная из-за небольшой механической сопротивляемости, особенности установки, потенциальному дисбалансу	Хорошая вибростойкость, обеспечивают идеальный контроль положения вращающихся тел качения даже в присутствии неравномерных динамических нагрузок	Хорошая производительность из-за малого веса, эластичности материала	Хорошая производительность подшипников в условиях вибраций с сепаратором центрируемый по обойме подшипника. Обладают малой инерцией, хорошим динамический балансом
Мгновенное ускорение и торможение	Риск повреждения сепаратора	Обладают высокой механической сопротивляемостью к граничным условиям работы, однако имеют высокую инертность и малую податливость материала	Хорошая производительность при граничных условиях работы из-за малого веса, эластичности материала	Хорошая производительность из-за малой инерции, хорошей механической сопротивляемости к граничным условиям работы
Несоосность между валом и корпусом	Риск повреждения сепаратора	Не рекомендуется к применению	Хорошая производительность из-за эластичности материала	Не рекомендуется к применению
Примечание	Являются стандартными в изготовлении основных типов подшипников. Характеризуется сравнительно высокой прочностью и малой массой.	Штампованные латунные сепараторы применяются в некоторых малых и средних подшипниках. Cепараторы имеют высокую стоимость.	Такие сепараторы могут заменять стальные в подшипниках разных типов, работающих в нормальных условиях.	Cепараторы имеют высокую стоимость. Обычно применяется с высокоскоростными или высокопрецизионными подшипниками

Штампованные стальные и латунные сепараторы	Механически обработанные (кованные) латунные сепараторы	Литые (полимерные) сепараторы	Механически обработанные сепараторы из текстолита.

Сравнительные общие характеристики сепараторов из стали, латуни, полиамида, текстолита.

Стальной сепаратор.

Штампованные сепараторы из стального листа являются стандартными для многих радиальных шарикоподшипников, сферических роликоподшипников, сферических двухрядных шарикоподшипников и большей части конических роликоподшипников. Характеризуется сравнительно высокой прочностью и малой массой.

Латунные сепараторы.

Штампованные латунные сепараторы применяются в некоторых малых и средних подшипниках. Большинство латунных сепараторов являются массивными, изготавливаемые способом механической обработки из литых или кованных материалов. Латунные сепараторы не должны эксплуатироваться при температурах более 300оC. Не взаимодействует с большинством применяемых смазок . Не рекомендуется использовать составы для промывки и охлаждения, т.к они вызывают контактную коррозию.

Сепаратор из полиамида.

Подшипники некоторых типов (конструктивных разновидностей), такие как радиальные двухрядные шариковые, самоустанавливающиеся шарикоподшипники, радиально-упорные шарикоподшипники, роликоподшипники с цилиндрическими роликами, подшипники малого и среднего размера, комплектуются сепараторами из стеклонаполненного полиамида. Полиамид характеризуется сочетанием прочности и эластичности. Низкий коэффициент трения по поверхности смазанной стали означает наличие небольших сил трения, и следовательно, незначительного тепловыделения и износа поверхностей подшипника сепаратором. Достаточно низкий удельный вес материала предопределяет невысокую инерцию сепаратора. Благодаря этим свойствам подшипник с сепаратором из полиамида может длительное время работать при недостатке смазки без заеданий и вторичных изменений. Рабочая температура не превышает 120оС. Допускается кратковременная работа подшипника при температуре на 20оС выше установленной. При установлении температурного режима смазочные материалы не оказывают влияния на сепаратор. Аналогично - органические растворители могут использываться для промывки подшипников, не изменяя свойств сепаратора.

Сепаратор из текстолита.

Текстолит, изготовленный на основе хлопчатобумажной ткани, пропитанной фенолоформальдегидной смолой. Cепараторы имеют высокую стоимость. Обычно применяется с высокооборотистыми и высокоточными подшипниками. Отличительной особенностью текстолита является повышенное сопротивление раскалыванию и истиранию.

Читайте также: