Зачем нужен сепаратор в подшипнике

Сепаратор — конструктивный элемент, присутствующий практически во всех подшипниках качения (за исключением бессепараторных). Количество сепараторов в подшипнике определяется числом комплектов тел качения и конструктивными особенностями узла. Хотя сепаратор не воспринимает рабочую нагрузку непосредственно, именно его конструкция и материал во многом определяют ресурс, шумность и надёжность всего подшипника.

Основные функции сепаратора

Сепаратор в подшипнике одновременно выполняет четыре ключевые задачи:

• Разделение тел качения. Сепаратор не даёт шарикам или роликам касаться друг друга. Без этого соседние тела качения вращались бы в противоположных направлениях, создавая интенсивное трение. Разделение снижает момент трения и тепловыделение внутри подшипника.
• Равномерное распределение тел качения. Сепаратор удерживает тела качения на одинаковом угловом расстоянии по всей окружности дорожки. Это обеспечивает оптимальное распределение нагрузки на кольца и бесшумную работу подшипника.
• Направление тел качения в ненагруженной зоне. В той части подшипника, где нагрузка минимальна, тела качения склонны к проскальзыванию. Сепаратор направляет их по правильной траектории, улучшая условия качения и предотвращая проскальзывание.
• Удержание тел качения при монтаже и демонтаже. При снятии одного из колец разъёмного подшипника сепаратор не позволяет телам качения рассыпаться, что существенно упрощает работу с узлом.

В процессе работы сепараторы подвергаются воздействию сил трения, растяжения и инерции. Их характеристики могут ухудшаться под влиянием высоких температур и химических веществ — некоторых смазочных материалов и присадок к ним, продуктов старения смазки, органических растворителей и охлаждающих жидкостей. Поэтому как конструкция, так и материал сепаратора имеют принципиальное значение при выборе подшипника для конкретного оборудования.

Типы сепараторов

По производственному процессу и группе материалов сепараторы делятся на три основные категории.

1. Металлические штампованные сепараторы

Как правило, изготавливаются из листовой стали, реже — из листовой латуни методом холодной штамповки. Отличаются малым весом и обеспечивают достаточное свободное пространство внутри подшипника для оптимальной работы смазочного материала.

В зависимости от типа подшипника выпускаются в четырёх исполнениях:

• Составной — две отдельные половины, устанавливаемые с двух сторон тел качения.
• Клёпаный — две штампованные половины, соединённые заклёпками; классическая и наиболее распространённая конструкция.
• Защёлкивающийся — половины фиксируются защёлочным соединением без дополнительного крепежа.
• Оконного типа — единое кольцо с прямоугольными или овальными карманами («окнами») для тел качения.

2. Механически обработанные металлические сепараторы

Изготавливаются из цельной заготовки — латуни, стали или лёгких сплавов — путём токарной и фрезерной обработки. Отличаются высокой точностью и жёсткостью. Как правило, допускают более высокие частоты вращения и применяются в случаях, когда на сепаратор действуют не только вращательные, но и иные силы (осевые, ударные, вибрационные).

Выпускаются в следующих конструктивных исполнениях:

• Составной клёпаный — две механически обработанные половины, соединённые заклёпками.
• Составной с интегрированными заклёпками — заклёпки формируются непосредственно в материале сепаратора при обработке.
• Цельный оконного типа — единая деталь с карманами для тел качения; максимальная жёсткость конструкции.
• Гребенчатый — кольцо с равномерно расположенными зубьями-перемычками; применяется преимущественно в роликоподшипниках.

3. Полимерные сепараторы

Изготавливаются методом литья под давлением. Полимерные сепараторы сочетают в себе оптимальную прочность и упругость. Хорошие характеристики скольжения полимера по смазанным стальным поверхностям и высокое качество контактных поверхностей обеспечивают низкое трение — и как следствие, минимальное тепловыделение и износ. Малая плотность материала означает незначительные силы инерции при вращении.

Важное преимущество полимерных сепараторов — устойчивая работа в условиях недостаточного смазывания: подшипник способен длительное время функционировать без заклинивания и без разрушения сепаратора.

Доступные конструкции:

• Оконного типа — цельный полимерный сепаратор с карманами для тел качения.
• Защёлкивающийся — состоит из двух частей, фиксируемых без дополнительного крепежа.

Отдельно выпускаются армированные тканью сепараторы из текстолита — исключительно для прецизионных подшипников с особыми требованиями к точности и стойкости.

Способы центрирования сепараторов

Металлические штампованные сепараторы, как правило, центрируются по телам качения. Для механически обработанных металлических и полимерных сепараторов предусмотрено три способа радиального центрирования:

• По телам качения. Наиболее распространённый вариант. Обеспечивает лёгкое проникновение смазочного материала в подшипник.
• По внутреннему кольцу (заплечику). Применяется при высоких частотах вращения, частых и быстрых ускорениях или высоком уровне вибрации. Требует надёжной подачи смазки к направляющим поверхностям сепаратора.
• По наружному кольцу (заплечику). Используется в аналогичных условиях — высокие скорости, ускорения или вибрация — и также требует обеспечения достаточной смазки направляющих поверхностей.

При высоких частотах вращения для подшипников с сепараторами, центрируемыми по кольцам, рекомендуется применять жидкое масло, а не консистентную смазку.

Заключение

Правильный выбор типа и материала сепаратора — обязательное условие надёжной работы подшипникового узла. При подборе подшипника необходимо учитывать частоту вращения, рабочую температуру, тип смазки, химическую среду и характер нагрузок. Если стандартный сепаратор не отвечает условиям эксплуатации, перед заказом следует уточнить наличие специального исполнения у производителя или поставщика.