Картриджные ступичные подшипники бака стиральной машины

В стиральных машинах фронтального типа опорный узел барабана чаще всего строится по разнесенной схеме: на валу устанавливаются два независимых однорядных радиальных шарикоподшипника, разделенных дистанционной втулкой. Однако в компактных моделях с жесткими пространственными ограничениями, а также в ряде машин с высокой загрузкой (например, в платформах Electrolux, AEG или Zanussi), применяется автомобильный подход — установка единого двухрядного подшипника картриджного типа (ступичного подшипника, например, серии BA2B).

Такое решение существенно меняет архитектуру ступицы бака. Вместо двух посадочных мест в пластиковом или металлическом суппорте фрезеруется или отливается одна глубокая посадочная постель.

Инженерная спецификация узла

Картриджный подшипник представляет собой неразборный в сборе узел с одним широким наружным кольцом и либо единым, либо составным (из двух половин) внутренним кольцом. Особенности:

• Конструкция опор: двухрядный радиальный или радиально-упорный шарикоподшипник с общим наружным кольцом. Наличие радиально-упорного исполнения позволяет эффективно воспринимать не только радиальные, но и высокие осевые нагрузки.
• Материалы сопряжений: кольца и тела качения из высокоуглеродистой хромистой стали (100Cr6 / ШХ15); сепараторы из стеклонаполненного полиамида (PA66) для снижения шумности или штампованной стали.
• Вектор нагрузок: статическая консольная масса металлического барабана с мокрым бельем в сочетании с мощными опрокидывающими моментами, возникающими при центробежном дисбалансе на этапах раскладки и отжима.
• Условия среды: посадка в суппорт бака в непосредственной близости от агрессивного моющего раствора, защита обеспечивается отдельным армированным манжетным уплотнением (сальником).

Распределение напряжений

Главное техническое преимущество картриджного подшипника заключается в его жесткости и точности сборки. В традиционной разнесенной схеме долговечность узла сильно зависит от точности длины дистанционной втулки и усилия затяжки шкива. Ошибка при сборке может привести к перекосу внутренних колец и возникновению паразитных осевых напряжений, которые разрушают дорожки качения.

В двухрядном картриджном подшипнике внутренний тепловой зазор или преднатяг задан на заводе-изготовителе геометрией самих колец. При затяжке центрального болта шкива половинки внутреннего кольца (в случае составной конструкции) смыкаются строго до расчетного предела. Два ряда шариков образуют широкую эффективную базу, которая превосходно сопротивляется изгибающим моментам от консольного вала. Такая конструкция обеспечивает вращение барабана с минимальным торцевым биением даже при значительных перегрузках.

Интеграция в неразборные баки и проблема ремонтопригодности

С точки зрения уязвимости ступичный подшипник «страдает» от той же проблемы, что и классические раздельные опоры — потери герметичности основного сальника. Как только кромка резиновой манжеты изнашивается, горячий мыльный раствор проникает к подшипнику. Вода быстро поражает оба ряда шариков. Происходит вымывание пластичной смазки, коррозия металла и, как следствие, появление гула при отжиме.

Однако главная проблема двухрядных картриджей кроется не в их износе, а в специфике монтажа. Использование единого подшипника позволяет производителям максимально автоматизировать конвейерную сборку. Подшипник с сальником запрессовывается в заднюю полубак роботом за один проход, после чего передняя и задняя части пластикового бака свариваются методом трения (friction welding).

В результате образуется неразборный (монолитный) бак. При выходе ступичного подшипника из строя официальный регламент производителя предписывает замену бака в сборе с барабаном, так как штатно извлечь картридж из запаянной пластиковой емкости невозможно.

Вопрос-ответ

Можно ли вместо одного сдвоенного подшипника установить два обычных однорядных, подобрав их по размеру?

Нет, это невозможно реализовать. Посадочное место в ступице бака расточено под конкретную ширину наружного кольца картриджного подшипника. Два стандартных однорядных подшипника без дистанционной втулки не обеспечат нужной жесткости, а их суммарная ширина не совпадет с габаритами оригинального картриджа, что нарушит соосность вала и приведет к протечке сальника.

Почему двухрядные подшипники часто имеют раздвоенное (составное) внутреннее кольцо?

Составное внутреннее кольцо применяется в радиально-упорных исполнениях ступичных подшипников. Такая конструкция необходима для сборки узла на заводе: она позволяет заложить максимальное количество шариков в оба ряда. При монтаже на вал машины и затяжке гайки шкива эти две половинки жестко стягиваются вместе, формируя правильную геометрию беговых дорожек с заданным преднатягом.

Имеет ли смысл самостоятельно вскрывать уплотнения нового двухрядного подшипника и добавлять туда смазку перед установкой?

Вскрывать защитные уплотнения (пыльники) новых ступичных подшипников от проверенных брендов не следует. Объем смазки внутри картриджа строго дозирован (обычно 30–40% свободного объема). Избыток смазочного материала приведет к повышению гидродинамического сопротивления: при вращении на скорости 1200 об/мин подшипник начнет перегреваться из-за эффекта взбалтывания, смазка вскипит и выдавит защитные уплотнения изнутри.

Технико-коммерческий инженер ГК Индатэк Смирнов А. В.