Подшипники упорные с внутренним диаметром 60 мм

Подшипники упорные с внутренним диаметром 60 мм: конструкция, применение и технические аспекты

Подшипники упорные шариковые с внутренним диаметром 60 мм представляют собой стандартизированный и широко распространенный тип подшипников качения, предназначенный для восприятия исключительно осевых (аксиальных) нагрузок. Их основная функция – обеспечение вращения и точного позиционирования вала под действием значительных усилий, направленных вдоль его оси. Внутренний диаметр (d) 60 мм является одним из ключевых размеров в ряду, определяющим область применения в средне- и крупногабаритном промышленном оборудовании. Данные подшипники не предназначены для восприятия радиальных нагрузок, которые должны компенсироваться другими опорами.

Конструктивные особенности и типы

Упорные шариковые подшипники с d=60 мм имеют характерную конструкцию, отличную от радиальных подшипников. Они состоят из трех основных компонентов: двух колец (осевых шайб) и комплекта тел качения с сепаратором. Верхнее (ведущее) кольцо устанавливается на вал с посадкой с зазором и вращается вместе с ним. Нижнее (опорное) кольцо монтируется в корпус с посадкой с зазором и остается неподвижным. Сепаратор, удерживающий шарики, может быть изготовлен из штампованной стали (наиболее распространенный вариант), механически обработанной стали, латуни или полимерных материалов, что влияет на допустимые скорости вращения и условия смазки.

Основные типы, доступные с внутренним диаметром 60 мм:

• Односторонние упорные шарикоподшипники (серия 511.., 812..): Воспринимают осевую нагрузку только в одном направлении. Состоят из комплекта шариков, сепаратора и двух колец. Являются наиболее распространенным вариантом.
• Двусторонние упорные шарикоподшипники (серия 522.., 832..): Воспринимают осевые нагрузки в обоих направлениях. Включают два комплекта шариков с сепараторами, одно среднее и два наружных кольца. Позволяют фиксировать вал в осевом направлении.
• Упорные шарикоподшипники с самоустанавливающимся опорным кольцом (серия 532.., 533..): Опорное кольцо имеет сферическую форму, что позволяет компенсировать несоосность монтажа до 2-3°. Критически важны для применений, где возможен перекос посадочных поверхностей.

Основные размеры, обозначения и грузоподъемность

Для внутреннего диаметра 60 мм стандартизирован ряд наружных диаметров (D) и высот (H/T), определяющих статическую (C₀) и динамическую (C) грузоподъемность. Основные серии по ГОСТ 7872-2018 и международным стандартам ISO 104:

Таблица 1. Основные параметры упорных шарикоподшипников с d=60 мм

Тип подшипника	Обозначение (пример)	Габаритные размеры, мм (d × D × H)	Динамическая грузоподъемность (C), кН	Статическая грузоподъемность (C0), кН	Предельная частота вращения при жидкой смазке, об/мин
Односторонний, нормальной серии	51112 (по ГОСТ), 51112 (ISO)	60 × 85 × 17	49.5	125	2800
Односторонний, низкой серии	51212 (по ГОСТ), 51212 (ISO)	60 × 95 × 26	83.2	212	2000
Двусторонний, нормальной серии	52212 (по ГОСТ), 52212 (ISO)	60 × 95 × 39	2 × 49.5	2 × 125	2000
Двусторонний, низкой серии	53212 (с самоустановкой)	60 × 115 × 44	2 × 83.2	2 × 212	1600

Выбор между нормальной (51112) и низкой (51212) серией является компромиссом между габаритами узла и нагрузочной способностью. Низкая серия при большем наружном диаметре и высоте обладает значительно более высокой грузоподъемностью.

Области применения в энергетике и промышленности

Подшипники с d=60 мм находят применение в узлах, где вал диаметром 60 мм подвергается значительным осевым усилиям:

• Вертикальные гидротурбины и насосы: Для восприятия веса вращающихся частей (ротора, рабочего колеса) и гидравлических осевых усилий. Часто используются в паре с радиальными подшипниками скольжения.
• Оборудование для химической и нефтегазовой промышленности: Вертикальные смесители, мешалки, реакторы, где осевая нагрузка является преобладающей.
• Грузоподъемные механизмы: Узлы поворота кранов, червячные редукторы подъемников, где требуется фиксация вала в осевом направлении.
• Оборудование металлургического производства: Винтовые подачи, механизмы натяжения прокатных станов.
• Редукторы с червячной передачей: Для фиксации червяка, восприятия осевой составляющей от зацепления.

Монтаж, смазка и эксплуатационные требования

Правильный монтаж критически важен для работы упорного подшипника. Посадочные поверхности вала и корпуса должны иметь высокую точность (квалитет IT6-IT7) и низкую шероховатость (Ra ≤ 0.8 мкм). Обязательно обеспечение перпендикулярности опорных торцевых поверхностей оси вращения. Ведущее кольцо сажается на вал с натягом, опорное – в корпус с зазором. Необходимо обеспечить точное соосное расположение колец. Для подшипников с d=60 мм часто используются гидравлические или механические способы запрессовки.

Смазка: Для данных подшипников применяется как пластичная (консистентная), так и жидкая (масляная) смазка. Выбор зависит от скорости вращения и температурного режима.

• Пластичные смазки (ЛИТОЛ-24, Molykote и др.): Применяются при скоростях до 60% от предельной, указанной в каталоге. Обеспечивают долговременную работу без обслуживания.
• Жидкие смазки (индустриальные масла ISO VG 68, 100): Используются в высокоскоростных узлах или при наличии централизованной системы смазки. Могут обеспечивать отвод тепла.

Температурный диапазон: Для стандартных подшипников из шарикоподшипниковой стали (100Cr6) рабочий диапазон составляет от -30°C до +120°C (кратковременно до +150°C). При необходимости работы в более широком диапазоне или в агрессивных средах используются подшипники из нержавеющей стали (AISI 440C) или с специальными покрытиями.

Критерии выбора и сопряженные решения

Выбор конкретного подшипника с d=60 мм осуществляется на основе инженерного расчета и анализа условий работы:

1. Характер и величина нагрузки: Определяет тип (односторонний/двусторонний) и серию (нормальную/низкую). Необходим расчет эквивалентной динамической нагрузки и сравнение с динамической грузоподъемностью C для оценки ресурса.
2. Частота вращения: Сравнение рабочей скорости с предельной частотой вращения для выбранного типа смазки и сепаратора.
3. Требования к точности: Стандартные подшипники имеют класс точности 0 (Normal). Для высокоскоростных или высокоточных применений доступны классы P6, P5 (повышенной точности).
4. Условия монтажа и эксплуатации: При вероятных перекосах обязателен выбор подшипника с самоустанавливающимся опорным кольцом (серия 532..).
5. Совмещение с радиальными подшипниками: В большинстве случаев упорный подшипник работает в комбинации с радиальными шариковыми или роликовыми подшипниками, которые устанавливаются отдельно и воспринимают поперечные нагрузки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается подшипник 51112 от 51212, если внутренний диаметр у обоих 60 мм?

Подшипники отличаются серией по ширине и наружному диаметру. 51112 имеет размеры 60×85×17 мм и меньшую грузоподъемность. 51212 (низкая серия) имеет размеры 60×95×26 мм и значительно более высокие значения C и C₀. Выбор в пользу 51212 делается при необходимости выдерживать большие осевые нагрузки ценой увеличения габаритов узла.

Можно ли использовать упорный шарикоподшипник для восприятия комбинированной (радиально-осевой) нагрузки?

Нет, классические упорные шарикоподшипники не предназначены для восприятия радиальных нагрузок. Их установка в узлах с существенной радиальной составляющей приведет к резкому снижению ресурса и преждевременному выходу из строя. Для комбинированных нагрузок следует применять упорно-радиальные подшипники (например, шариковые сферические двухрядные или конические роликовые).

Как правильно ориентировать подшипник при монтаже? Какое кольцо на вал?

На вал с посадкой с натягом устанавливается кольцо с меньшим посадочным отверстием, которое является ведущим (валовым). Оно имеет канавку для тел качения на одной стороне и обычно маркируется. Кольцо с большим наружным диаметром (опорное, корпусное) монтируется в корпус с посадкой с зазором. Установка в обратном порядке недопустима.

Каков расчетный ресурс подшипника 51112 при осевой нагрузке 20 кН и частоте вращения 1000 об/мин?

Расчет ресурса (номинальной долговечности L₁₀) ведется по формуле для упорных подшипников: L₁₀ = (C / P)³ (1 000 000 / (60 n)), где C – динамическая грузоподъемность (для 51112 ~49500 Н), P – эквивалентная динамическая осевая нагрузка (20000 Н), n – частота вращения (1000 об/мин). Подставив значения, получим L₁₀ ≈ (49500/20000)³ (1 000 000 / 60000) ≈ 15.2 16.67 ≈ 253 миллиона оборотов. В часах это примерно 253 000 000 / (1000

• 60) ≈ 4216 часов. Это базовый расчет, не учитывающий условия смазки, загрязнения и монтажа.

Существуют ли альтернативы шариковым упорным подшипникам на вал 60 мм для очень тяжелых нагрузок?

Да, для экстремально высоких осевых нагрузок и ударных воздействий применяются упорные роликовые подшипники (игольчатые, цилиндрические или сферические). Например, серия 811.. (упорно-игольчатые) или 294.. (упорные сферические роликовые). Они имеют значительно большую грузоподъемность, но более низкие предельные частоты вращения и требования к точности монтажа.

Какой зазор должен быть между опорным кольцом и корпусом?

Для опорного (корпусного) кольца рекомендуется посадка с зазором, например, H7 (отверстие в корпусе) / h6 (наружная поверхность кольца). Это позволяет кольцу не проворачиваться, но при этом не создает напряжений от возможных температурных деформаций корпуса. Конкретная посадка выбирается по справочникам в зависимости от условий работы и материала корпуса.