Подшипники 50х100х20 мм
Подшипники качения с размерами 50x100x20 мм: технические характеристики, классификация и применение в электротехнике и энергетике
Подшипники с размерами 50x100x20 мм представляют собой стандартизированные узлы качения, где 50 мм – внутренний диаметр (d), 100 мм – наружный диаметр (D), и 20 мм – ширина (B) или высота подшипника. Данный типоразмер относится к средним и широко распространен в промышленном оборудовании, включая агрегаты энергетического и электротехнического сектора. Основное назначение – поддержание вращающегося вала, снижение трения, восприятие радиальных и, в зависимости от типа, осевых нагрузок.
Классификация и типы подшипников 50x100x20 мм
В данном посадочном размере производятся несколько основных типов подшипников, различающихся по конструкции и функциональным возможностям.
1. Радиальные шарикоподшипники однорядные (тип 6000 по ГОСТ, 6210 по ISO)
Наиболее распространенный тип. Предназначены преимущественно для восприятия радиальных нагрузок, но способны выдерживать и умеренные двусторонние осевые нагрузки. Отличаются низким моментом трения, высокой скоростью вращения. Применяются в электродвигателях средней мощности, вентиляторах, насосах, редукторах.
2. Радиальные роликоподшипники с цилиндрическими роликами (тип 2000 по ГОСТ, NU210, NJ210, N210 по ISO)
Обладают высокой радиальной грузоподъемностью благодаря линейному контакту тел качения с дорожками. Не воспринимают осевые нагрузки (за исключением некоторых модификаций, например, NJ с буртиком на одном кольце). Применяются в тяжелонагруженных узлах: валах генераторов, крупных электродвигателях, турбомашинах, где преобладают значительные радиальные усилия.
3. Радиально-упорные шарикоподшипники (тип 3000, 7210 по ISO)
Способны одновременно воспринимать комбинированные (радиальные и однонаправленные осевые) нагрузки. Контактный угол (обычно 40°) определяет соотношение воспринимаемых усилий. Часто устанавливаются парами с предварительным натягом. Критически важны для узлов с существенными осевыми силами: шпиндели, высокоскоростные электродвигатели, насосы с односторонним подпором.
4. Двухрядные шарикоподшипники (тип 4000, 4210 по ISO)
Обладают повышенной радиальной грузоподъемностью и могут воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях. За счет двух рядов шаров менее чувствительны к перекосам вала. Используются в узлах со значительными нагрузками и ограничениями по осевому пространству.
Материалы, конструкции и системы уплотнений
Ключевые элементы подшипника 50x100x20 мм изготавливаются из высокоуглеродистой хромистой стали ШХ15 или ее аналогов (100Cr6 по ISO). Для работы в агрессивных средах или при высоких температурах применяются стали 95Х18-Ш, 8Х4В4Ф2-Ш, а также керамические гибридные варианты (стальные кольца, керамические тела качения).
Система уплотнений критична для надежности. Существуют открытые подшипники (требуют внешней защиты), с металлическими штампованными защитными шайбами (Z, ZZ – одностороннее или двустороннее), с контактными резиновыми уплотнениями (RS, 2RS – лабиринтные или липосъемные), и комбинированные варианты. Выбор зависит от условий эксплуатации: запыленность, влажность, наличие агрессивных сред, необходимость сохранения смазки.
Таблица 1. Основные типы подшипников 50x100x20 мм и их параметры
| Тип подшипника (Обозначение ISO) | Нагрузочная способность, кН | Предельная частота вращения, об/мин* | Основное назначение и особенности |
|---|---|---|---|
| Радиальный шариковый 6210 | Cr=35.1; C0r=23.2 | 10000 (масло) / 6700 (пластичная смазка) | Универсальный, для радиальных и умеренных осевых нагрузок, высокие скорости. |
| Цилиндрический роликовый NU210 | Cr=60.5; C0r=61.0 | 8500 / 5600 | Высокая радиальная грузоподъемность, допускает осевое смещение внутреннего кольца. |
| Радиально-упорный шариковый 7210 BEP (угол 40°) | Cr=42.6; C0r=35.0 | 9000 / 6000 | Комбинированные нагрузки, требуют точной регулировки, часто парная установка. |
| Двухрядный шариковый 4210 | Cr=47.5; C0r=36.5 | 7500 / 5000 | Повышенная радиальная и двусторонняя осевая нагрузка, компенсация перекосов. |
*Частоты вращения указаны ориентировочно для серийных подшипников. Точные значения зависят от конкретной модели, смазки и условий охлаждения.
Применение в электротехнике и энергетике
В энергетическом комплексе подшипники данного типоразмера находят применение в следующих ключевых узлах:
- Электродвигатели асинхронные и синхронные мощностью от 30 до 200 кВт: Как правило, на валу ротора устанавливаются два подшипника. Со стороны привода часто применяют цилиндрический роликоподшипник (NU210) для фиксации вала и восприятия радиальной нагрузки, а со стороны противоприводной – радиальный шарикоподшипник (6210-2RS) с уплотнением, который также фиксирует вал осево. В двигателях с высокими осевыми усилиями (например, вертикальные) могут использоваться радиально-упорные пары.
- Турбогенераторы и вспомогательное оборудование ТЭЦ/АЭС: В насосах систем охлаждения, питательных насосах, вентиляторах градирен, дымососах. Здесь критична стойкость к температуре и вибрациям. Часто применяются подшипники с термостабильными смазками и усиленными уплотнениями.
- Редукторы и мультипликаторы: В понижающих и повышающих редукторах, сопрягающих турбины с генераторами или двигатели с насосами. Основная нагрузка – радиальная и ударная, поэтому предпочтение отдается роликовым подшипникам (NU210, NJ210).
- Генераторы ветроустановок малой мощности: В узлах поворота лопастей (пич-системы) и вспомогательных механизмах. Требования включают стойкость к переменным и знакопеременным нагрузкам.
- Силовое трансформаторное оборудование: В системах привода переключателей ответвлений (РПН) и охлаждающих вентиляторах масляных радиаторов.
- Вибродиагностика: Анализ спектра вибрации на частотах вращения и их гармониках позволяет выявить дефекты наружных и внутренних колец, тел качения.
- Акустическая диагностика: Контроль уровня шума.
- Термография: Контроль температуры узла, перегрев свидетельствует о чрезмерном натяге, недостатке или деградации смазки.
- 6210: Радиальный однорядный шарикоподшипник легкой серии с размерами 50x100x20 мм.
- 2RS: Наличие двух контактных резиновых уплотнений (с обеих сторон).
- C3: Группа радиального зазора, большая, чем нормальная. Это означает, что внутренний зазор между телами качения и кольцами у данного подшипника увеличен. Это часто требуется для компенсации теплового расширения вала и корпуса в высокоскоростных или высокотемпературных узлах (например, в электродвигателях). Использование подшипника с зазором C3 в обычных условиях без необходимости не рекомендуется.
Монтаж, обслуживание и диагностика
Правильный монтаж подшипника 50x100x20 мм – залог его долговечности. Посадка внутреннего кольца на вал осуществляется, как правило, с натягом (поля допусков вала: k5, js6), наружного кольца в корпус – с небольшим зазором или переходной посадкой (H6, H7). Запрессовка должна производиться с применением специальных оправок, передающих усилие только на насаживаемое кольцо. Нагрев перед установкой (индукционный или в масляной ванне) не должен превышать 120°C.
Смазка является определяющим фактором. Для высокоскоростных узлов применяются жидкие масла (индустриальные ISO VG 32, 46) с системой циркуляции и очистки. Для большинства электродвигателей используется пластичная консистентная смазка на основе литиевого или комплексного литиевого мыла (LGI-2, ЦИАТИМ-201, а также синтетические PAO-основы). Объем заполнения полости подшипника при смазке «на весь срок службы» составляет 30-50%.
Диагностика состояния в процессе эксплуатации включает:
Таблица 2. Рекомендации по выбору подшипника 50x100x20 мм для типовых задач энергетики
| Узел применения | Преобладающий тип нагрузки | Рекомендуемый тип подшипника | Класс точности* | Тип уплотнения |
|---|---|---|---|---|
| Ротор электродвигателя (приводной конец) | Радиальная, ударная | NU210 (роликовый цилиндрический) | P6 (П6) | Открытый или со шайбой (ZZ) |
| Ротор электродвигателя (противоприводной конец) | Радиальная, небольшая осевая | 6210-2RS (шариковый радиальный с двумя уплотнениями) | P6 (П6) | 2RS (контактное резиновое) |
| Насос питательный, вентилятор главного проветривания | Комбинированная (радиальная + осевая) | 7210 BEP (радиально-упорный) в паре | P5 (П5) | Открытый (для работы с системой жидкой смазки) |
| Редуктор быстроходного вала | Высокая радиальная | NJ210 (роликовый с буртиками) | P6 (П6) | Открытый или со шайбой |
| Поддержка вала генератора (вспомогательные узлы) | Радиальная | 6210-2Z (с двусторонней металлической шайбой) | P0 (нормальный) | 2Z (защитная шайба) |
*Классы точности по ISO: P0 (нормальный), P6 (повышенный), P5 (высокий).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Чем отличается подшипник 6210 от 6010, если оба имеют размер 50x100x20?
Это распространенная ошибка. Подшипник 6010 имеет размеры 50x80x16 мм (внутренний диаметр 50 мм, наружный 80 мм, ширина 16 мм). Полное обозначение подшипника размером 50x100x20 мм в серии 6000 – это 6210, где «2» указывает на серию диаметров и ширины (легкая серия). Таким образом, 6210 и 6010 – это разные типоразмеры.
2. Какой ресурс у подшипника 50x100x20 мм в электродвигателе?
Расчетный номинальный ресурс L10 (при котором не менее 90% подшипников одной партии должны отработать без признаков усталости материала) для шарикоподшипника 6210 при средних условиях составляет порядка 30-50 тысяч часов. Фактический ресурс сильно зависит от реальных нагрузок (коэффициент динамической эквивалентной нагрузки P), частоты вращения, точности монтажа, качества и чистоты смазки, температурного режима. При идеальных условиях может превышать 100 000 часов.
3. Можно ли заменить роликовый подшипник NU210 на шариковый 6210 в редукторе?
Категорически не рекомендуется без проведения инженерного расчета. NU210 имеет значительно более высокую радиальную грузоподъемность (Cr ~60.5 кН против 35.1 кН у 6210). Замена на менее грузоподъемный узел приведет к катастрофически быстрому усталостному разрушению подшипника и выходу из строя всего узла. Любая замена типа подшипника должна быть обоснована расчетом на эквивалентную динамическую нагрузку и ресурс.
4. Как правильно определить необходимую посадку подшипника на вал и в корпус?
Посадки определяются типом нагрузки на кольцо. Вращающееся кольцо (обычно внутреннее, на валу) испытывает циркуляционное нагружение и должно быть установлено с натягом (поле допуска вала: для 50 мм это часто k5 или js6). Неподвижное кольцо (наружное, в корпусе) испытывает местное нагружение и должно иметь небольшую степень свободы (посадка с зазором, например, H7). В случаях, когда оба кольца вращаются или нагрузка неопределенна, могут применяться иные схемы. Точные рекомендации приведены в ГОСТ 3325-85 и каталогах производителей.
5. Что означает маркировка 6210-2RS C3?
6. Как часто необходимо проводить замену смазки в подшипниковом узле с размерами 50x100x20?
Для подшипников, смазываемых пластичной консистентной смазкой «на весь срок службы» (заполнение при монтаже на 30-50%), повторная замена, как правило, не предусмотрена. Однако в условиях тяжелой эксплуатации (высокая температура, запыленность, влажность) регламент техобслуживания может устанавливать периодическую пополняющую смазку через пресс-масленки (каждые 2000-5000 часов). Для узлов с жидкой циркуляционной смазкой проводится регулярный контроль состояния масла (анализ на загрязнение, влажность, окисление) с заменой по результатам анализа или по графику (обычно раз в 1-2 года).