Роликовые цилиндрические подшипники с внутренним диаметром 8 мм

Роликовые цилиндрические подшипники с внутренним диаметром 8 мм: технические характеристики, применение и подбор

Роликовые цилиндрические подшипники качения с внутренним диаметром (d) 8 мм представляют собой класс высоконагруженных опорных узлов, предназначенных для работы в условиях значительных радиальных нагрузок и высоких скоростей вращения. Их ключевое отличие от шарикоподшипников — линейный контакт тел качения (роликов) с дорожками, что обеспечивает существенно большую грузоподъемность при сопоставимых габаритах. В электротехнической и энергетической отраслях данные подшипники находят применение в высокооборотных электродвигателях малой и средней мощности, вентиляторах систем охлаждения, насосах, приводах заслонок и в прочем оборудовании, требующем надежности и долговечности.

Конструктивные особенности и типы

Цилиндрические роликоподшипники серии с d=8 мм изготавливаются в соответствии с международными стандартами ISO 15:2011 (радиальные) и нормами ГОСТ. Основные компоненты: внутреннее и внешнее кольцо с жесткими направляющими буртами, сепаратор (обычно из латуни, полиамида или стали) и набор цилиндрических роликов. Отсутствие упорных буртов на одном из колец позволяет им воспринимать не только радиальные, но и ограниченные осевые нагрузки за счет краевого контакта роликов с буртами, а также компенсировать смещения вала относительно корпуса (за исключением исполнений с буртами на обоих кольцах).

Основные серии, доступные для диаметра 8 мм:

• Серия NU (NU2, NU3 и т.д.): Внешнее кольцо с двумя буртами, внутреннее — без буртов. Позволяет осевое перемещение вала относительно корпуса. Наиболее распространенный тип для плавающих опор.
• Серия NJ (NJ2, NJ3 и т.д.): Внешнее кольцо с двумя буртами, внутреннее — с одним. Воспринимает ограниченные осевые нагрузки в одном направлении.
• Серия N (N2, N3 и т.д.): Внешнее кольцо без буртов, внутреннее — с двумя. Позволяет осевое перемещение корпуса относительно вала.
• Серия HJ (HJ2, HJ3 и т.д.): Внутреннее кольцо с двумя буртами и съемным фланцем, внешнее — без буртов. Конструкция, аналогичная серии N, но с разъемным внутренним кольцом для облегчения монтажа.
• Серии с буртами на обоих кольцах (например, NF): Фиксируют вал в обоих осевых направлениях, но не компенсируют перекосы и тепловое расширение.

Ключевые технические параметры и маркировка

Для диаметра 8 мм наиболее распространены подшипники легкой (2 серия) и средней (3 серия) ширины. Их основные размеры и характеристики приведены в таблице.

Обозначение (пример)	d (мм)	D (мм)	B (мм)	Динамическая грузоподъемность, C (кН)	Статическая грузоподъемность, C0 (кН)	Предельная частота вращения (смазка пластичная), об/мин
NU208 ECP	8	40	18	38.5	32.0	13000
NJ208 ECML	8	40	18	40.5	33.5	15000
NUP 208 E	8	40	18	39.0	33.0	12000
NU 308 ECP	8	50	23	61.5	53.0	10000

Маркировка подшипников содержит информацию о серии, размерах, классе точности и исполнении. Например, NU 208 E C3 P6 расшифровывается следующим образом: NU – тип; 2 – серия ширины (легкая); 08 – код внутреннего диаметра (8 мм); E – оптимизированная геометрия роликов и дорожек качения; C3 – радиальный зазор больше нормального; P6 – класс точности выше нормального (соответствует ISO 6).

Материалы и условия эксплуатации

Стандартный материал для колец и тел качения — подшипниковая сталь марки 100Cr6 (аналог ШХ15) с твердостью 58-64 HRC. Для работы в агрессивных средах или при повышенных температурах применяются стали AISI 440C, нитридные стали или керамические гибридные варианты (стальные кольца с керамическими роликами из Si3N4). Сепараторы изготавливаются из штампованной стали (наиболее прочные), латуни Machbronze (хорошая прирабатываемость) или полиамида (малый вес, бесшумность, но ограничение по температуре и скорости).

Рабочий температурный диапазон для стандартных подшипников: от -30°C до +120°C (кратковременно до +150°C) при использовании стандартных пластичных смазок на литиевой основе. Для более высоких температур требуются смазки на синтетической основе или полиуретановые сепараторы.

Применение в электротехнике и энергетике

В данных отраслях подшипники с d=8 мм используются в узлах, где критична надежность и минимальное техническое обслуживание:

• Высокооборотные электродвигатели (10 000 – 30 000 об/мин): В качестве опор ротора в двигателях мощностью до 5-7 кВт. Чаще применяются серии NU и NJ в комбинации с упорными шарикоподшипниками или в паре, обеспечивая фиксацию и плавающую опору.
• Вентиляторы систем охлаждения трансформаторов и шкафов управления: Работают в условиях запыленности и перепадов температур. Важна стойкость смазки к старению.
• Насосное оборудование (циркуляционные, конденсатные насосы): Воспринимают радиальные нагрузки от рабочего колеса. Требуется защита от влаги и агрессивных сред (исполнения с защитными шайбами или контактными уплотнениями).
• Приводы регулирующей арматуры (заслонки, клапаны): Работают в режиме медленных поворотов и значительных статических нагрузок. Ключевой параметр — статическая грузоподъемность C0.
• Генераторы малой мощности и вспомогательное оборудование турбин.

Критерии выбора и монтажные особенности

Выбор конкретного типа подшипника для диаметра вала 8 мм осуществляется на основе анализа условий работы:

1. Характер нагрузок: Преобладающая радиальная нагрузка — основной критерий для выбора цилиндрического роликоподшипника. При наличии значительных осевых нагрузок требуется комбинация с упорным подшипником.
2. Схема установки: Для фиксирующей опоры выбирают подшипники с буртами на обоих кольцах (например, NJ с упорным кольцом или NUP). Для плавающей опоры, компенсирующей тепловое удлинение вала, — NU или N.
3. Требования к точности и шуму: Для высокооборотных применений выбирают классы точности P5, P6 или даже P4. Сепараторы из полиамида снижают шум и вибрацию.
4. Условия смазки и герметизации: При невозможности повторной смазки используют подшипники с пожизненным заполнением пластичной смазкой и контактными уплотнениями (суффиксы 2RS, 2Z).

Монтаж требует высокой точности соосности посадочных мест. Вал и корпус должны иметь соответствующие классы шероховатости (Ra не более 0.8 мкм для вала) и допуски посадки. Для внутреннего кольца, как правило, используется переходная или плотная посадка (k5, m5), для внешнего — более слабая, часто скользящая (H6, H7). Запрессовка должна осуществляться только через оправку, передающую усилие на нагружаемое кольцо (внутреннее при посадке на вал, внешнее — в корпус). Категорически запрещены удары по телам качения или сепаратору.

Сравнение с шарикоподшипниками радиальными

Для вала 8 мм также широко применяются радиальные шарикоподшипники (например, серии 608, 628). Их ключевые отличия от роликовых цилиндрических представлены в таблице.

Параметр	Роликовый цилиндрический (NU208)	Шариковый радиальный (608)	Вывод
Радиальная грузоподъемность	Высокая (~38.5 кН)	Низкая (~4.5 кН)	Роликовый в ~8.5 раз грузоподъемнее
Осевая грузоподъемность	Очень низкая (только краевая)	Умеренная в двух направлениях	Для осевых нагрузок шариковый предпочтительнее
Предельная частота вращения	Высокая (13000 об/мин)	Очень высокая (30000+ об/мин)	Шариковый лучше для сверхвысоких скоростей
Жесткость	Высокая (линейный контакт)	Средняя (точечный контакт)	Роликовый обеспечивает меньшую деформацию под нагрузкой
Допуск на перекосы	Минимальный (до 2-4 угловых минут)	Умеренный (до 10-15 угловых минут)	Шариковый менее чувствителен к ошибкам монтажа

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается серия NU от NJ для вала 8 мм?

Серия NU имеет два бурта на внешнем кольце и не имеет буртов на внутреннем. Она позволяет внутреннему кольцу (а вместе с ним и валу) свободно перемещаться в осевом направлении, что используется в плавающих опорах. Серия NJ имеет один бурт на внутреннем кольце, что позволяет ей воспринимать ограниченные осевые нагрузки в одном направлении. Часто NJ используется в паре с упорным кольцом (становится NUP) для создания фиксирующей опоры.

Какой класс точности необходим для электродвигателя с частотой вращения 15000 об/мин?

Для таких скоростей рекомендуется класс точности не ниже P6 (нормальный по ISO, но часто обозначаемый как класс 6). Оптимальным для снижения вибрации и нагрева является класс P5 или даже P4 (высший и сверхвысший). Также критически важен повышенный радиальный зазор C3 для компенсации теплового расширения.

Можно ли заменить шарикоподшипник 608 на роликовый цилиндрический с d=8 мм?

Прямая замена, как правило, невозможна из-за радикального различия в габаритных размерах. Подшипник 608 имеет габариты 8x22x7 мм, в то время как ближайший роликовый аналог NU208 имеет размеры 8x40x18 мм. Замена возможна только при перепроектировании узла (изменении посадочных мест в корпусе и на валу) и только в случае, если в опоре преобладают чисто радиальные нагрузки, а осевые отсутствуют или воспринимаются отдельным узлом.

Какая смазка рекомендуется для данных подшипников в вентиляторах систем охлаждения?

Для вентиляторов, работающих в широком температурном диапазоне (-40°C … +120°C) с длительным сроком службы без обслуживания, рекомендуются синтетические пластичные смазки на основе сложных эфиров или полиальфаолефинов (ПАО) с загустителем из полимочевины или литиевого комплекса. Они обладают высокой окислительной стабильностью и низкой испаряемостью. Примеры: Mobil Polyrex EM, Shell Gadus S3 V460C.

Что означает суффикс «EC» в обозначении подшипника (например, NU208 EC)?

Суффикс «EC» (Optimized Internal Design) указывает на оптимизированную внутреннюю геометрию подшипника. Это означает использование роликов большего диаметра и/или длины, перераспределение материала, что приводит к увеличению статической и динамической грузоподъемности на 10-30% по сравнению со стандартным исполнением при тех же внешних габаритах.

Как правильно определить необходимый радиальный зазор (C3, CN, C4)?

Выбор зазора зависит от условий работы:

• CN (Normal): Стандартный зазор. Для обычных условий, умеренных скоростей и нагревов.
• C3 (Greater than Normal): Увеличенный зазор. Рекомендуется для высокооборотных узлов, при наличии значительного нагрева вала или корпуса, а также при посадке внутреннего кольца с большим натягом.
• C4 (Greater than C3): Еще больший зазор. Применяется в особых условиях, например, при сильном дифференциальном нагреве или в крупногабаритных узлах.

Для большинства электродвигателей и высокооборотных агрегатов с d=8 мм стандартом де-факто является зазор C3.