Шариковые подшипники с внутренним диаметром 50 мм

Шариковые подшипники с внутренним диаметром 50 мм: технические характеристики, типы и применение в электротехнике

Шариковые подшипники с внутренним диаметром (d) 50 мм представляют собой стандартизированный и широко распространенный типоразмер, используемый в узлах вращения промышленного оборудования. Данный диаметр является базовым для многих электродвигателей средней мощности, насосов, вентиляторов, редукторов и прочего силового оборудования в энергетической и смежных отраслях. Подшипниковая группа с d=50 мм обеспечивает оптимальный баланс между несущей способностью, скоростными характеристиками и габаритами, что делает ее универсальным решением для валов стандартных диаметров.

Основные типы и конструктивные особенности

В зависимости от конструкции и воспринимаемых нагрузок, подшипники с внутренним диаметром 50 мм делятся на несколько основных типов. Выбор конкретного типа определяется условиями эксплуатации узла: характером нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная), частотой вращения, требованиями к точности и уровню вибраций, условиями монтажа.

    • Радиальные однорядные шариковые подшипники (тип 6000, 6200, 6300): Наиболее распространенный тип. Воспринимают преимущественно радиальные и ограниченные осевые нагрузки в обоих направлениях. Отличаются простотой конструкции, высокой скоростью вращения и низким моментом трения. Серия определяет грузоподъемность: 6000 – легкая, 6200 – средняя, 6300 – тяжелая.
    • Радиальные двухрядные шариковые подшипники (тип 4200, 4300): Обладают повышенной радиальной грузоподъемностью по сравнению с однорядными при тех же габаритных размерах. Способны компенсировать незначительные перекосы вала. Применяются в узлах с повышенными радиальными нагрузками.
    • Радиально-упорные шариковые подшипники (тип 7000): Конструктивно способны воспринимать комбинированные (одновременно радиальные и осевые) нагрузки. Угол контакта (обычно 15°, 25°, 40°) определяет соотношение между осевой и радиальной грузоподъемностью. Требуют точной регулировки и, как правило, устанавливаются попарно.
    • Самоустанавливающиеся двухрядные шарикоподшипники (тип 1200, 1300, 2200, 2300): Имеют сферическую поверхность наружного кольца, что позволяет компенсировать значительные перекосы вала (до 3°). Критически важны для применения в длинных валах или в условиях возможной несоосности посадочных мест.
    • Шарикоподшипники с уплотнениями (типы 2RS, 2Z, RS, Z): Подшипники качения с интегрированными контактными (RS) или бесконтактными (Z) уплотнениями. Предназначены для работы в условиях запыленности или повышенной влажности без необходимости обслуживания. Снижают потери смазки и защищают дорожки качения от загрязнений.

    Габаритные размеры и обозначения

    Для внутреннего диаметра 50 мм стандартизирован ряд наружных диаметров (D) и ширин (B), формирующих серии по ширине и диаметру. Основные габаритные серии согласно ISO 15:2017 приведены в таблице.

    Тип подшипника (пример)ОбозначениеВнутренний диаметр d, ммНаружный диаметр D, ммШирина B, ммСерия по ширине / диаметруСтатическая грузоподъемность C0, кН (пример)Динамическая грузоподъемность C, кН (пример)
    Радиальный однорядный, легкая серия6010508016Серия 10 (легкая узкая)11.221.8
    Радиальный однорядный, средняя серия62109020Серия 02 (средняя узкая)19.535.1
    Радиальный однорядный, тяжелая серия631011027Серия 03 (тяжелая узкая)36.061.8
    Радиально-упорный, угол 40°7210B9020Серия 0230.542.6
    Самоустанавливающийся двухрядный22109023Серия 0215.927.5

    Классы точности, зазоры и вибрационные характеристики

    Для энергетического оборудования, особенно для электродвигателей, критически важны класс точности и уровень вибраций подшипникового узла.

    • Классы точности (по ISO 492): Стандартный класс P0 (нормальный) является наиболее распространенным для общего машиностроения. Для высокоскоростных электродвигателей и прецизионных механизмов используются классы P6 (повышенный), P5 (высокий), P4 (сверхвысокий). Повышение класса точности снижает биение, шум и вибрацию, увеличивает ресурс.
    • Радиальный зазор (по ISO 5753-1): Обозначается как C1, C2, CN (нормальный), C3, C4, C5. Для электродвигателей общепромышленного применения стандартом является группа C3 – увеличенный зазор, который компенсирует тепловое расширение вала и внутреннего кольца при нагреве во время работы, предотвращая заклинивание.
    • Уровни вибрации (по ISO 15242): Специальные исполнения подшипников с маркировкой V1, V2, V3 (по возрастающей чистоте) имеют сниженный уровень вибрации за счет контроля геометрии и шероховатости поверхностей. Это ключевой параметр для подшипников, работающих в электродвигателях, где вибрация напрямую влияет на надежность и акустический комфорт.

    Материалы и условия эксплуатации

    Стандартные подшипники изготавливаются из подшипниковой стали марки 100Cr6 (аналог ШХ15). Для работы в особых условиях применяются специальные материалы:

    • Высокотемпературная сталь: Для устойчивости к температуре до +250°C (с соответствующей высокотемпературной смазкой).
    • Нержавеющая сталь (AISI 440C): Для работы в агрессивных средах, с водой или паром, в пищевой и химической промышленности. Имеют меньшую грузоподъемность.
    • Керамические гибридные подшипники: Шарики из нитрида кремния (Si3N4) в сочетании со стальными кольцами. Обладают повышенной стойкостью к электрической эрозии, меньшим весом, могут работать при дефиците смазки. Актуальны для частотно-регулируемых электродвигателей для предотвращения повреждения током.

    Применение в электротехнической и энергетической отрасли

    Подшипники с d=50 мм являются ключевыми компонентами в следующих агрегатах:

    • Асинхронные электродвигатели (мощностью от 15 до 75 кВт): Устанавливаются на валу ротора со стороны привода (DE) и противоприводной стороне (NDE). Как правило, используются радиальные шарикоподшипники серии 6200 или 6300 с зазором C3 и уплотнениями 2RS или 2Z для необслуживаемой конструкции.
    • Насосное оборудование (циркуляционные, питательные, сетевые насосы): Работают в условиях комбинированных нагрузок и возможного осевого усилия. Часто применяются радиально-упорные подшипники (парная установка) или пара радиальных подшипников, один из которых фиксирует вал в осевом направлении.
    • Вентиляторы и дымососы котельных и энергоблоков: Испытывают значительные радиальные нагрузки. Применяются подшипники тяжелой серии (6300) или двухрядные самоустанавливающиеся подшипники (2300) для компенсации возможных перекосов длинного вала.
    • Редукторы и мультипликаторы: Работают на высоких скоростях с ударными нагрузками. Требуют подшипников повышенного класса точности (P6, P5) с надежной системой смазки.
    • Генераторы малой и средней мощности: Критичны к уровню вибрации, поэтому используются подшипники классов V2, V3.

Монтаж, смазка и техническое обслуживание

Правильный монтаж определяет ресурс подшипника. Для вала диаметром 50 мм стандартной является посадка внутреннего кольца с натягом (k5, m5), наружного кольца – с зазором (H6, G7). Нагрев подшипника перед установкой (индукционный или в масляной ванне) до +80…+110°C предотвращает повреждение сепаратора и облегчает запрессовку. Запрещены ударные нагрузки по кольцам.

Смазка: Для подшипниковых узлов с d=50 мм применяется пластичная смазка (литиевые, полимочевинные, комплексные) или жидкое масло (циркуляционная или картерная система). Выбор смазки зависит от скорости вращения (DN-фактор), температуры и условий эксплуатации. Современные смазки для электродвигателей часто содержат антимикробные и антифрикционные присадки.

Диагностика: Контроль температуры и уровня вибрации подшипникового узла – стандартная практика предиктивного обслуживания. Повышение температуры или рост вибрации в высокочастотном диапазоне (ударные импульсы) сигнализируют о начале разрушения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как расшифровать обозначение подшипника 6310-2RS C3?

63 – серия (тяжелая); 10 – код внутреннего диаметра (10*5=50 мм); 2RS – двухстороннее контактное уплотнение из синтетического каучука; C3 – группа радиального зазора, большая, чем нормальная.

Какой подшипник выбрать для замены в стандартном электродвигателе мощностью 30 кВт?

Необходимо ориентироваться на каталожный номер, указанный на самом подшипнике или в паспорте двигателя. В большинстве случаев это будет радиальный шариковый подшипник серии 6200 или 6300 (например, 6210 или 6310) с уплотнениями (2Z, 2RS) и зазором C3. Критически важно соблюсти класс вибрации, если он указан.

Почему в электродвигателях часто используют подшипники с зазором C3?

В процессе работы электродвигатель нагревается, вызывая тепловое расширение вала и внутреннего кольца подшипника. Зазор C3 компенсирует это расширение, предотвращая появление предварительного натяга, который приводит к перегреву и преждевременному выходу подшипника из строя.

В чем разница между уплотнениями Z, RS и 2RS?

Z – бесконтактное металлическое уплотнение (защитная шайба). Обеспечивает минимальный момент трения, но низкую степень защиты от загрязнений. RS – одностороннее контактное уплотнение из синтетического каучука. 2RS – двухстороннее контактное уплотнение. Обеспечивает лучшую защиту, но создает несколько больший момент трения. Для большинства электродвигателей закрытого исполнения стандартом является 2RS или 2Z.

Что такое гибридный керамический подшипник и когда его нужно применять?

Это подшипник со стальными кольцами и шариками из нитрида кремния (керамики). Применяется в частотно-регулируемых электродвигателях для защиты от повреждения паразитными токами (токов ЭДС), так как керамика является диэлектриком. Также обладает повышенной стойкостью к износу и может работать на более высоких скоростях.

Как правильно определить причину шума в подшипниковом узле?

Равномерный гул часто связан с износом или неправильной посадкой. Прерывистый стук или скрежет указывает на разрушение дорожек качения или сепаратора. Высокочастотный свист может быть связан с дефицитом смазки. Для точной диагностики необходим виброакустический анализ.

Каков средний расчетный ресурс подшипника в электродвигателе?

Номинальный расчетный ресурс L10 (по ISO 281) для стандартных подшипников в электродвигателях общего назначения составляет от 40 000 до 100 000 часов при номинальных нагрузках и скорости. Фактический ресурс сильно зависит от условий эксплуатации: качества монтажа, типа и чистоты смазки, вибраций, температуры и наличия сторонних воздействий (например, токов ЭДС).

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.