Подшипники с наружным диаметром 135 мм
Подшипники с наружным диаметром 135 мм: технические характеристики, классификация и применение в электротехнике и энергетике
Подшипники качения с наружным диаметром 135 мм представляют собой стандартизированный и широко распространенный типоразмер, занимающий важное место в промышленности, включая энергетический и электротехнический сектора. Данный размер (обозначаемый в международной системе как 135 mm O.D.) является ключевым для валов средних и крупных размеров, где требуется обеспечение высокой надежности, значительной радиальной и умеренной осевой нагрузки. В рамках данной статьи будет проведен детальный анализ подшипников этого типоразмера, их конструктивных особенностей, материалов, сфер применения и вопросов обслуживания.
Классификация и основные типы подшипников 135 мм
Наружный диаметр 135 мм может встречаться в различных сериях подшипников, отличающихся шириной, конструкцией и, соответственно, грузоподъемностью. Наиболее распространенными типами являются радиальные шарикоподшипники, роликовые подшипники и упорные подшипники. Конкретный тип выбирается исходя из характера действующих нагрузок, частоты вращения и условий эксплуатации.
- Радиальные шарикоподшипники (серия 6000, 6200, 6300): Наиболее универсальный тип. Для диаметра 135 мм это, как правило, подшипники серии 627 (135x35x32 мм) или 631 (135x35x33 мм) по старым обозначениям, либо соответствующие им по габаритам в современных каталогах (например, 6311 при внутреннем диаметре 55 мм). Применяются в электродвигателях, вентиляторах, насосах средних мощностей, где преобладают радиальные нагрузки и требуются высокие скорости вращения.
- Радиальные роликоподшипники с цилиндрическими роликами (серия NU, NJ, N, NF): Обладают значительно большей радиальной грузоподъемностью по сравнению с шариковыми того же габарита. Типичный пример – подшипник NU 311 EC (135x35x55 мм). Критически важны для применений с тяжелыми радиальными нагрузками и возможным тепловым расширением вала, например, в мощных генераторах, турбинах, крупных редукторах.
- Радиально-упорные шарикоподшипники (серия 7000): Способны воспринимать комбинированные (радиальные и осевые) нагрузки. Угол контакта определяет соотношение воспринимаемых усилий. Применяются в высокоскоростных узлах с преобладающей осевой нагрузкой, например, в шпинделях некоторых агрегатов.
- Конические роликоподшипники (серия 30000): Предназначены для восприятия комбинированных нагрузок, где осевая составляющая существенна. Пример – 30311 (135x35x55 мм). Широко используются в редукторах, коробках передач, опорах валов с существенным осевым усилием.
- Упорные шарикоподшипники (серия 5000, 8000): Воспринимают исключительно осевые нагрузки. Подшипник 51311 имеет наружный диаметр 135 мм при внутреннем 55 мм и высоте 36 мм. Применяются в вертикальных узлах (вертикальные насосы, турбины) для фиксации вала в осевом направлении.
- Электродвигатели и генераторы средней и большой мощности: В качестве опор ротора применяются радиальные шариковые или, чаще, цилиндрические роликоподшипники (серии NU, NJ), обеспечивающие точное центрирование и восприятие значительных магнитных тяжений и веса ротора.
- Насосное оборудование (циркуляционные, питательные, конденсатные насосы): Комбинация радиальных и упорных подшипников (или радиально-упорных) для восприятия как радиальных нагрузок от рабочего колеса, так и осевых усилий, возникающих из-за перепада давления.
- Турбины малой мощности и вспомогательные механизмы: В опорах валов, редукторах систем регулирования.
- Вентиляторы и дымососы котельных и энергоблоков: Радиальные шарикоподшипники или сферические роликоподшипники, работающие в условиях запыленности и повышенных температур.
- Оборудование для передачи и распределения электроэнергии: В механизмах приводов силовых выключателей, разъединителей, в шкивах тросовых передач.
- Усталостное выкрашивание (питтинг): Естественная причина после отработки расчетного срока службы (L10).
- Абразивный износ: Попадание твердых частиц из-за неэффективного уплотнения или загрязненной смазки.
- Коррозия и эрозия: Работа в условиях повышенной влажности или с попаданием агрессивных жидкостей.
- Пластическая деформация (вмятины): Возникает при ударных нагрузках или неправильном монтаже.
- Электрическое эрозирование (прокручивание тока): Особенно актуально для электродвигателей, где через подшипник могут протекать паразитные токи, вызывающие точечное оплавление дорожек качения. Для предотвращения используются подшипники с изолирующим покрытием или дополнительные заземляющие щетки.
Таблица соответствия типоразмеров и характеристик (примеры)
В таблице приведены примеры популярных моделей подшипников с D=135 мм и их ключевые параметры. Значения динамической (C) и статической (C0) грузоподъемности являются справочными и могут незначительно варьироваться в зависимости от производителя и модификации.
| Тип подшипника | Обозначение (пример) | Габариты, мм (d x D x B) | Динамическая грузоподъемность (C), кН | Статическая грузоподъемность (C0), кН | Предельная частота вращения (масло), об/мин |
|---|---|---|---|---|---|
| Радиальный шариковый | 6311 | 55 x 135 x 33 | 90.0 | 60.0 | 7000 |
| Цилиндрический роликовый | NU 311 EC | 55 x 135 x 35 | 145.0 | 132.0 | 7500 |
| Конический роликовый | 30311 | 55 x 135 x 35 | 145.0 | 165.0 | 6000 |
| Радиально-упорный шариковый (40°) | 7311 BECBM | 55 x 135 x 33 | 105.0 | 78.0 | 7500 |
| Упорный шариковый | 51311 | 55 x 135 x 36 | 85.0 | 195.0 | 3000 |
Материалы и технологии изготовления
Подавляющее большинство подшипников данного типоразмера изготавливаются из подшипниковой стали марки 100Cr6 (аналог ШХ15) или ее улучшенных модификаций. Ключевые этапы производства включают ковку, токарную обработку, термообработку (закалка и низкий отпуск для достижения твердости 58-65 HRC), шлифовку дорожек качения и полировку. Для работы в агрессивных средах (морская вода, химические пары) или при повышенных температурах применяются подшипники из нержавеющей стали (например, AISI 440C). В узлах с высокими скоростями и требованиями по снижению веса все чаще используются гибридные подшипники, где кольца выполнены из стали, а тела качения – из керамики (нитрид кремния Si3N4). Это позволяет снизить нагрев, повысить скорость вращения и увеличить срок службы.
Применение в энергетике и электротехнике
Подшипники с наружным диаметром 135 мм находят широкое применение в критически важном оборудовании энергетического комплекса.
Монтаж, смазка и обслуживание
Правильный монтаж и обслуживание являются определяющими факторами для достижения расчетного ресурса подшипника. Для подшипников 135 мм, устанавливаемых на валы диаметром 55, 60, 65 мм и более, как правило, применяется тепловой метод посадки (нагрев подшипника в масляной ванне или индукционном нагревателе до 80-110°C) для обеспечения натяга. Посадка в корпус чаще всего осуществляется по переходной или скользящей посадке. Смазка может быть пластичной (консистентной) или жидкой (масло). Выбор зависит от скорости вращения и температурного режима. Для высокоскоростных узлов (n > 5000 об/мин) предпочтительна циркуляционная система смазки маслом. В стандартных электродвигателях широко используется консистентная смазка, закладываемая на весь срок службы (LPS) или с периодическим пополнением. Обязательным условием является защита подшипникового узла от попадания абразивной пыли и влаги с помощью лабиринтных уплотнений, войлочных или современных полимерных сальников.
Диагностика неисправностей и причины выхода из строя
Основные признаки неисправности подшипникового узла: повышенный шум (гул, визг), вибрация, нагрев корпуса выше 80-90°C. Причины преждевременного выхода из строя подшипников с D=135 мм типичны для всего класса:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как определить внутренний диаметр подшипника, если известен только наружный (135 мм)?
Невозможно однозначно определить внутренний диаметр (d) только по наружному (D). D=135 мм может быть у подшипников с различными d (например, 55, 60, 65, 70 мм) и шириной (B). Точный типоразмер определяется по полной маркировке на изделии или по чертежу узла. Существуют стандартные серии (легкая, средняя, тяжелая), но для идентификации необходима либо маркировка, либо измерение d и B штангенциркулем.
Чем отличается подшипник 6311 от NU 311, если оба имеют размер 55×135 мм?
Это принципиально разные типы подшипников. 6311 – радиальный шарикоподшипник, воспринимает в основном радиальные нагрузки, допускает небольшие осевые смещения, подходит для высоких скоростей. NU 311 – цилиндрический роликоподшипник, воспринимает только радиальные нагрузки, имеет значительно большую радиальную грузоподъемность, допускает осевое смещение вала относительно корпуса в одну сторону (свободная опора), часто используется в паре с фиксирующим подшипником.
Какая смазка рекомендуется для подшипников 135 мм в электродвигателях?
Выбор смазки зависит от типа электродвигателя, скорости, температуры и условий эксплуатации. Для стандартных асинхронных двигателей общего назначения чаще всего используются литиевые консистентные смазки (например, на основе литиевого мыла 12-оксистеариновой кислоты) класса NLGI 2 или 3 с антиокислительными и противоизносными присадками. Для высокоскоростных или высокотемпературных двигателей могут применяться синтетические смазки на основе полиальфаолефинов (ПАО) или сложных эфиров. Точные рекомендации всегда указаны в руководстве по эксплуатации двигателя.
Как правильно запрессовать подшипник 135 мм на вал?
Запрессовка должна производиться с приложением усилия только к тому кольцу, которое садится с натягом. Если подшипник устанавливается на вал с натягом и в корпус с зазором, усилие должно прикладываться исключительно к внутреннему кольцу с помощью монтажной втулки. Запрещается передавать ударную или press-силу через тела качения или внешнее кольцо, это ведет к повреждению дорожек качения. Предпочтительным методом для данного размера является нагрев подшипника в термошкафу или на индукционном нагревателе для расширения внутреннего кольца, после чего подшипник легко надевается на вал до упора в бурт. Температура нагрева не должна превышать 120°C для стандартных подшипников.
Что означает маркировка «C3» в обозначении подшипника 6311 C3?
Буквенно-цифровое обозначение «C3» указывает на увеличенный по сравнению с нормальной группой радиальный зазор в подшипнике. Это необходимо для компенсации теплового расширения вала и корпуса в узлах, где ожидается значительный нагрев во время работы (например, в электродвигателях, редукторах). Использование подшипника с неправильным зазором (меньшим, чем требуется) может привести к заклиниванию и разрушению узла из-за теплового расширения.
Можно ли заменить шариковый подшипник на роликовый того же наружного диаметра?
Прямая замена без перерасчета всего узла недопустима, даже если габаритные размеры совпадают. Роликовые подшипники имеют другие характеристики: грузоподъемность, допустимые скорости, углы перекоса, тепловой режим. Такая замена может привести к изменению частот собственных колебаний вала, нарушению условий осевой фиксации, перегреву на высоких скоростях. Замена типа подшипника возможна только после проведения соответствующих инженерных расчетов и анализа условий работы узла.