Подшипники шариковые двухрядные ГОСТ
Подшипники шариковые двухрядные ГОСТ: конструкция, стандартизация и применение в электротехнической продукции
Подшипники шариковые двухрядные представляют собой класс радиальных подшипников качения, в которых два ряда тел качения (шариков) расположены в двух раздельных дорожках качения на внутреннем кольце. Их ключевое преимущество — повышенная радиальная грузоподъемность и жесткость по сравнению с однорядными аналогами при тех же габаритных размерах, а также способность воспринимать незначительные двухсторонние осевые нагрузки. В энергетике и электротехнической промышленности эти подшипники находят применение в мощных электродвигателях, генераторах, турбомашинах, вентиляторном оборудовании и ряде других механизмов, где требуются высокая надежность и долговечность вращающихся узлов.
Стандартизация по ГОСТ. Основные типы и конструктивные особенности
В Российской Федерации основным нормативным документом, регламентирующим параметры, технические требования и методы контроля шарикоподшипников, является ГОСТ 5721-75 «Подшипники шариковые радиальные двухрядные сферические. Технические условия». Важно отметить, что данный стандарт распространяется именно на сферические двухрядные шарикоподшипники, которые имеют сферическую поверхность наружного кольца и компенсируют перекосы вала до 3°. Это их критически важное свойство для монтажа в энергетическом оборудовании, где неизбежны несоосности и прогибы валов.
Основные конструктивные исполнения по ГОСТ 5721-75:
- Серия 1000: Подшипники легкой серии.
- Серия 111000: Подшипники легкой широкой серии.
- Серия 1200: Подшипники средней серии.
- Серия 121000: Подшипники средней широкой серии.
- Серия 1300: Подшипники тяжелой серии.
- Серия 131000: Подшипники тяжелой широкой серии.
- 5 = 50 мм.
- Крупные асинхронные и синхронные электродвигатели (выше 315 габарита): Установка в опорах ротора. Способность к самоустановке компенсирует прогиб вала под весом ротора и возможные неточности монтажа.
- Турбогенераторы и гидрогенераторы: Вспомогательные опорные узлы, подшипники в системах возбуждения.
- Вентиляторы и дутьевые машины котельных и градирен: Работа в условиях запыленности и вибрации.
- Насосное оборудование: Циркуляционные, питательные и конденсатные насосы.
- Редукторы и мультипликаторы: В энергетических установках, например, в ветрогенераторах.
- Пластичная смазка (например, Литин-24, ЦИАТИМ-201, 202, импортные NLGI 2): Применяется в закрытых узлах с умеренными скоростями и температурами (до 90-120°C). Закладывается на 1/2 — 2/3 свободного объема полости подшипника.
- Жидкая смазка (масло): Применяется в высокоскоростных узлах или в системах с централизованной циркуляционной смазкой. Требует наличия уплотнений и маслоотражателей.
Цифровое обозначение типа подшипника строится по схеме: серия + внутренний диаметр (d) в мм, умноженный на 5. Например, подшипник 1210 означает: серия 1200 (средняя), внутренний диаметр d = 10
Маркировка, основные размеры и технические параметры
Маркировка подшипников по ГОСТ включает условное обозначение, наносимое на торцевую поверхность одного из колец. Оно содержит: номер подшипника, товарный знак завода-изготовителя, знак группы радиального зазора, категорию подшипника, знак момента трения (при необходимости). Для специалиста по электротехнической продукции ключевыми являются номер подшипника (определяющий его геометрию) и категория (определяющая класс точности).
Основные размеры — внутренний диаметр (d), наружный диаметр (D), ширина (B) — строго регламентированы стандартом. Грузоподъемность (динамическая Cr и статическая C0r) определяет способность подшипника воспринимать нагрузку в течение расчетного срока службы.
| Обозначение подшипника | Размеры, мм | Грузоподъемность, кН | Предельная частота вращения при пластичной смазке, об/мин | |
|---|---|---|---|---|
| d x D x B | Динамическая (Cr) | Статическая (C0r) | ||
| 1205 | 25 x 52 x 15 | 12.1 | 5.85 | 8000 |
| 1208 | 40 x 80 x 18 | 22.5 | 11.8 | 6300 |
| 1211 | 55 x 100 x 21 | 31.5 | 18.6 | 5000 |
| 1310 | 50 x 110 x 27 | 52.0 | 31.0 | 4500 |
| 1316 | 80 x 170 x 39 | 112.0 | 75.0 | 3200 |
Классы точности и радиальные зазоры
ГОСТ 5721-75 устанавливает следующие классы точности (в порядке повышения): 0, 6, 5, 4, 2. Для большинства применений в электродвигателях общего назначения используется класс 0. Классы 6,5 и выше применяются в высокоскоростных электродвигателях, прецизионных шпинделях и генераторах, где критичны вибрация и биение.
Радиальный зазор — ключевой параметр, влияющий на температурный режим, шум и долговечность. Стандарт определяет группы зазоров: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (где 1 — зазоры меньше нормальных, 2 — нормальные, 3-9 — зазоры больше нормальных). Для электродвигателей чаще всего применяют группу 2 или 3, так как в работе происходит нагрев и расширение вала и внутреннего кольца, что требует компенсации.
Материалы и технология изготовления
Кольца и шарики подшипников по ГОСТ изготавливаются из подшипниковых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ или их зарубежных аналогов (например, 100Cr6 по DIN). Эти стали подвергаются объемной закалке и низкому отпуску для достижения высокой и однородной твердости (61-65 HRC). Сепараторы могут изготавливаться из штампованной стали (тип Ш), латуни (Л), текстолита (Т) или полиамиров (П). В энергетике, особенно во влажных условиях или при наличии брызг, часто предпочтение отдается латунным или стальным сепараторам из-за их стойкости.
Применение в электротехнической и энергетической отрасли
Двухрядные сферические шарикоподшипники используются в узлах, где действуют значительные радиальные нагрузки и возможны перекосы.
Выбор конкретного подшипника для электродвигателя осуществляется на основе расчета эквивалентной динамической нагрузки P, требуемого ресурса L10h (обычно не менее 20 000 часов для двигателей), частоты вращения и условий монтажа.
Монтаж, смазка и обслуживание
Правильный монтаж — залог долговечности. В энергетике распространены два основных способа установки: на вал с натягом (чаще внутреннее кольцо) и в корпус по переходной посадке (наружное сферическое кольцо). Нагрев подшипника перед установкой (индукционный или в масляной ванне) до 80-100°C — стандартная практика для безударной посадки на вал. Запрессовка ударами недопустима.
Смазка может быть пластичной (консистентной) или жидкой (масляной).
Контроль состояния в процессе эксплуатации включает мониторинг температуры (термопарами или термометрами), вибрации (вибродатчиками) и акустического шума. Резкий рост температуры или вибрации — сигнал к останову и диагностике.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие двухрядного сферического подшипника по ГОСТ 5721 от двухрядного радиального подшипника (например, по ISO 15)?
Главное отличие — наличие сферической поверхности на наружном кольце у подшипников по ГОСТ 5721, что позволяет ему самоустанавливаться и компенсировать перекосы до 3°. Стандартные двухрядные радиальные подшипники по ISO 15 (тип 42.., 43..) такой способностью не обладают и требуют строгой соосности посадочных мест.
Можно ли заменить подшипник по ГОСТ 5721 на импортный аналог?
Да, возможна замена на аналогичные сферические двухрядные шарикоподшипники по стандарту ISO 15 (серии 12.., 13.., 22.., 23..). Например, отечественный подшипник 1210 соответствует импортному 1210 (или 1210K) по ISO. Однако необходимо проверить полное соответствие размеров (d, D, B), класса точности, группы радиального зазора и типа сепаратора. Также важно учитывать отличия в материалах и смазке.
Как определить необходимую группу радиального зазора для электродвигателя?
Выбор зависит от условий работы. Для стандартных электродвигателей общего назначения с нагревом до 70-80°C обычно выбирают группу зазора 2 (нормальный) или 3 (увеличенный). Для узлов с повышенным нагревом (например, со стороны горячего привода) может потребоваться группа 4 или 5. Точный выбор требует теплового расчета узла.
Почему в некоторых электродвигателях на одном валу ставят два однорядных подшипника вместо одного двухрядного?
Это решение связано с компоновкой и распределением нагрузок. Два однорядных подшипника, установленных с определенным разносом, создают более жесткую и точную опору для вала, лучше воспринимают опрокидывающие моменты. Один двухрядный подшипник компактнее, дешевле и лучше компенсирует перекосы, но может уступать в жесткости системе из двух раздельных опор.
Каков типовой ресурс двухрядного шарикоподшипника в электродвигателе насоса?
Расчетный ресурс L10 (срок службы, который достигают 90% подшипников) для правильно подобранного, смонтированного и обслуживаемого подшипника в таком применении обычно составляет от 20 000 до 40 000 часов. Фактический ресурс может быть больше или меньше в зависимости от чистоты смазки, уровня вибраций, перегрузок и качества электропитания двигателя (отсутствие токов утечки через подшипник).
Как бороться с протеканием тока через подшипник в мощном электродвигателе?
Протекание тока вызывает электрическую эрозию (выкрашивание) дорожек качения. Мерами борьбы являются: применение подшипников с изолирующим покрытием на наружном или внутреннем кольце (например, Al2O3), установка изолирующих втулок или шайб, использование щеточных устройств для отвода тока, применение специальных смазок с проводящими добавками (для равномерного распределения потенциала).
Заключение
Подшипники шариковые двухрядные сферические, регламентированные ГОСТ 5721-75, являются критически важным компонентом в энергетическом и электротехническом оборудовании. Их правильный выбор, основанный на знании типоразмеров, классов точности, групп зазоров и материалов, напрямую влияет на надежность, энергоэффективность и срок службы вращающихся машин. Понимание особенностей монтажа, смазки и диагностики этих узлов позволяет специалистам обеспечивать бесперебойную работу ответственных систем, минимизировать простои и снижать эксплуатационные затраты. В условиях импортозамещения актуальность глубокого знания отечественной нормативной базы и корректного подбора аналогов только возрастает.