Подшипники с внутренним диаметром 90 мм
Подшипники с внутренним диаметром 90 мм: классификация, применение и специфика подбора
Подшипники качения с внутренним диаметром (d) 90 мм представляют собой стандартизированный и широко распространенный типоразмер, относящийся к средним и крупным подшипникам. Данный посадочный размер востребован в тяжелонагруженных узлах вращения промышленного оборудования, где требуется обеспечить высокую нагрузочную способность, долговечность и надежность. Внутренний диаметр 90 мм является базовым для расчета серий подшипников, соответствующих международным стандартам ISO и ГОСТ. Основное применение таких подшипников сосредоточено в энергетическом секторе, тяжелом машиностроении, горнодобывающей промышленности, металлургии и на транспорте.
Классификация и основные типы подшипников с d=90 мм
Подшипники с внутренним диаметром 90 мм производятся в различных конструктивных исполнениях, каждое из которых оптимизировано под определенный тип нагрузки и условия эксплуатации.
- Шариковые радиальные однорядные (тип 6000, 16000, 618, 619, 60, 62, 63 серии по ISO): Наиболее универсальный тип. Предназначены для восприятия радиальных и умеренных осевых нагрузок в обоих направлениях. Отличаются высокой скоростью вращения. Серия 618xx — сверхлегкая, 619xx — легкая, 160xx — с канавкой на наружном кольце для стопорных колец, 60xx — нормальная, 62xx — средняя, 63xx — тяжелая серия.
- Шариковые радиальные сферические двухрядные (тип 1200, 1300, 2200, 2300 серии по ГОСТ, 12xx, 13xx, 22xx, 23xx по ISO): Обладают самоустанавливающейся способностью, компенсирующей перекосы валов и монтажные неточности (до 2-3°). Применяются в узлах с возможным прогибом вала или несоосностью посадочных мест.
- Роликовые цилиндрические одно- и двухрядные (тип NU, NJ, N, NF, NN для однорядных; NN, NNU для двухрядных по ISO): Обладают максимальной радиальной грузоподъемностью среди подшипников данного диаметра. Различные конструкции (с бортами или без) позволяют фиксировать вал или корпус в осевом направлении. Широко применяются в редукторах, электродвигателях, прокатных станах.
- Роликовые конические одно- и двухрядные (тип 30000 по ГОСТ, 3xxxx по ISO): Предназначены для комбинированных (радиально-осевых) нагрузок. Способны воспринимать значительные осевые нагрузки в одном направлении. Требуют точной регулировки зазора при установке. Критически важны для опор колесных пар, тяжелых редукторов, главных валов.
- Роликовые сферические двухрядные (тип 3500, 3600 по ГОСТ, 223xx, 230xx, 231xx, 232xx, 239xx по ISO): Сочетают высокую радиальную грузоподъемность с самоустанавливаемостью и способностью воспринимать двухсторонние осевые нагрузки. Ключевой тип для экстремально нагруженных узлов с ударными нагрузками и перекосами: буровое оборудование, виброплощадки, тяговые электродвигатели.
- Упорные шариковые и роликовые (тип 511xx, 512xx, 522xx, 523xx, 532xx, 533xx, 542xx, 543xx по ISO): Специализированы для восприятия исключительно осевых нагрузок. В энергетике часто применяются в вертикальных гидроагрегатах, турбинах, опорах поворотных механизмов.
- Электродвигатели и генераторы средней и большой мощности: Опоры валов роторов асинхронных и синхронных машин мощностью от сотен киловатт до нескольких мегаватт. Применяются радиальные шариковые (для быстроходных валов) и роликовые цилиндрические подшипники. Для вертикальных гидрогенераторов часто используются упорно-радиальные сферические или упорные подшипники.
- Редукторы и турбомуфты: В быстроходных, промежуточных и тихоходных валах редукторов цилиндрического, конического и планетарного типа. Используются роликовые цилиндрические (NU, NJ) и конические подшипники, обеспечивающие точное позиционирование валов и восприятие реактивных нагрузок.
- Насосное оборудование (питательные, циркуляционные, сетевые насосы): Опоры валов центробежных насосов высокого давления. Требуются подшипники с повышенной стойкостью к вибрациям и способностью работать в условиях возможного попадания влаги (с специальными уплотнениями).
- Вентиляторы и дымососы ТЭС и АЭС: Главные опоры роторов крупных вентиляторов газовоздушного тракта. Используются сферические роликовые подшипники, компенсирующие перекосы от тепловых деформаций и воспринимающие значительные неуравновешенные нагрузки.
- Оборудование для транспортировки и подготовки топлива: Опоры барабанов мельниц, валов дробилок, приводные валы конвейеров. Преимущественно применяются сферические роликовые подшипники с усиленной конструкцией и системой смазки.
- Способы посадки: Внутреннее кольцо, как правило, устанавливается на вал с натягом (посадка k6, m6), наружное — в корпус с зазором (посадка H7). Для плавающих опор одно из колец (чаще наружное) должно иметь возможность осевого перемещения.
- Методы монтажа:
- Горячий способ (нагрев индукционным или масляным методом до 80-110°C) — основной для подшипников такого размера, обеспечивает равномерную посадку без ударных нагрузок.
- Механический прессовка с использованием специальных оправок, передающих усилие только на монтируемое кольцо (запрещено передавать усилие через тела качения).
- Системы смазки:
- Консистентная смазка: Для узлов с умеренными скоростями и температурами. Требует наличия полостей для закладки смазки и защиты уплотнениями (2RS, 2Z).
- Циркуляционная жидкая смазка (масло): Применяется в высокоскоростных или высокотемпературных узлах (турбины, редукторы). Обеспечивает отвод тепла и непрерывную подачу очищенного масла. Подшипники часто имеют смазочные канавки и отверстия (обозначение W33).
- Контроль состояния: В энергетике обязателен регулярный мониторинг вибрации, температуры подшипникового узла и анализ состояния смазочного материала. Повышение температуры или уровня вибрации — первые признаки износа, нарушения смазки или потери посадки.
- Характер и величина нагрузок: Радиальные, осевые, комбинированные, ударные. Расчет эквивалентной динамической нагрузки P.
- Частота вращения: Каждый тип подшипника имеет предельную частоту вращения, зависящую от размера, точности и системы смазки.
- Требуемый ресурс (расчетный срок службы L10): Рассчитывается по формуле L10 = (C/P)p, где p=3 для шариковых и 10/3 для роликовых подшипников. Для ответственных узлов энергооборудования ресурс должен соответствовать межремонтным циклам.
- Условия эксплуатации: Температурный режим, наличие загрязнений, влаги, агрессивных сред. Определяет выбор материала (стандартная сталь, SS — нержавеющая), типа и материала уплотнений.
- Требования к точности: Классы точности по ISO: P0 (нормальный), P6, P5, P4, P2 (повышенные). Для высокоскоростных шпинделей, прецизионных станков требуются классы P4 и выше. В энергетике чаще применяются P0, P6, реже P5 для турбин.
- Особенности конструкции узла: Возможность самоустановки, необходимость осевой фиксации или перемещения, ограничения по габаритам (серия по ширине).
- Усталостное выкрашивание — естественный износ при длительной работе под нагрузкой.
- Загрязнение смазки — абразивный износ из-за попадания твердых частиц.
- Недостаточная или избыточная смазка — приводит к перегреву и задирам или повышенному трению и вспениванию смазки.
- Неправильный монтаж — перекосы, ударный монтаж, повреждение колец и тел качения.
- Нарушение посадок — проворот кольца на валу или в корпусе (обкатывание), приводящий к разогреву и разрушению посадочных поверхностей.
- Прохождение токов утечки (электрическая эрозия) — характерно для электродвигателей и генераторов, приводит к образованию кратеров и канавок на дорожках качения.
Габаритные размеры, обозначения и грузоподъемность
Для подшипников с d=90 мм существует строгая система обозначений и стандартизированный ряд наружных диаметров (D) и ширин (B). Грузоподъемность напрямую зависит от серии по ширине и типу.
| Тип подшипника | Обозначение (пример) | Габариты, мм (d×D×B) | Динамическая нагрузка (C), кН | Статическая нагрузка (C0), кН |
|---|---|---|---|---|
| Шариковый радиальный 61918 | 61918 | 90×125×18 | 38.5 | 28.5 |
| Шариковый радиальный 6318 | 6318 | 90×190×43 | 112 | 100 |
| Роликовый цилиндрический NU218 | NU218 EC | 90×160×30 | 165 | 175 |
| Роликовый конический 30318 | 30318 J2 | 90×190×46.5 | 190 | 220 |
| Роликовый сферический 22318 | 22318 CC/W33 | 90×190×64 | 325 | 355 |
Обозначение подшипника, например, 6318 C3, расшифровывается следующим образом: 6 — радиальный шариковый однорядный; 3 — тяжелая серия по ширине и наружному диаметру; 18 — размерная серия, где 18*5=90 мм (внутренний диаметр); C3 — группа радиального зазора, превышающая нормальную.
Ключевые области применения в энергетике и смежных отраслях
Подшипники данного типоразмера являются критически важными компонентами в ответственных узлах.
Особенности монтажа, демонтажа и обслуживания
Правильная установка подшипника d=90 мм определяет его ресурс и надежность всего узла.
Критерии выбора подшипника для конкретного применения
Выбор подшипника с d=90 мм — инженерная задача, требующая учета множества факторов.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 6318 от 6218?
Оба подшипника — шариковые радиальные однорядные с внутренним диаметром 90 мм. Ключевое отличие — в серии по ширине и наружному диаметру. Подшипник 6218 имеет габариты 90×160×30 мм и относится к средней серии, а 6318 — 90×190×43 мм и относится к тяжелой серии. Соответственно, 6318 обладает значительно более высокой статической и динамической грузоподъемностью, но занимает больше места и имеет большую массу.
Какой радиальный зазор (C3, CN, C4) выбрать для электродвигателя?
Для большинства электродвигателей общепромышленного применения с нормальными тепловыми режимами используется зазор группы CN (нормальный). Группа C3 (больше нормального) применяется в случаях, когда ожидается значительный нагрев подшипникового узла или внутреннего кольца относительно вала (например, в мощных двигателях, двигателях с частым пуском/остановом, в условиях плохого теплоотвода). Группа C4 применяется реже, в специальных условиях с экстремальным нагревом. Неправильный выбор зазора может привести к преждевременному выходу подшипника из строя из-за заклинивания (при недостаточном зазоре) или повышенной вибрации и износу (при избыточном).
Что означает обозначение W33 в маркировке роликового сферического подшипника?
Обозначение W33 указывает на наличие в наружном кольце подшипника смазочной канавки и трех равнораспределенных отверстий для подвода жидкой смазки (масла) при организации циркуляционной или струйной системы смазки. Это критически важно для тяжелонагруженных подшипников, работающих в условиях высоких нагрузок и скоростей, где необходимо эффективное отведение тепла.
Можно ли заменить роликовый конический подшипник на шариковый радиальный, если габариты посадочных мест совпадают?
Нет, такая замена недопустима без полного перерасчета узла. Роликовые конические подшипники специально предназначены для восприятия значительных осевых нагрузок и работают в паре с предварительным натягом. Шариковый радиальный подшипник не рассчитан на высокие осевые нагрузки и не обеспечит требуемой жесткости узла, что приведет к его быстрому разрушению и возможной аварии оборудования.
Как правильно хранить крупные подшипники до монтажа?
Подшипники должны храниться в оригинальной заводской упаковке (вощеной бумаге, полиэтиленовой пленке) в сухом, чистом, беспыльном помещении при температуре выше точки росы, чтобы исключить конденсацию влаги. Запрещено хранить подшипники на полу без поддонов, вблизи источников вибрации, в горизонтальном положении (если они упакованы вертикально). Перед монтажом упаковку снимают непосредственно перед установкой. Длительное хранение (более 2-3 лет) требует периодического контроля состояния консервационной смазки.