Подшипник качения радиальный цилиндрический однорядный NU314: полный технический анализ по ГОСТ 32314
Подшипник NU314 является типовым представителем класса радиальных цилиндрических однорядных подшипников с короткими цилиндрическими роликами. Обозначение по ГОСТ 32314 (аналог международного стандарта ISO 15:2011) определяет его ключевые геометрические параметры, класс точности и технические требования. Данный тип подшипников относится к категории несамоустанавливающихся и способен воспринимать исключительно радиальные нагрузки, а также ограниченные осевые нагрузки в одном направлении только при кратковременном режиме работы, благодаря бортикам на одном из колец. Основное назначение – применение в узлах, где вал или корпусная деталь могут испытывать тепловое удлинение, так как он допускает осевое смещение вала относительно корпуса (или наоборот) в одном направлении.
Конструктивные особенности и маркировка
Конструкция подшипника NU314 включает следующие основные компоненты:
- Наружное кольцо (обозначается в сборочном чертеже как 1): Имеет два борта, между которыми расположена дорожка качения. Борта служат для фиксации сепаратора с роликами в сборе.
- Внутреннее кольцо (обозначается как 2): Имеет два борта с одной стороны и не имеет бортов с другой. На стороне без бортов выполнена дорожка качения, что позволяет внутреннему кольцу (в сборе с роликами и сепаратором) перемещаться в осевом направлении относительно наружного кольца. Это ключевая особенность типа NU.
- Ролики (3): Короткие цилиндрические ролики, являющиеся телами качения. Отличаются высокой грузоподъемностью благодаря линейному контакту с дорожками качения.
- Сепаратор (4): Изготавливается из стали (чаще всего) или полиамида (в зависимости от модификации и производителя). Удерживает ролики на равном расстоянии друг от друга, предотвращает их соприкосновение и обеспечивает стабильную работу.
- 6 – класс точности (нормальный).
- 3 – серия по ширине (средняя широкая).
- 2 – серия по диаметру (легкая).
- 14 – код внутреннего диаметра (d = 14
- 5 = 70 мм).
- ПС6 – сепаратор из стали, штампованный, шестигранный.
- Допуск на средний диаметр отверстия внутреннего кольца: Δdmp от -0.015 до 0 мм.
- Допуск на средний диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца: ΔDmp от -0.018 до 0 мм.
- Допуск на ширину внутреннего кольца: ΔBs от -0.120 до 0 мм.
- Допуск на ширину наружного кольца: ΔCs от -0.120 до 0 мм.
- Биение дорожки качения внутреннего кольца относительно посадочной поверхности: Vdsp ≤ 0.020 мм.
- Биение дорожки качения наружного кольца: VDsp ≤ 0.025 мм.
- Электродвигатели средней и большой мощности: Устанавливается на концевых участках валов роторов (со стороны, противоположной приводному концу) в качестве «плавающей» опоры, позволяя валу свободно удлиняться при нагреве.
- Редукторы и зубчатые передачи: Используется в опорах быстроходных, промежуточных и тихоходных валов, где преобладают значительные радиальные нагрузки от зацепления.
- Насосное оборудование: Применяется в центробежных и поршневых насосах, вентиляторах и дымососах.
- Оборудование для транспортировки материалов: Валки конвейеров, ролики поддержки, приводные валы.
- Валки прокатных станов: Работают в условиях ударных и высоких радиальных нагрузок.
- Посадочные поверхности: Вал для внутреннего кольца (тип посадки – с натягом, например, k6, m6). Отверстие в корпусе для наружного кольца (тип посадки – с зазором, например, H7). Необходимо обеспечить высокую чистоту поверхности (Ra ≤ 0.8 мкм) и требуемую геометрию (овальность, конусность).
- Монтажная оснастка: Запрессовка должна производиться с приложением усилия только к тому кольцу, которое создает посадку с натягом. Для внутреннего кольца – через оправку, передающую усилие на торец кольца. Ни в коем случае нельзя передавать усилие через сепаратор или ролики.
- Температурный метод: Допускается нагрев внутреннего кольца в масляной ванне до +80…+100°C для облегчения посадки на вал. Открытое пламя недопустимо.
- Осевой зазор: После монтажа необходимо проверить легкость вращения и наличие требуемого осевого смещения внутреннего кольца относительно наружного.
- Смазка: Применяются пластичные смазки на литиевой или комплексной литиевой основе (например, Литол-24, ЦИАТИМ-201) для скоростей до 4-5 тыс. об/мин, либо жидкие индустриальные масла (И-Г-А, И-Г-Д по ГОСТ 17479.4) при высоких скоростях и принудительной циркуляционной системе смазки. Объем смазки должен заполнять 1/3 – 1/2 свободного пространства в подшипниковом узле.
- Повышенный шум и вибрация: Износ дорожек качения и роликов, выкрашивание, загрязнение.
- Нагрев узла выше допустимого: Недостаток или избыток смазки, слишком большой предварительный натяг при монтаже, перекос.
- Заклинивание: Крайняя степень износа, попадание крупных абразивных частиц, разрушение сепаратора.
- Осевой люфт вала сверх нормы: Износ торцов роликов и бортов колец, что нехарактерно для нормальной работы и свидетельствует о перегрузке или неправильном монтаже.
Полное условное обозначение по ГОСТ включает тип, размерную серию, исполнение и класс точности. Например: Подшипник 6-32314ПС6.
Основные размеры, вес и допуски
Геометрические параметры подшипника NU314 строго регламентированы ГОСТ 32314. Основные размеры приведены в таблице.
| Параметр | Обозначение | Значение, мм | Примечание |
|---|---|---|---|
| Внутренний диаметр | d | 70 | Номинальный |
| Наружный диаметр | D | 150 | Номинальный |
| Ширина | B | 35 | Номинальная |
| Радиус монтажной фаски | r | 2.1 | Мин. |
| Диаметр цилиндрического отверстия в наружном кольце | D1 | ≈ 136.2 | Расчетный |
| Диаметр цилиндрической поверхности внутреннего кольца | d1 | ≈ 83.8 | Расчетный |
| Фаска на торце внутреннего кольца | r1 | ≈ 1.0 | Прибл. |
Масса подшипника в стандартном исполнении составляет приблизительно 2.85 кг (зависит от материала сепаратора и производителя).
Допуски на основные размеры и требования к посадочным поверхностям вала и корпуса определяются классом точности. Для класса 6 (нормального) действуют следующие основные нормы (согласно ГОСТ 520):
Динамическая и статическая грузоподъемность. Ресурс и скорость
Цилиндрические роликоподшипники, к которым относится NU314, обладают высокой радиальной грузоподъемностью благодаря большой площади контакта роликов с кольцами. Значения базовой динамической (C) и статической (C0) грузоподъемности являются расчетными и зависят от материала, геометрии и технологии производства.
| Параметр | Обозначение | Типовое значение | Единица измерения |
|---|---|---|---|
| Базовая динамическая радиальная грузоподъемность | C | 168 000 | Н |
| Базовая статическая радиальная грузоподъемность | C0 | 163 000 | Н |
| Предельная частота вращения при пластичной смазке | nG | 4 800 | об/мин |
| Предельная частота вращения при жидкой смазке | nÖl | 6 300 | об/мин |
| Стандарт/Производитель | Обозначение | Примечание |
|---|---|---|
| ISO | NU 314 | Полный аналог |
| DIN 5412-1 | NU 314 | Немецкий стандарт |
| SKF | NU 314 ECJ/C3 | C3 – увеличенный радиальный зазор |
| FAG/INA (Schaeffler) | NU 314 E.TVP2 | Сепаратор из полиамида, усиленный |
| NSK | NU 314 | Стандартное исполнение |
| NTN | NU 314 | Стандартное исполнение |
| Timken | NU 314 | Стандартное исполнение |
При замене необходимо обращать внимание на класс точности, радиальный зазор (C2, CN, C3, C4), тип и материал сепаратора, а также на марку стали и наличие специальных покрытий.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник NU314 от NJ314?
Основное отличие – в конструкции внутреннего кольца. У типа NU оба борта находятся на наружном кольце, а внутреннее кольцо без бортов. У типа NJ один борт есть и на наружном, и на внутреннем кольце. Это позволяет использовать тип NJ в паре с упорным бортом или стопорным кольцом для фиксации вала в одном осевом направлении, в то время как тип NU предназначен исключительно для свободного осевого перемещения.
Какой радиальный зазор следует выбирать для электродвигателя?
Для большинства электродвигателей общего назначения рекомендуется нормальный радиальный зазор (обозначение CN, часто не указывается). При работе с повышенными температурами (нагрев корпуса более 70°C, нагрев вала от внутренних источников) или при наличии прессовой посадки на вал и в корпус одновременно следует выбирать увеличенный зазор C3. Для точных ответственных применений (высокоскоростные шпиндели) может потребоваться зазор C2.
Можно ли использовать подшипник NU314 для восприятия осевой нагрузки?
Нет, в качестве основного осевого опорного элемента использовать его нельзя. Он может воспринимать лишь незначительные кратковременные осевые нагрузки за счет торцов роликов и бортов наружного кольца. Для постоянного восприятия осевых усилий необходимо применять упорные или радиально-упорные подшипники.
Как правильно определить сторону, с которой внутреннее кольцо может перемещаться?
Осевое перемещение возможно в сторону, противоположную бортам внутреннего кольца. У подшипника типа NU внутреннее кольцо не имеет бортов, поэтому оно может перемещаться в обоих направлениях относительно наружного кольца, но только вместе с сепаратором и роликами. На монтаже это реализуется так, что внутреннее кольцо с роликами имеет возможность смещаться вдоль дорожки качения наружного кольца.
Что означает обозначение «6-32314ПС6»?
Это устаревшее, но до сих пор встречающееся обозначение по ГОСТ 3189. Расшифровка: «6» – класс точности; «3» – серия по ширине; «2» – серия по диаметру; «14» – диаметр 70 мм; «ПС6» – сепаратор штампованный стальной, шестигранный. По новому ГОСТ 32314 этот же подшипник будет обозначаться как Подшипник NU314 кл.6 с дополнительным указанием типа сепаратора в документации.
Каковы признаки выхода подшипника NU314 из строя и причины?
Заключение
Подшипник NU314 (ГОСТ 32314) является высоконадежным, стандартизированным узлом, предназначенным для работы в условиях значительных радиальных нагрузок с необходимостью компенсации осевых тепловых перемещений. Его корректный выбор по классу точности и радиальному зазору, грамотный монтаж с соблюдением посадок и качественное обслуживание с применением рекомендованных смазочных материалов обеспечивают длительный и безотказный ресурс работы в составе электродвигателей, редукторов, насосов и другого промышленного оборудования. Понимание его конструктивных особенностей и условий применения является обязательным для специалистов, занимающихся проектированием, ремонтом и эксплуатацией вращающихся машин.