Подшипник 51113: полное техническое описание, применение и специфика эксплуатации
Подшипник качения 51113 относится к классу упорных шарикоподшипников одинарного действия. Его основное функциональное назначение – восприятие исключительно осевых (аксиальных) нагрузок, действующих в одном направлении. Радиальная нагрузка для данного типа подшипников недопустима. Модель 51113 является стандартизированным изделием, соответствующим ГОСТ 7872-89 и международному стандарту ISO 104:2015. Данный типоразмер широко применяется в тяжелом энергетическом и промышленном оборудовании, где требуется обеспечить надежное осевое фиксирование валов, работающих при значительных нагрузках и умеренных скоростях вращения.
Конструктивные особенности и маркировка
Конструкция подшипника 51113 включает два кольца: верхнее (называемое «комплектующим» или «направляющим») и нижнее («опорное»). Комплектующее кольцо монтируется на вал с посадкой с зазором, его посадочный диаметр (d) меньше диаметра отверстия в корпусе (D). Опорное кольцо устанавливается в корпус с посадкой с зазором, его наружный диаметр (D) больше диаметра вала. Между кольцами расположен сепаратор, удерживающий тела качения – шарики. В модели 51113 используется штампованный стальной сепаратор, центрируемый по телам качения. Основной материал колец и шариков – подшипниковая сталь ШХ15 или ее аналоги (100Cr6).
Расшифровка условного обозначения 51113 по ГОСТ/ISO:
- 5 – обозначение типа подшипника: упорный шариковый одинарный.
- 1 – серия ширины (высоты). Указывает на габаритные размеры серии.
- 113 – код внутреннего диаметра. Для упорных подшипников с диаметром от 60 мм и выше последние две цифры кода умножают на 5 для получения внутреннего диаметра в мм. Таким образом: 13
- 5 = 65 мм.
- Опора выдвижного конца ротора в вертикальных гидрогенераторах и двигателях. Подшипник воспринимает вес вращающихся частей и гидравлическое осевое давление.
- Осевые опоры (упорные подушки) в турбинах малой мощности и специальных редукторах.
- Подпятники в механизмах поворота тяжелого оборудования (краны, заслонки, затворы).
- Опора шпинделя в тяжелых станках и прессовом оборудовании.
- Червячные редукторы, где требуется жесткое фиксирование червяка в осевом направлении для правильного зацепления.
- Консистентная смазка (типа Литол-24, ЦИАТИМ-201, Molykote или их импортных аналогов). Применяется при скоростях до 1900 об/мин, в условиях, где затруднена герметизация жидкой смазки. Заполнение полости подшипника – на 30-50%.
- Циркуляционное масляное смазывание (индустриальные масла ISO VG 68 или 100). Обеспечивает лучший теплоотвод и применяется для высокоскоростных или тяжелонагруженных узлов. Требует сложной герметизированной системы.
- 51113 A – с сепаратором из текстолита или латуни (для особых условий смазывания или повышенных скоростей).
- 51113 с канавками для смазки и отверстиями в кольцах – для обеспечения принудительной циркуляции масла через подшипник.
- 51113 P6, P5, P4 – повышенные классы точности.
- 51113 с защитными шайбами – для ограниченного применения в условиях повышенной загрязненности (не является полноценным уплотнением).
Основные размеры, вес и допуски
Геометрические параметры подшипника 51113 являются его ключевой идентифицирующей характеристикой и строго регламентированы стандартами.
| Параметр | Обозначение | Значение, мм | Примечание |
|---|---|---|---|
| Внутренний диаметр | d | 65 | Посадочный размер на вал для комплектующего кольца |
| Наружный диаметр | D | 100 | Посадочный размер в корпус для опорного кольца |
| Высота | H | 27 | Общая высота подшипника в сборе |
| Высота комплектующего кольца | H1 | ~14 | Приблизительное значение, важно для компоновки |
| Диаметр шариков | Dw | 14,288 | Стандартный размер тела качения |
| Радиус монтажной фаски | r | 1,5 | Минимальный радиус закругления на сопрягаемых деталях |
| Масса, кг | — | ~0,82 | Приблизительный вес |
Подшипник 51113, как правило, изготавливается в классе точности 0 (нормальный) по ГОСТ 520-2011 (соответствует классу P0 по ISO). По запросу могут производиться подшипники повышенных классов точности (6, 5, 4), что критически важно для высокоскоростных или прецизионных узлов. Допуски на монтажные размеры регламентируются стандартом ISO 199:2014 (ГОСТ 3325-85).
Грузоподъемность и скоростные характеристики
Динамическая и статическая грузоподъемность – основные параметры, определяющие долговечность и область применения подшипника. Они рассчитываются в соответствии с теорией усталостного контактного разрушения и указываются в каталогах.
| Характеристика | Обозначение | Значение | Условия |
|---|---|---|---|
| Динамическая грузоподъемность | C | 78,0 кН | Нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение 1 млн. оборотов |
| Статическая грузоподъемность | C0 | 188,0 кН | Допустимая осевая нагрузка при неподвижном или медленно вращающемся вале |
| Предельная частота вращения при жидкой смазке | nпред | 2800 об/мин | Ориентировочное значение для нормальных условий |
| Предельная частота вращения при консистентной смазке | nпред | 1900 об/мин | Ориентировочное значение |
Важно понимать, что предельная частота вращения является справочной и сильно зависит от условий работы: метода смазывания, типа смазочного материала, точности изготовления, теплового режима узла. Для упорных шарикоподшипников, в силу их конструкции, скоростные возможности существенно ниже, чем у радиальных.
Область применения в энергетике и промышленности
Подшипник 51113 находит применение в узлах, где вал испытывает значительные односторонние осевые усилия. В энергетическом секторе это, прежде всего:
В паре с радиальными подшипниками (например, роликовыми цилиндрическими 6-й серии или шариковыми радиально-упорными), модель 51113 формирует комбинированную опору, способную воспринимать как радиальные, так и осевые нагрузки.
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж – критически важное условие для долговечной работы упорного подшипника. Комплектующее кольцо (меньшего диаметра) должно быть посажено на вал с натягом. Опорное кольцо (большего диаметра) должно быть посажено в корпус с натягом. Это предотвращает проворачивание и проскальзывание колец под нагрузкой. Посадочные поверхности вала и корпуса должны иметь высокую чистоту обработки (Ra ≤ 0,8 мкм) и строгую перпендикулярность к опорным торцам. Монтаж осуществляется с помощью оправки, передающей усилие прессования непосредственно на монтируемое кольцо. Запрещается передавать усилие через тела качения или сепаратор.
Смазывание: Для подшипника 51113 применяются как пластичные (консистентные), так и жидкие (масляные) смазки. Выбор зависит от режима работы:
Обслуживание заключается в регулярном контроле температуры узла, вибрации и периодической замене или пополнении смазочного материала в соответствии с регламентом производителя оборудования.
Аналоги и взаимозаменяемость
Подшипник 51113 имеет прямые аналоги у большинства мировых производителей, а также входит в различные каталоги промышленной стандартизации.
| Стандарт / Производитель | Обозначение | Примечание |
|---|---|---|
| ISO 104:2015 | 51113 | Международный стандарт |
| ГОСТ 7872-89 | 51113 | Действующий российский стандарт |
| SKF | 51113 | Идентичное обозначение |
| FAG / Schaeffler | 51113 | Идентичное обозначение |
| NSK | 51113 | Идентичное обозначение |
| TIMKEN | 51113 | Идентичное обозначение |
| ASTM A294 (США) | Type 51113 | Аналог в американской системе |
При замене необходимо обращать внимание не только на размеры, но и на класс точности, материал сепаратора и тип смазки (для предварительно смазанных подшипников).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 51113 от 81113?
Подшипник 81113 – это упорно-радиальный роликовый сферический подшипник. Он кардинально отличается от 51113: может воспринимать не только осевые, но и значительные радиальные нагрузки, обладает свойством самоустановки (компенсирует перекосы вала), имеет совершенно иную конструкцию (двухрядные бочкообразные ролики) и существенно большие габариты при схожем внутреннем диаметре. Это разные типы подшипников для разных задач.
Можно ли использовать подшипник 51113 для восприятия радиальной нагрузки?
Нет, категорически нельзя. Конструкция упорного шарикоподшипника 51113 не рассчитана на радиальные нагрузки. Даже незначительная радиальная составляющая приведет к резкому снижению долговечности, заклиниванию и разрушению подшипника и узла в целом.
Как правильно определить, какое кольцо на вал, а какое в корпус?
Комплектующее (направляющее) кольцо имеет меньший посадочный диаметр (d=65 мм) и монтируется на вал. Опорное кольцо имеет больший наружный диаметр (D=100 мм) и монтируется в корпус. Визуально отверстие в комплектующем кольце меньше, чем наружный диаметр опорного. На схемах и чертежах комплектующее кольцо часто штрихуется.
Каков расчетный ресурс подшипника 51113 при нагрузке 50 кН и частоте 1000 об/мин?
Расчетный ресурс (номинальная долговечность) L10 в миллионах оборотов рассчитывается по формуле: L10 = (C / P)3, где C – динамическая грузоподъемность (78,0 кН), P – эквивалентная динамическая осевая нагрузка (50 кН). L10 = (78/50)3 ≈ (1.56)3 ≈ 3.8 млн. оборотов. В часах при n=1000 об/мин: L10h = (106 / (60 n)) L10 = (1 000 000 / (60 1000)) 3.8 ≈ 63.3 часа. Это означает, что 90% подшипников проработают не менее этого срока. Для увеличения ресурса необходимо снижать нагрузку или выбирать подшипник большей грузоподъемности.
Требуется ли регулировка осевого зазора при установке 51113?
Классический упорный шарикоподшипник 51113 имеет нулевой рабочий зазор после монтажа. Регулировка как таковая не требуется, но необходимо обеспечить плотный прижим обоих колец к своим посадочным поверхностям (вала и корпуса) и к сопрягаемым деталям (упорным буртам, крышкам) для исключения осевого люфта всего узла. Осевое положение вала фиксируется данным подшипником жестко.
Какие существуют модификации подшипника 51113?
Помимо стандартного исполнения, существуют модификации:
Заключение
Подшипник 51113 является надежным, стандартизированным решением для восприятия высоких односторонних осевых нагрузок в энергетическом и промышленном оборудовании. Его корректная эксплуатация целиком зависит от правильного выбора, точного монтажа с необходимыми посадками, обеспечения качественного смазывания и защиты от внешних воздействий. Понимание его конструктивных ограничений, в первую очередь неспособности воспринимать радиальные нагрузки, является ключевым для проектирования и ремонта ответственных узлов. При соблюдении всех технических требований данный подшипник обеспечивает длительный и безотказный ресурс работы.