Подшипники упорные с внутренним диаметром 150 мм: конструкция, применение и спецификации
Упорные подшипники качения с внутренним диаметром 150 мм представляют собой специализированный тип опор, предназначенных для восприятия исключительно осевых нагрузок, действующих вдоль оси вала. Они не рассчитаны на радиальные нагрузки. Основная функция – фиксация вала в осевом направлении и передача значительных усилий на корпус механизма. Данный типоразмер (d=150 мм) является востребованным в тяжелом промышленном оборудовании, где требуется обеспечить высокую грузоподъемность и надежность при работе с низкими и средними скоростями вращения.
Конструктивные типы и их особенности
Упорные подшипники с посадочным диаметром 150 мм производятся в нескольких основных конструктивных исполнениях, выбор которых зависит от величины нагрузки, требований к жесткости, точности позиционирования и условий эксплуатации.
1. Упорные шарикоподшипники (серия 511.., 532..)
Состоят из двух колец (осевого и корпусного), сепаратора и комплекта шариков. Для диаметра 150 мм наиболее характерны однорядные упорные шарикоподшипники (тип 51130). Они воспринимают осевую нагрузку только в одном направлении. Для двухстороннего осевого фиксирования используются двухрядные или сдвоенные конструкции, но для данного размера они менее распространены. Основные преимущества: способность работать на относительно высоких скоростях (по сравнению с роликовыми), низкий момент трения. Недостаток: ограниченная грузоподъемность.
2. Упорные роликоподшипники цилиндрические (серия 813..)
В качестве тел качения используются цилиндрические ролики. Подшипники серии 81330 (d=150 мм) обладают значительно большей грузоподъемностью и жесткостью, чем шариковые аналоги, благодаря увеличенной площади контакта. Однако их предельная частота вращения ниже. Они требуют точного монтажа и не допускают перекосов. Применяются в мощных редукторах, тяжелонагруженных шпинделях, опорах вертикальных валов.
3. Упорные роликоподшипники сферические самоустанавливающиеся (серия 293.., 294..)
Конструкция включает асимметричные бочкообразные ролики, расположенные под углом к оси вращения. Наружное кольцо имеет сферическую дорожку качения. Ключевая особенность – способность компенсировать перекосы вала относительно корпуса (до 2-3°), что критически важно при прогибах вала или неточности монтажа. Подшипник серии 29330 (E) является наиболее распространенным для диаметра 150 мм в этом классе. Он воспринимает комбинированные (осевые и небольшие радиальные) нагрузки, обладает очень высокой осевой грузоподъемностью. Широко используется в горнодобывающей, металлургической и энергетической отраслях.
Основные параметры и размеры
Для упорных подшипников с d=150 мм стандартизированы габаритные размеры, определяемые серией по ширине и наружному диаметру. Основные параметры регламентируются ГОСТ 7872-89 и международными стандартами ISO.
| Тип подшипника | Обозначение (пример) | Внутренний диаметр d, мм | Наружный диаметр D, мм | Высота H, мм | Динамическая грузоподъемность C, кН (прибл.) | Статическая грузоподъемность C0, кН (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Упорный шариковый однорядный | 51130 | 150 | 190 | 31 | 120 | 300 |
| Упорный роликовый цилиндрический | 81330 | 150 | 215 | 39 | 380 | 1450 |
| Упорный сферический роликовый | 29330 E | 150 | 280 | 60 | 710 | 2240 |
| Упорный сферический роликовый | 29430 E | 150 | 300 | 73 | 950 | 3000 |
Ключевые критерии выбора
Выбор конкретного типа подшипника для применения в энергетике и тяжелой промышленности осуществляется на основе комплексного анализа условий работы.
- Величина и направление осевой нагрузки: Для умеренных нагрузок – шариковые (51130). Для экстремальных нагрузок – сферические роликовые (29330, 29430).
- Наличие перекосов и радиальной составляющей: При вероятности перекоса или наличии неучтенной радиальной нагрузки – только сферические самоустанавливающиеся подшипники (серия 293..).
- Частота вращения: Шариковые подшипники допускают более высокие скорости. Для роликовых подшипников необходимо сверяться с предельно допустимыми оборотами, указанными в каталогах.
- Требования к жесткости узла: Цилиндрические роликоподшипники (81330) обеспечивают максимальную осевую жесткость.
- Условия смазки и обслуживания: Сферические роликоподшипники менее чувствительны к качеству смазки в тяжелых условиях. Для всех типов критически важна организация надежной подачи пластичной или жидкой смазки.
- Вал: Посадочная поверхность под осное кольцо (напрессовываемое на вал) должна иметь квалитет h6 или js6. Обязательно наличие буртов или упорных колец для точного осевого позиционирования кольца.
- Корпус: Посадочная поверхность под корпусное кольцо (устанавливаемое в корпус) – H7. Необходимо обеспечить перпендикулярность посадочного торца корпуса оси вращения.
- Гидрогенераторы и вертикальные гидротурбины: Сферические упорные подшипники (29330, 29430) используются в качестве опор для ротора, воспринимающих его вес и гидравлическое осевое усилие. Компенсация перекосов здесь особенно важна.
- Редукторы тяжелых механизмов: Цилиндрические (81330) или сферические роликоподшипники устанавливаются в червячных и цилиндрических редукторах для фиксации валов в осевом направлении.
- Оборудование для металлургии: Опоры рабочих клетей прокатных станов, шпиндели, механизмы подъема.
- Грузоподъемные машины: Упорные узлы поворотных механизмов башенных и мостовых кранов, где подшипник работает в условиях медленного вращения под высокой статической и динамической нагрузкой.
Особенности монтажа и эксплуатации в энергетическом оборудовании
Монтаж упорных подшипников диаметром 150 мм требует строгого соблюдения технологий, так как ошибки приводят к мгновенному выходу из строя.
Требования к посадочным поверхностям:
Монтаж:
Запрещается передавать монтажное усилие через тела качения. Напрессовка должна осуществляться только на соответствующее кольцо (осевое – на вал, корпусное – в корпус) с использованием специальных оправок. При монтаже сферических роликоподшипников необходимо контролировать зазор между корпусом и сферической поверхностью наружного кольца.
Смазка:
Для узлов с низкой частотой вращения и высокой нагрузкой (например, поворотные механизмы кранов, опоры гидротурбин) чаще применяется консистентная смазка (типа Литол-24, Molykote и т.п.) с регулярным пополнением через пресс-масленки. В редукторах с циркуляционной системой смазки используется жидкое индустриальное масло (И-Г-А, И-Г-Д и др.) с требуемой вязкостью. Смазочный материал должен обладать противозадирными и антиокислительными свойствами.
Типовые области применения
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 29330 от 29430 при одинаковом внутреннем диаметре 150 мм?
Цифра «3» в четвертой позиции обозначает серию по габаритам. Подшипник 29430 (серия «4») имеет большие наружный диаметр (D=300 мм) и высоту (H=73 мм), чем 29330 (серия «3», D=280 мм, H=60 мм). Соответственно, 29430 обладает на 25-35% более высокой динамической и статической грузоподъемностью, но требует больше места в узле.
Можно ли заменить упорный сферический роликоподшипник на два упорных шариковых, установленных встречно?
Теоретически такая схема может воспринимать двухстороннюю осевую нагрузку. Однако она не будет выполнять функцию самоустановки, а ее общая грузоподъемность и, главное, стойкость к ударным нагрузкам будут существенно ниже, чем у одного сферического роликоподшипника. Замена не является прямозначной и требует полного перерасчета узла.
Какой тепловой зазор необходимо обеспечивать при монтаже упорного подшипника 81330?
Цилиндрические упорные роликоподшипники (типа 81330) обычно устанавливаются с предварительным натягом или с минимальным зазором (до 0.02-0.05 мм) для обеспечения высокой жесткости узла. Точная величина зависит от условий работы и материала корпуса. Рекомендации конкретного производителя (SKF, FAG, Timken) являются приоритетными.
Каков ресурс подшипника 29330 E в опоре гидрогенератора?
Расчетный ресурс (номинальная долговечность по усталостному выкрашиванию L10) определяется по динамической грузоподъемности и фактической осевой нагрузке. В реальных условиях ресурс сильно зависит от чистоты смазочного материала, вибраций, точности монтажа и температурного режима. При правильной эксплуатации, регулярном обслуживании и эффективной фильтрации масла ресурс может превышать 100 000 часов.
Какие аналоги существуют у подшипника 51130?
Помимо отечественного обозначения 51130, международными аналогами являются: SKF — 51130, FAG — 51130, NSK — 51130, Timken — 51130. Размеры и грузоподъемность стандартизированы, однако материалы, класс точности и тип сепаратора могут отличаться, что необходимо уточнять в технических каталогах.
Как диагностировать неисправность упорного подшипника в работе?
Основные признаки: повышение температуры узла выше расчетной (более +80°С), повышенный шум или стук осевого направления, увеличение осевого люфа вала, наличие в системе смазки продуктов износа (металлической стружки). Диагностика проводится методами вибромониторинга с акцентом на осевую вибрацию.
Заключение
Упорные подшипники с внутренним диаметром 150 мм являются критически важными компонентами в тяжелом промышленном и энергетическом оборудовании. Корректный выбор типа (шариковый, цилиндрический или сферический роликовый), основанный на точном расчете нагрузок, скоростей и условий эксплуатации, определяет надежность и долговечность всего узла. Особое внимание должно уделяться соблюдению технологий монтажа, обеспечению качественного смазывания и регулярному мониторингу состояния в процессе работы. Использование подшипников данного типоразмера от проверенных производителей с соответствующими сертификатами является обязательным условием для ответственных применений в энергетической отрасли.