Цилиндрические подшипники с внутренним диаметром 35 мм
Цилиндрические подшипники с внутренним диаметром 35 мм: технические характеристики, применение и подбор
Цилиндрические подшипники качения с внутренним диаметром (d) 35 мм представляют собой широко распространенный типоразмер в промышленности, включая энергетический сектор. Данный диаметр является стандартным и соответствует валам, размеры которых определены рядом нормативов. Подшипники этого типоразмера предназначены для восприятия преимущественно радиальных нагрузок и характеризуются высокой радиальной грузоподъемностью и жесткостью при относительно умеренной осевой грузоподъемности (в случае исполнений с бортами на одном или двух кольцах). Их конструкция, основанная на цилиндрических роликах в качестве тел качения, обеспечивает минимальное трение качения и эффективную работу на высоких скоростях вращения.
Конструктивные особенности и основные типы
Ключевым элементом конструкции является сепаратор, который удерживает ролики на равном расстоянии друг от друга. Сепараторы могут изготавливаться из штампованной стали, латуни, полиамида или других материалов, что влияет на допустимые скорости и условия работы. В зависимости от наличия бортов (фланцев) на кольцах, подшипники делятся на несколько серий, определяющих их способность воспринимать осевые нагрузки.
- Серия NU (NU206, NU2307 и т.д.): На наружном и внутреннем кольцах имеются два борта, на внутреннем – нет. Позволяет перемещаться валу относительно корпуса в осевом направлении за счет возможности смещения одного кольца относительно другого. Используется как «свободная» опора в валах, подверженных тепловому удлинению.
- Серия NJ (NJ206, NJ2307): На наружном кольце два борта, на внутреннем – один. Могут воспринимать ограниченные односторонние осевые нагрузки. Часто используются в паре с упорными кольцами или вторыми подшипниками.
- Серия N (N206, NUP2307): На наружном кольце нет бортов, на внутреннем – два. Позволяет перемещаться корпусу относительно вала. Встречаются реже.
- Серия NUP (NUP206, NUP2307): На наружном кольце два борта, на внутреннем – один борт и одно съемное стопорное кольцо. Могут фиксировать вал в обоих осевых направлениях, выполняя роль «фиксирующей» опоры.
- Двухрядные цилиндрические подшипники (NN3007, NNU4921): Обладают значительно повышенной радиальной грузоподъемностью и жесткостью. Широко применяются в точных станках и тяжелом оборудовании.
- Первые цифры (или буквы) указывают на тип: «2» – радиальный роликовый цилиндрический.
- Вторая цифра (3) – серия по ширине (средняя).
- Последние две цифры (07) указывают на код внутреннего диаметра: 07 соответствует d = 35 мм (расчет: 07
- 5 = 35 мм).
- Нагрузка: Расчет эквивалентной динамической радиальной нагрузки (P) с учетом возможных осевых составляющих. Выбор подшипника с динамической грузоподъемностью (C), обеспечивающей требуемый ресурс (L10) в часах.
- Скорость вращения: Ограничение по предельной частоте вращения. Для высокооборотных агрегатов (центробежные насосы, турбины) критичны тип и материал сепаратора (предпочтительны латунные или полиамидные), класс точности и система смазки.
- Точность: В высокоскоростных или высокоточных узлах применяются подшипники классов точности P6, P5, P4 (по ISO). Класс P0 (нормальный) используется для большинства стандартных применений.
- Смазка: Возможность как консистентной смазки (закладная на весь срок службы или с периодическим пополнением), так и жидкой циркуляционной (масло). В энергетике часто используются подшипниковые узлы с централизованной системой смазки.
- Температурный режим: Стандартные подшипники рассчитаны на работу до +120°C (для кратковременных пиков – выше). Для высокотемпературных применений (около источников тепла) требуются подшипники из термостабильных сталей со специальной термообработкой и смазкой.
- Монтаж и демонтаж: Подшипники серий NU и N требуют осевой фиксации только одного из колец, что упрощает монтаж в разъемных корпусах. Исполнения типа NUP и NJ требуют более точной осевой фиксации.
Основные размеры и обозначения
Для внутреннего диаметра 35 мм существует широкий спектр подшипников, отличающихся шириной, наружным диаметром и, соответственно, серией по ширине и наружному диаметру. Обозначение следует системе ISO. Например, подшипник 2307:
Таблица 1. Стандартные типоразмеры цилиндрических подшипников с d=35 мм и их основные размеры (выборка по ГОСТ/ISO).
| Обозначение | Тип | Наружный диаметр, D (мм) | Ширина, B (мм) | Радиальный зазор, базовая норма (мкм) | Масса, ~кг |
|---|---|---|---|---|---|
| NU207 | NU | 72 | 17 | 20-40 | 0.28 |
| NJ207 | NJ | 72 | 17 | 20-40 | 0.30 |
| NUP207 | NUP | 72 | 17 | 20-40 | 0.32 |
| 2207 | с бортами на обоих кольцах | 72 | 23 | 25-50 | 0.42 |
| 2307 | с бортами на обоих кольцах | 80 | 31 | 40-70 | 0.75 |
| NU2307 | NU | 80 | 31 | 40-70 | 0.70 |
| NN3007 | Двухрядный | 62 | 20 | 10-20 | 0.25 |
Критерии выбора для применения в энергетике
В энергетическом оборудовании (электродвигатели, турбогенераторы, насосы, вентиляторы, редукторы) к подшипникам предъявляются повышенные требования по надежности и долговечности.
Особенности монтажа и эксплуатации
Правильный монтаж критически важен для реализации заявленного ресурса подшипника. Для вала диаметром 35 мм посадка внутреннего кольца, как правило, осуществляется с натягом (посадки k5, m5, m6), обеспечивающим отсутствие проворачивания. Посадка наружного кольца в корпус – обычно скользящая или с небольшим зазором (H6, H7) для серий NU, NJ, что позволяет кольцу самоустанавливаться и перемещаться при тепловом расширении. Обязательна защита от загрязнений и контроль смазки. В энергетике широко применяются системы мониторинга вибрации и температуры подшипниковых узлов для прогнозирования отказов.
Сравнение с подшипниками других типов того же диаметра вала
Выбор между цилиндрическим, шариковым радиальным, сферическим или коническим роликовым подшипником для вала 35 мм определяется условиями работы.
| Тип подшипника (пример для d=35 мм) | Преимущества | Недостатки | Типичное применение в энергетике |
|---|---|---|---|
| Цилиндрический роликовый (NU207, NJ207) | Макс. радиальная грузоподъемность, высокая скорость, низкий нагрев, возможность осевого смещения (NU) | Ограниченная осевая грузоподъемность (кроме NUP) | Опоры валов электродвигателей средней и большой мощности, генераторов, насосов. |
| Шариковый радиальный (6207, 6307) | Универсальность, восприятие комбинированных нагрузок, низкий момент трения, простота монтажа. | Меньшая радиальная грузоподъемность по сравнению с цилиндрическим того же габарита. | Вспомогательные механизмы, двигатели малой и средней мощности, вентиляторы. |
| Конический роликовый (32007, 30207) | Высокая радиальная и односторонняя осевая грузоподъемность. | Более высокие требования к регулировке, повышенное теплообразование. | Редукторы, тяжелонагруженные низко- и средско-ростные узлы с большими осевыми нагрузками. |
| Сферический роликовый (22207, 22307) | Самоустанавливаемость, высокая грузоподъемность, допуск на перекосы вала. | Ограничение по скорости, большие габариты. | Приводы механизмов с возможными перекосами, тяжелые вентиляторы. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник NU207 от NJ207?
Подшипник NU207 имеет два борта на наружном кольце и не имеет бортов на внутреннем. Он позволяет валу свободно перемещаться в осевом направлении относительно наружного кольца. Подшипник NJ207 имеет два борта на наружном кольце и один борт на внутреннем. Он может воспринимать ограниченные осевые нагрузки в одном направлении (в сторону борта внутреннего кольца) и часто используется в паре с упорным кольцом или вторым подшипником для создания фиксированной опоры.
Какой класс точности необходим для электродвигателя на 3000 об/мин?
Для большинства промышленных электродвигателей на 3000 об/мин достаточно подшипников нормального класса точности P0. Однако для двигателей повышенной мощности, с повышенными требованиями к вибрации или для специальных применений (например, приводы насосов питательной воды) рекомендуется использовать подшипники класса P6 или выше. Класс точности влияет на биение, уровень шума и вибрации.
Какая смазка предпочтительнее: консистентная или жидкая?
Консистентная смазка (пластичные смазки на литиевой, комплексной или синтетической основе) удобна для необслуживаемых или редко обслуживаемых узлов, обеспечивает хорошую герметизацию. Жидкая смазка (масло) эффективнее отводит тепло, что критично для высокоскоростных узлов (свыше 0.5*предельной скорости по каталогу), а также позволяет использовать системы циркуляционной и принудительной смазки, что характерно для крупных турбогенераторов и мощных насосов.
Как правильно определить необходимый радиальный зазор?
Радиальный зазор (люфт) выбирается исходя из условий работы. Стандартный зазор (CN, Normal) подходит для большинства применений. При повышенных температурах (нагрев вала или корпуса более 70°C) или при использовании подшипников в паре (дуплекс) требуется увеличенный зазор (C3, C4). Уменьшенный зазор (C2) применяется редко, для прецизионных узлов с жесткими требованиями к биению. Неправильный выбор зазора ведет к перегреву (при недостаточном зазоре) или повышенным вибрациям и ударным нагрузкам (при избыточном).
Можно ли заменить цилиндрический подшипник на шариковый того же размера?
Механическая замена (посадочные размеры одинаковы) часто возможна, но не всегда технически оправдана. Необходимо пересчитать ресурс по динамической грузоподъемности, которая у шарикового подшипника (например, 6307) будет ниже, чем у цилиндрического (2307). Также важно учесть осевые нагрузки: если вал имел осевое смещение, которое компенсировалось подшипником NU, то шариковый радиальный подшипник такого смещения не допускает, что может привести к заклиниванию. Замена требует инженерного анализа условий работы узла.
Каков типичный расчетный ресурс (L10) таких подшипников в насосе?
Расчетный ресурс L10 (ресурс, при котором не менее 90% подшипников одной партии должны отработать без признаков усталости материала) для правильно подобранного и смонтированного цилиндрического подшипника в насосном агрегате общего назначения обычно составляет от 40 000 до 100 000 часов. Фактический ресурс может быть как больше (при идеальных условиях смазки и отсутствии вибраций), так и значительно меньше (при попадании загрязнений, перекосе, некачественной смазке).