Однорядные подшипники SKF

Однорядные радиальные шарикоподшипники SKF: конструкция, типы, применение и технические аспекты

Однорядные радиальные шарикоподшипники SKF являются наиболее распространенным и универсальным типом подшипников качения. Их базовая конструкция включает наружное и внутреннее кольца, сепаратор и комплект шариков. Кольца имеют желоба (дорожки качения), геометрия которых обеспечивает точечный контакт с шариками, что позволяет этим подшипникам воспринимать не только радиальные, но и умеренные осевые нагрузки в обоих направлениях. Основным преимуществом однорядного исполнения является способность работать на высоких скоростях вращения при низком уровне шума и вибрации. SKF производит данную категорию подшипников в различных исполнениях, отличающихся материалами, допусками, типами уплотнений и смазки, что позволяет оптимизировать их под конкретные условия эксплуатации в энергетике и смежных отраслях.

Конструктивные особенности и базовые типы

В номенклатуре SKF однорядные шарикоподшипники делятся на несколько ключевых типов, каждый из которых решает определенный круг задач.

1. Открытые подшипники (серии 60, 62, 63, 64 и др.)

Не имеют встроенных уплотнений. Это позволяет использовать их в узлах, где требуется централизованная система смазки, или где к подшипнику предъявляются особые требования по теплоотводу. Такие подшипники требуют внешних уплотнений в корпусе и точного контроля за количеством и качеством смазочного материала. Часто поставляются с увеличенным радиальным зазором (C3, C4) для работы в условиях повышенных температурных деформаций валов и корпусов.

2. Подшипники с защитными шайбами (Z, ZZ – 2Z)

Оснащены стальными штампованными шайбами, которые устанавливаются с небольшим зазором в канавках на наружном кольце. Шайбы (обозначение Z – с одной стороны, ZZ – с двух сторон) защищают от попадания крупных частиц загрязнений, но не являются герметичными и не удерживают жидкую смазку. Используются в относительно чистых средах, где требуется простая защита.

3. Подшипники с контактными уплотнениями (RS1, 2RS1, RSH, 2RSH, RSL, 2RSL)

Это наиболее востребованные исполнения для энергетики, где требуется длительная работа без обслуживания. Уплотнения из синтетического каучука (NBR) с стальным армирующим элементом монтируются в канавки наружного кольца и обеспечивают надежный контакт с внутренним. Обозначение 2RS указывает на два уплотнения. Различия в суффиксах:

• RS1 / 2RS1: Стандартное уплотнение с металлическим армированием. Хорошая защита от загрязнений и удержание смазки.
• RSH / 2RSH: Уплотнение с увеличенным внутренним диаметром, что снижает трение и нагрев. Подходит для высоких скоростей.
• RSL / 2RSL: Уплотнение с низким трением на основе липкого уплотнительного края, также оптимизировано для высоких скоростей.

Такие подшипники поставляются смазанными на весь срок службы (смазка на основе литиевого мыла, часто с добавками PTFE).

4. Подшипники с канавкой для стопорного кольца (серии NR, NRR, например, 6203 NR)

На наружном кольце выполнена канавка для установки стопорного кольца. Это позволяет фиксировать подшипник в корпусе простого разъема без прессовой посадки, упрощая монтаж и демонтаж. Важно: стопорное кольцо не воспринимает осевые нагрузки, оно лишь препятствует проворачиванию наружного кольца в корпусе.

5. Подшипники из специальных сталей и с особыми покрытиями

Для агрессивных сред или применений с недостаточной смазкой SKF предлагает:

• Подшипники из нержавеющей стали (суффикс S0, например, 6305-2RS1 S0): Изготавливаются из стали марки AISI 304 (реже 316). Обладают коррозионной стойкостью, но имеют на 15-20% меньшую динамическую грузоподъемность по сравнению с подшипниками из хромистой стали.
• Подшипники с покрытием INSOTEC (суффикс VA301, VA309): Фосфатированное или оксидированное покрытие, улучшающее приработку, удерживающее смазку и повышающее коррозионную стойкость.
• Подшипники из стали SKF Explorer: Используется высококачественная сталь, прошедшая особую переработку, что обеспечивает повышенную чистоту и однородность структуры. Результат – увеличенный расчетный срок службы (до 2 раз и более), повышенная стойкость к усталости и ударным нагрузкам.

Таблица: Сравнение основных типов однорядных шарикоподшипников SKF

Тип / Суффикс	Конструкция	Преимущества	Типичное применение в энергетике	Ограничения
Открытый (например, 6205)	Без уплотнений/защит	Высокая скорость, возможность подачи внешней смазки, низкий нагрев	Насосы с централизованной смазкой, турбомашины, электродвигатели больших мощностей	Требует сложных внешних уплотнений и контроля смазки
С защитными шайбами (6205-2Z)	Две стальные штампованные шайбы	Защита от крупных частиц, низкое трение	Внутренние узлы электродвигателей, вентиляторы в чистых условиях	Не герметичны, не удерживают жидкую смазку
С контактными уплотнениями (6205-2RS1)	Два уплотнения из NBR с армированием	Высокая степень защиты, удержание смазки, необслуживаемая работа	Насосы, вентиляторы, малогабаритные электродвигатели, приводы задвижек	Ограничение по скорости вращения (ниже, чем у открытых), нагрев от трения уплотнений
Из нержавеющей стали (6305-2RS1 S0)	Кольца и шарики из AISI 304, уплотнения NBR	Коррозионная стойкость, химическая инертность	Оборудование для водоподготовки, морское применение, пищевая промышленность на ТЭЦ	Пониженная грузоподъемность, высокая стоимость
SKF Explorer (6205-2RS1 Explorer)	Улучшенная сталь, точная геометрия	Максимальный срок службы, стойкость к усталости, повышенная надежность	Критичные узлы: главные циркуляционные насосы, тягодутьевые машины, высоконагруженные электродвигатели	Более высокая стоимость по сравнению со стандартными

Ключевые технические параметры для выбора в энергетике

При подборе однорядного шарикоподшипника для применения в энергетическом оборудовании необходимо анализировать следующие параметры.

1. Динамическая (C) и статическая (C0) грузоподъемность

Динамическая грузоподъемность C – это постоянная радиальная нагрузка, которую подшипник теоретически может выдержать в течение 1 миллиона оборотов. На ее основе по методике ISO 281 рассчитывается номинальный срок службы (L10). В энергетике, где часто действуют комбинированные нагрузки, важен также параметр эквивалентной динамической нагрузки (P). Статическая грузоподъемность C0 критична для узлов, работающих в режиме медленного вращения или испытывающих значительные ударные нагрузки.

2. Допуски и классы точности

Стандартные подшипники SKF производятся с нормальным классом точности (PN, соответствует классу 0 по ISO). Для высокоскоростных или высокоточных применений (шпиндели, турбины) доступны повышенные классы:

• P6 (класс 6): Повышенная точность.
• P5 (класс 5): Высокая точность.
• P4 (класс 4): Сверхвысокая точность.

Более высокий класс обеспечивает меньшее биение, снижение вибрации и тепловыделения.

3. Радиальный внутренний зазор (RIC)

Зазор между шариками и дорожками качения. Стандартный зазор (CN, группа 0) подходит для большинства применений. В энергетике часто требуются подшипники с увеличенным зазором:

• C3: Больше нормального. Применяется при нагреве вала или корпуса, когда из-за разницы температур возникают натяги.
• C4: Больше, чем C3. Используется в условиях сильного нагрева или при наличии больших температурных градиентов.

Неправильный выбор зазора ведет к перегреву (при недостаточном зазоре) или повышенным вибрациям и ударным нагрузкам (при избыточном).

4. Предельная частота вращения

Определяется конструкцией подшипника, типом сепаратора и смазки. Открытые подшипники с сепараторами из латуни или полиамида (суффикс TN9) имеют самый высокий предельный показатель. Наличие контактных уплотнений снижает допустимую скорость на 20-30%. В каталогах SKF указываются справочные предельные скорости для минерального масла. При использовании пластичной смазки допустимая скорость, как правило, ниже.

Применение в энергетическом оборудовании и особенности монтажа

Однорядные шарикоподшипники SKF находят применение в широком спектре энергетического оборудования.

• Электродвигатели (малой и средней мощности): Уплотненные подшипники (2RS1, 2RSH) на валах ротора, работающие без обслуживания. Для двигателей с принудительной смазкой – открытые подшипники.
• Насосное оборудование (циркуляционные, питательные, конденсатные насосы): Требуются подшипники с высокой надежностью, часто в исполнении Explorer, с уплотнениями, стойкими к воздействию воды или пара. Важен правильный выбор зазора (C3) из-за нагрева.
• Вентиляторы и дымососы: Подшипниковые узлы испытывают вибрационные и неуравновешенные нагрузки. Используются подшипники с повышенной динамической грузоподъемностью, часто в сборе с самоустанавливающимися подшипниковыми опорами (SNL-корпус).
• Приводы арматуры (задвижки, клапаны): Подшипники работают в режиме медленного поворота и высокого момента. Ключевое значение имеет статическая грузоподъемность C0 и стойкость к фреттинг-коррозии.

Критичные аспекты монтажа: Запрессовка должна осуществляться только на насадочное кольцо (обычно внутреннее). Использование монтажных оправок и нагрев индукционным нагревателем SKF TIH предпочтительнее ударных методов. Перекос колец при запрессовке недопустим. При установке уплотненных подшипников дополнительная смазка не требуется, если не нарушена заводская упаковка.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем принципиальная разница между подшипниками с суффиксами RS1, RSH и RSL?

Разница в конструкции контактного уплотнения. RS1 – стандартное армированное уплотнение. RSH имеет увеличенный внутренний диаметр для снижения трения и рабочей температуры, что продлевает жизнь смазки. RSL использует уплотнительный край с низким коэффициентом трения, также оптимизированный для скоростных режимов. Для большинства применений в насосах и двигателях общего назначения достаточно 2RS1. Для высокооборотных вентиляторов или шпинделей предпочтительнее RSH или RSL.

2. Можно ли добавлять смазку в подшипник с обозначением 2RS1?

Нет, это не рекомендуется. Подшипники SKF с контактными уплотнениями поставляются заправленными оптимальным количеством смазки на весь расчетный срок службы. Добавление другой смазки может привести к их несовместимости, химической реакции, разбуханию уплотнений и выходу подшипника из строя. Если требуется пополнение смазки, следует использовать открытые подшипники или подшипники с защитными шайбами (Z) и внешнюю систему смазки.

3. Как правильно выбрать радиальный зазор (C3 или CN) для электродвигателя?

Выбор зависит от условий работы. Для стандартных электродвигателей с воздушным охлаждением, где перепад температур между валом и корпусом невелик, обычно достаточно нормального зазора (CN). Для двигателей, работающих с частыми пусками/остановами, в условиях высоких ambient-температур или для двигателей, встроенных в оборудование с нагревом (например, на паровых турбинах), рекомендуется зазор C3. Он компенсирует тепловое расширение и предотвращает создание опасного осевого натяга в подшипнике.

4. Что дает использование стали SKF Explorer в однорядных подшипниках?

Использование стали SKF Explorer обеспечивает повышение усталостной долговечности подшипника в среднем на 50-100% по сравнению со стандартными подшипниками из высококачественной хромистой стали. Это достигается за счет исключительно чистой и однородной структуры металла, что снижает риск возникновения усталостных микротрещин. Для энергетики это означает повышенную надежность критичного оборудования, увеличение межремонтных интервалов и снижение риска внезапных отказов.

5. Как отличить подшипник из нержавеющей стали от обычного?

Визуально – по матово-серому цвету колец и шариков (обычная хромистая сталь имеет яркий металлический блеск). Маркировочно – по суффиксу в обозначении (S0, S1, S2 в зависимости от марки нержавеющей стали) и по отсутствию магнитных свойств. Обычный подшипник сильно магнитится, нержавеющий (из аустенитных сталей AISI 304/316) – практически нет.

Заключение

Однорядные радиальные шарикоподшипники SKF, несмотря на кажущуюся простоту конструкции, представляют собой высокотехнологичные изделия с широким спектром исполнений. Их корректный выбор, учитывающий тип нагрузки, скорость, температурный режим, условия среды и требования к обслуживанию, является фундаментом для надежной и долговечной работы энергетического оборудования. Приоритетными направлениями для отрасли являются применение подшипников с повышенным ресурсом (линейка Explorer) и оптимизированными уплотнениями, что напрямую влияет на увеличение межремонтных циклов и общее снижение эксплуатационных затрат.