Подшипники без колец ГОСТ

Подшипники без колец: конструкция, стандартизация и применение в электротехнике и энергетике

Подшипники без колец (также известные как подшипниковые узлы или подшипники в корпусах) представляют собой готовые к установке сборочные единицы, в которых подшипник качения монтируется в корпус, изготовленный из чугуна, стали или полимерных материалов. Ключевая особенность, отраженная в названии, заключается в том, что наружное кольцо подшипника как отдельный компонент часто отсутствует – его функцию выполняет расточка самого корпуса, которая закалена и обработана с высокой точностью. Внутреннее кольцо, однако, присутствует всегда и устанавливается на вал. Данная конструктивная особенность регламентируется рядом государственных стандартов (ГОСТ), обеспечивающих взаимозаменяемость, надежность и долговечность узлов в тяжелых условиях эксплуатации, характерных для энергетического комплекса.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основное отличие подшипников без колец от классических заключается в интеграции посадочной поверхности для тел качения непосредственно в материал корпуса. Это позволяет достичь нескольких технических преимуществ:

• Повышенная грузоподъемность: За счет увеличения толщины стенки в зоне контакта с телами качения (шариками или роликами) и использования более прочного материала корпуса.
• Лучшее теплоотведение: Массивный корпус эффективнее рассеивает тепло, генерируемое в зоне трения.
• Защита от загрязнений: Конструкция большинства корпусов включает лабиринтные уплотнения и смазочные канавки, что обеспечивает высокую степень защиты (IP).
• Упрощенный монтаж и обслуживание: Узел поставляется в собранном и смазанном виде, центрирование и соосность обеспечиваются конструкцией корпуса и крепежными элементами.

В энергетике наиболее распространены подшипниковые узлы с самоустанавливающимися шариковыми или сферическими роликоподшипниками, которые компенсируют возможные перекосы вала и монтажные погрешности, что критически важно для длинных валов насосов, вентиляторов, электродвигателей и турбогенераторов.

Нормативная база: ГОСТ на подшипники без колец и корпусные узлы

Производство и поставка подшипниковых узлов в РФ и странах СНГ регулируется комплексом стандартов. Не существует единого ГОСТ под названием «Подшипники без колец». Вместо этого применяется система стандартов, описывающих отдельные типы корпусов, присоединительные размеры и технические условия.

Основные стандарты, регламентирующие корпусные подшипниковые узлы:

• ГОСТ 2893-82: Подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные. Технические условия. Этот стандарт распространяется на сами подшипники, которые часто используются в качестве основы для узлов без наружного кольца.
• ГОСТ 24696-81: Подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные с цилиндрическим отверстием и посадочным конусом на наружном кольце. Регламентирует подшипники, предназначенные для установки в разъемные корпуса.
• ГОСТ 3635-78: Подшипники роликовые радиальные сферические двухрядные. Технические условия. Аналогичен ГОСТ 2893, но для роликовых подшипников.
• ГОСТ 13940 (ИСО 113/II)-86: Узлы подшипников на лапах. Присоединительные размеры. Определяет габариты и посадочные места для наиболее распространенных типов корпусов – с двумя (SN) или четырьмя (SD) лапами.
• ГОСТ 13225-84: Узлы подшипников фланцевые. Присоединительные размеры. Регламентирует размеры круглых и квадратных фланцевых корпусов (F, T, FC).
• ГОСТ 7872-89: Узлы подшипников. Общие технические условия. Ключевой стандарт, устанавливающий требования к материалам, конструкции, надежности, испытаниям, маркировке, упаковке и хранению готовых подшипниковых узлов, включая варианты без наружного кольца.

Типы корпусов и их маркировка согласно ГОСТ

Корпуса классифицируются по способу крепления и материалу. В энергетике преобладают литые чугунные корпуса (маркировка СЧ), реже – стальные сварные или литые.

Тип корпуса	Обозначение по ГОСТ/общепринятое	Конструктивные особенности	Типичное применение в энергетике
На лапах, разъемный	SN (2 лапы), SD (4 лапы)	Корпус состоит из основания и крышки. Крепится болтами к фундаменту через лапы. Обеспечивает устойчивость и простоту обслуживания.	Насосы циркуляционные, питательные, конденсатные; вентиляторы градирен и котельных установок; электродвигатели средней и большой мощности.
Фланцевый круглый, разъемный	F, FC	Имеет круглый фланец для крепления к ответной части агрегата (например, к торцу электродвигателя). Обеспечивает точную центровку.	Вертикальные насосы, мотор-редукторы, вспомогательные механизмы с вертикальным валом.
Фланцевый квадратный, неразъемный	T	Цельный корпус с квадратным фланцем. Компактная конструкция, меньшая масса.	Неответственные механизмы, устройства с ограниченным пространством для монтажа.
Цилиндрический, неразъемный (эксцентриковый)	P	Имеет цилиндрическую наружную поверхность и эксцентриковую канавку для стопорного кольца. Устанавливается в корпус машины по скользящей посадке.	Встроенные узлы в редукторах, муфтах, специализированном энергетическом оборудовании.

Критерии выбора для энергетических применений

Выбор подшипникового узла без колец для ответственного энергетического оборудования требует учета множества факторов:

• Нагрузка: Радиальная и осевая. Для значительных радиальных нагрузок и перекосов выбирают узлы со сферическими роликоподшипниками (ГОСТ 3635). Для комбинированных, но меньших нагрузок – со сферическими шарикоподшипниками (ГОСТ 2893).
• Частота вращения: Шариковые узлы допускают более высокие скорости вращения по сравнению с роликовыми.
• Условия окружающей среды: При работе в условиях повышенной влажности, запыленности или агрессивных сред выбирают корпуса с усиленными контактными или многолабиринтными уплотнениями. Материал корпуса (чугун с шаровидным графитом, нержавеющая сталь) также должен соответствовать среде.
• Температурный режим: Определяет тип закладной пластичной смазки. Для высокотемпературных применений (например, узлы возле паровых трактов) требуются смазки на основе комплексного кальция или синтетических масел.
• Способ монтажа и доступность для обслуживания: Определяет тип корпуса (SN, SD, F). Для труднодоступных узлов, где регулярное обслуживание затруднено, рассматривают варианты с системой централизованной подачи смазки.

Монтаж, эксплуатация и диагностика

Правильный монтаж – залог долговечности узла. Основные этапы:

1. Подготовка: Проверка посадочных поверхностей вала и корпуса агрегата на чистоту, отсутствие забоин и соответствие размерам по ГОСТ. Вал должен иметь шейку с допуском k6 или m6.
2. Установка узла на вал: Внутреннее кольцо подшипника нагревается индукционным или масляным способом до температуры 80-100°C и напрессовывается на вал до упора в бурт. Запрещается передавать монтажное усилие через корпус или наружное кольцо.
3. Крепление корпуса: Собранный узел устанавливается на фундаментную раму. Обязательно использование центрирующих прокладок под лапы для исключения перекоса. Затяжка фундаментных болтов производится крест-накрест с рекомендованным моментом.
4. Выверка соосности: Проводится с помощью щупов, лазерных или оптических центроверов. Несоосность – одна из главных причин вибрации и преждевременного выхода из строя.
5. Смазка: Перед пуском узел смазывается в соответствии с паспортом. В процессе эксплуатации периодичность пополнения смазки определяется регламентом завода-изготовителя оборудования.

Диагностика состояния в процессе эксплуатации включает мониторинг вибрации (величина и спектр), температуры корпуса (превышение на 40-45°C над температурой окружающей среды – тревожный признак) и акустического шума.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие подшипника «без колец» от обычного корпусного узла?

В узле «без колец» наружное кольцо как отдельная деталь отсутствует. Роль дорожки качения выполняет закаленная и шлифованная расточка в самом корпусе. В обычном корпусном узле (например, UCP) используется стандартный подшипник с двумя кольцами, который просто устанавливается в корпус. Конструкция «без колец» обычно более жесткая и предназначена для тяжелых условий.

Как расшифровать маркировку, например, СН-212?

Маркировка расшифровывается следующим образом: «СН» – тип корпуса (на лапах, разъемный, с двумя лапами). «212» – условное обозначение посадочного размера, который соответствует внутреннему диаметру подшипника (в данном случае 60 мм) и габаритам корпуса по ГОСТ 13940. Полная спецификация требует указания типа подшипника внутри узла (например, 1213 – сферический роликоподшипник с цилиндрическим отверстием).

Можно ли заменить импортный корпусной узел (SKF, FAG) на отечественный по ГОСТ?

Да, в большинстве случаев возможна прямая замена, так как многие импортные производители выпускают продукцию в соответствии с ISO, которая метрически идентична ГОСТ. Ключевые параметры для замены: тип корпуса (SN, F и т.д.), присоединительные размеры (межосевое расстояние, высота центра), посадочный диаметр на вал и тип установленного подшипника. Необходимо также проверить соответствие по грузоподъемности и допустимой частоте вращения.

Как часто необходимо проводить пересмазку узлов в условиях энергетического предприятия?

Периодичность зависит от типа подшипника, размера узла, частоты вращения, рабочей температуры и типа смазки. Для узлов с шариковыми подшипниками на электродвигателях вентиляторов с рабочей температурой до 70°C и скоростью до 1500 об/мин интервал может составлять 8 000 – 12 000 часов работы. Для роликовых подшипников в тяжелонагруженных насосах – 3 000 – 5 000 часов. Точные рекомендации содержатся в руководствах по эксплуатации основного оборудования. Крайне важно не допускать как недостатка, так и избытка смазки.

Что является основными причинами выхода из строя подшипниковых узлов без колец?

• Несоосность: Приводит к повышенной вибрации и усталостному разрушению дорожек качения.
• Загрязнение смазки: Абразивные частицы вызывают износ и повышение температуры.
• Недостаточная или избыточная смазка: В первом случае – повышенное трение и нагрев, во втором – вспенивание смазки, перегрев и разрыв уплотнений.
• Повреждения при монтаже/демонтаже: Удары, перекосы, нагрев открытым пламенем.
• Прохождение токов через подшипник: При нарушении изоляции в электродвигателях возникают токи Фуко, приводящие к электрокоррозии и выкрашиванию материала.

Заключение

Подшипниковые узлы без наружных колец, стандартизированные по ГОСТ, являются критически важными компонентами в энергетическом оборудовании. Их правильный выбор, основанный на понимании действующих стандартов (ГОСТ 13940, ГОСТ 7872 и др.), типов корпусов и условий эксплуатации, напрямую влияет на надежность, ремонтопригодность и общую эффективность работы агрегатов. Строгое соблюдение правил монтажа, центровки и системы технического обслуживания, включающей регулярный мониторинг вибрации и температуры, позволяет максимально реализовать ресурс этих узлов, минимизировать внеплановые простои и снизить эксплуатационные расходы на объектах генерации, транспортировки и распределения энергии.