Подшипники ГОСТ 32213 (NU213) SKF
Подшипники качения ГОСТ 32213 (NU213) SKF: технические характеристики, применение и особенности эксплуатации в электротехническом оборудовании
Подшипник типа NU213, соответствующий требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 32213-2013 (аналог ISO 15:2011), является цилиндрическим роликоподшипником с двумя бортами на наружном кольце и без бортов на внутреннем. Данный тип подшипника, производимый компанией SKF – мировым лидером в области производства подшипников качения, находит широкое применение в ответственных узлах электротехнического и энергетического оборудования благодаря своей высокой радиальной грузоподъемности, способности работать на повышенных скоростях и адаптироваться к осевым перемещениям вала.
Конструктивные особенности и обозначение
Подшипник NU213 относится к серии радиальных цилиндрических роликоподшипников с короткими роликами. Его ключевая конструктивная особенность – возможность свободного осевого перемещения внутреннего кольца вместе с валом относительно наружного кольца, зафиксированного в корпусе. Это позволяет узлу компенсировать тепловые расширения вала без создания опасных осевых предварительных натягов. Обозначение подшипника расшифровывается следующим образом:
- NU – тип конструкции: цилиндрический роликоподшипник с двумя бортами на наружном кольце и без бортов на внутреннем.
- 2 – серия ширины: узкая серия (серия 2).
- 5 = 65 мм).
- Электродвигатели асинхронные средних и больших мощностей (от 75 кВт и выше): Как правило, NU213 устанавливается на неприводном (противоположном от вентилятора) конце вала как «плавающий» подшипник, воспринимающий только радиальные нагрузки и позволяющий валу свободно перемещаться в осевом направлении. На приводном конце часто устанавливается сдвоенный радиально-упорный шарикоподшипник, фиксирующий вал в осевом направлении.
- Генераторы (гидро-, турбо-): В качестве опор ротора, где критична точность и виброустойчивость.
- Приводы насосов, вентиляторов и дымососов на энергетических объектах: В этих механизмах подшипники работают в условиях высокой надежности и часто непрерывного режима работы.
- Оборудование для транспортировки топлива (ленточные конвейеры, питатели сырого угля): В роликовых опорах и барабанах.
- Пластичные смазки: Наиболее распространенный метод для электродвигателей общего назначения. Используются литиевые (например, SKF LGLT 2) или комплексные кальциевые смазки. Объем заполнения полости корпуса – обычно 1/2 — 2/3 для нормальных условий, чтобы избежать перегрева от перемешивания.
- Жидкие масла (картерная или циркуляционная система): Применяются в высокоскоростных или высоконагруженных узлах (турбогенераторы). Требуют контроля уровня и качества масла. Вязкость масла выбирается в зависимости от скорости вращения и рабочей температуры.
- FAG: NU213-E-TVP2, NU213-E-M1
- NSK: NU213
- NTN: NU213
- TIMKEN: NU213 (в обозначениях Timken может отличаться)
- Российские производители (ГПЗ): 6-32213 (устаревшее обозначение), 32213А (с сепаратором из полиамида).
- Подшипники с изолирующим покрытием на наружном или внутреннем кольце (SKF Insocoat). Наиболее распространен вариант с оксидно-керамическим покрытием на наружном кольце (обозначение суффиксом J20A).
- Гибридные подшипники с керамическими (нитрид кремния Si3N4) роликами и стальными кольцами, которые обладают высокими диэлектрическими свойствами.
- Установка изолирующих втулок или прокладок на валу или в корпусе для разрыва цепи прохождения тока.
- Применение специальных токосъемных щеток для заземления вала.
- Повышение температуры: Рост температуры подшипникового узла на 15-20°C выше базовой рабочей температуры – первый тревожный сигнал.
- Повышение уровня вибрации: Особенно в высокочастотном диапазоне. Анализ спектра вибросигнала позволяет выявить характерные частоты повреждения наружного или внутреннего кольца, тел качения.
- Появление акустического шума: Гул, скрежет, щелчки при вращении.
- Изменение цвета или консистенции смазки: Потемнение смазки, наличие в ней металлических частиц (определяется анализом масла).
13 – типоразмер: диаметр отверстия 65 мм (расчет: 13
Полное обозначение по каталогу SKF часто включает префиксы и суффиксы, указывающие на класс точности, материал, тип смазки и т.д. (например, NU 213 ECJ – с оптимизированным внутренним зазором и полиамидным сепаратором).
Основные размеры, вес и допуски по ГОСТ 32213
Геометрические параметры подшипника NU213 строго регламентированы. Основные размеры приведены в таблице.
| Параметр | Обозначение | Значение, мм | Примечание |
|---|---|---|---|
| Внутренний диаметр | d | 65 | Номинальный |
| Наружный диаметр | D | 120 | Номинальный |
| Ширина | B | 23 | Номинальный |
| Радиус монтажной фаски | r1,2 min | 1.5 | Минимальный |
| Масса (приблизительная) | m | ~0.98 кг | Зависит от производителя и модификации |
Допуски на основные размеры и посадочные поверхности подшипников нормального класса точности (0 по ГОСТ, P0 по ISO/ABEC 1) определяются стандартом ГОСТ 520. Более высокие классы точности (P6, P5) используются в высокоскоростных электродвигателях и требуют более жестких допусков на биение и размеры.
Грузоподъемность и рабочие характеристики
Цилиндрические роликоподшипники обладают максимальной радиальной грузоподъемностью среди всех типов подшипников качения аналогичных габаритов, что обусловлено линейным контактом роликов с дорожками качения. Динамическая и статическая грузоподъемность – ключевые параметры для расчета долговечности.
| Параметр | Обозначение | Типичное значение для NU213 SKF | Комментарий |
|---|---|---|---|
| Динамическая грузоподъемность | C | 112 кН | Нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение 1 млн. оборотов базового расчетного ресурса. |
| Статическая грузоподъемность | C0 | 102 кН | Допустимая радиальная нагрузка при неподвижном или медленно вращающемся подшипнике. |
| Предельная частота вращения | nlim | 8000 об/мин (масло) 7000 об/мин (пластичная смазка) | Справочное значение для идеальных условий. Фактическая скорость зависит от типа сепаратора, смазки, охлаждения и нагрузки. |
Расчетный ресурс подшипника (номинальная долговечность по усталостному выкрашиванию) определяется по формуле L10 = (C/P)p, где P – эквивалентная динамическая нагрузка, а p = 10/3 для роликоподшипников. Важно учитывать, что в электродвигателях переменного тока дополнительными факторами являются паразитные токи, ведущие к электрическому эрозии дорожек качения, что требует использования подшипников с изолирующим покрытием (например, SKF Insocoat) или других методов защиты.
Область применения в электротехнике и энергетике
Подшипник NU213 и его аналоги устанавливаются в узлах, где вал подвержен тепловому удлинению, а радиальные нагрузки значительны. Типичные применения:
Монтаж, смазка и техническое обслуживание
Правильный монтаж напрямую влияет на ресурс подшипника. Для NU213 внутреннее кольцо устанавливается на вал с натягом (обычно по посадкам k5, m5, m6), а наружное кольцо – в корпус с небольшим зазором или переходной посадкой (H6, H7, G7) для обеспечения возможности осевого скольжения. Запрессовка должна производиться с помощью специального инструмента, усилие прикладываться только к тому кольцу, которое создает посадку с натягом. Нагрев индукционным или масляным способом до 110-120°C значительно облегчает монтаж внутреннего кольца.
Смазка является критическим фактором. Возможны два основных варианта:
Техническое обслуживание включает регулярный мониторинг вибрации и температуры подшипникового узла, а также периодическую замену или добавление смазки в соответствии с регламентом производителя оборудования.
Аналоги и взаимозаменяемость
Подшипник NU213 производства SKF соответствует международным стандартам. Аналоги от других производителей имеют схожие обозначения, но могут отличаться в деталях (материал сепаратора, класс точности по умолчанию, тип покрытия). Основные аналоги:
При замене необходимо сверять не только основные размеры, но и конструкцию сепаратора (стальной штампованный, массивный латунный, полиамидный), а также внутренний радиальный зазор (C2, CN, C3, C4). Для большинства электродвигателей стандартом является группа зазора C3 (увеличенный по сравнению с нормальным), что компенсирует натяг при посадке и тепловое расширение.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник NU213 от NJ213?
Это ключевой вопрос по цилиндрическим подшипникам. NU213 имеет два борта на наружном кольце и не имеет бортов на внутреннем. NJ213 имеет один борт на наружном кольце и один борт на внутреннем. Следовательно, NJ213 может воспринимать ограниченные односторонние осевые нагрузки (в сторону борта на внутреннем кольце), в то время как NU213 не предназначен для восприятия осевых нагрузок вообще. Они не являются взаимозаменяемыми без пересчета всей кинематической схемы узла.
Какой внутренний радиальный зазор (ИРЗ) выбрать для электродвигателя?
Для большинства электродвигателей средней мощности с посадкой внутреннего кольца с натягом на вал и нормальными температурными условиями рекомендуется группа зазора C3. Это предотвращает заклинивание подшипника из-за уменьшения зазора от натяга и нагрева. Для специальных применений (высокоскоростные шпиндели, прецизионные станки) может требоваться зазор CN или C2. Выбор должен быть согласован с расчетами конструктора узла.
Почему в электродвигателях часто используют пару подшипников: радиально-упорный шариковый и цилиндрический роликовый (NU)?
Такая схема (так называемая «фиксирующая-плавающая» опора) оптимальна для валов, подверженных тепловому удлинению. Радиально-упорный шарикоподшипник на одном конце жестко фиксирует вал в осевом направлении и воспринимает радиальные и ограниченные осевые нагрузки (например, от действия клиновых ремней). Цилиндрический роликоподшипник типа NU на другом конце воспринимает только радиальные нагрузки, позволяя внутреннему кольцу и валу свободно перемещаться в осевом направлении, компенсируя тепловое расширение, без создания разрушительных осевых напряжений в обоих подшипниках.
Как бороться с прохождением паразитных токов через подшипник в электродвигателе?
Электрическая эрозия (флютинг) – серьезная проблема, ведущая к появлению на дорожках качения характерных волнистых рисок и преждевременному выходу подшипника из строя. Решения от SKF включают:
Каковы признаки скорого выхода подшипника NU213 из строя и методы диагностики?
Основные признаки:
Регулярный мониторинг вибрации и температуры – наиболее эффективный метод предиктивного обслуживания, позволяющий планировать замену подшипника до катастрофического отказа.
Заключение
Подшипник цилиндрический роликовый NU213 по ГОСТ 32213 производства SKF представляет собой высоконадежный, стандартизированный узел, критически важный для работы широкого спектра электротехнического и энергетического оборудования. Его правильный выбор, основанный на анализе нагрузок, скоростей и температурных условий, грамотный монтаж с учетом требуемых посадок и зазоров, а также систематическое техническое обслуживание с применением современных методов диагностики являются залогом длительной и безотказной работы всего агрегата. Понимание конструктивных особенностей типа NU, его отличий от других типов цилиндрических подшипников и специфики работы в паре с фиксирующей опорой позволяет инженерам и специалистам по обслуживанию принимать обоснованные решения при проектировании, ремонте и модернизации оборудования.