Подшипники конические 50 110 мм
Подшипники конические 50х110 мм: технические характеристики, применение и подбор
Конические роликовые подшипники с типоразмером 50х110 мм представляют собой стандартизированный и широко распространенный узел в тяжелом промышленном оборудовании. Данная размерная группа (внутренний диаметр 50 мм, внешний диаметр 110 мм) охватывает несколько серий, отличающихся шириной, грузоподъемностью и конструктивными нюансами. Эти подшипники предназначены для комбинированных нагрузок, где одновременно присутствуют значительные радиальные и осевые усилия, характерные для редукторов, электродвигателей, металлургических станов, железнодорожных буксовых узлов и горнодобывающей техники.
Конструкция и принцип действия
Конический роликовый подшипник состоит из четырех основных компонентов: внутреннего кольца (конуса) с дорожками качения, внешнего кольца (чашки), сепаратора и комплекта роликов в форме усеченного конуса. Геометрия компонентов рассчитана так, что проекции линий контакта роликов с дорожками качения сходятся в общей точке на оси подшипника. Это обеспечивает чистое качение без проскальзывания. Конструкция позволяет воспринимать односторонние осевые нагрузки. Для работы в обеих осевых направлениях или для повышения осевой жесткости подшипники устанавливаются попарно, с регулировочными дистанционными кольцами.
Основные серии и маркировка в размерной группе 50х110 мм
Внутри данного посадочного размера выпускаются подшипники различных серий, отличающихся шириной и углом контакта. Наиболее распространенные серии по ГОСТ и ISO приведены в таблице.
| Обозначение (пример) | Серия (по ISO 355 / ГОСТ) | Габаритные размеры, мм (d×D×T/B) | Угол контакта, α (приблизительно) | Назначение и особенности |
|---|---|---|---|---|
| 30210 | 30200 (средняя серия) | 50×90×21.75 | 12°-16° | Стандартная средняя серия, баланс радиальной и осевой грузоподъемности. |
| 30310 | 30300 (усиленная серия) | 50×110×29.25 | ~12° | Увеличенная ширина и грузоподъемность при том же посадочном диаметре. |
| 32010X | 32000X (легкая широкая) | 50×80×24.5 | ~10° | Меньший внешний диаметр, но большая ширина. Для ограниченных радиальных габаритов. |
| 32210 | 32200 (средняя широкая) | 50×90×24.75 | ~15° | Увеличенная ширина по сравнению с 30210, более высокая радиальная грузоподъемность. |
| 33210 | 33200 (тяжелая серия) | 50×95×35.25 | ~12° | Максимальная грузоподъемность в данном посадочном диаметре за счет большой ширины и роликов. |
Важно отметить, что внешний диаметр 110 мм характерен в первую очередь для серии 30310. Подшипники других серий с внутренним диаметром 50 мм имеют иные внешние диаметры (90, 80, 95 мм). Поэтому запрос «50х110 мм» чаще всего указывает именно на подшипник 30310 или его аналоги (например, Timken 30310D/J2, SKF 30310 J2).
Технические параметры и расчет нагрузок
Ключевыми параметрами для инженерного расчета являются динамическая (C) и статическая (C0) грузоподъемность, предельная частота вращения, а также коэффициенты осевого (Y) и радиального (X) воздействия. Для подшипника 30310 типичные значения, согласно каталогам ведущих производителей, следующие:
- Динамическая грузоподъемность (C): 160-175 кН
- Статическая грузоподъемность (C0): 200-220 кН
- Предельная частота вращения (смазка маслом): 5000-6000 об/мин
- Фактор нагрузки e: ~0.35
- Коэффициент осевой нагрузки Y: ~1.7
- Коэффициент радиальной нагрузки X: ~0.4
- Редукторы и мультипликаторы: Установлены на тихоходных и промежуточных валах цилиндрических и конических редукторов, используемых в приводах насосов, вентиляторов, мельниц и конвейеров.
- Электродвигатели повышенной мощности: В двигателях с горизонтальным валом для восприятия осевых нагрузок от веса ротора и магнитных сил.
- Оборудование для транспортировки грузов: Ролики конвейеров тяжелого типа, шкивы лебедок и подъемных механизмов.
- Насосное оборудование: В многоступенчатых центробежных насосах, где требуется жесткая осевая фиксация вала.
- Валопроводы и промежуточные опоры: В качестве опорных подшипников на длинных валах, например, в системах водяного охлаждения генераторов.
- Чистка и проверка посадочных мест.
- Нагрев внутреннего кольца до 80-100°C для облегчения посадки на вал.
- Установка и запрессовка (с применением оправок, исключающих передачу усилия через тела качения).
- Регулировка осевого зазора. После установки пары подшипников необходимо выставить требуемый осевой зазор или предварительный натяг. Это делается с помощью дистанционных колец, регулировочных гаек или набором шайб. Величина зазора/натяга указывается в технической документации на узел (обычно в пределах 0.05-0.15 мм для зазора или 0-0.05 мм для легкого натяга). Контроль осуществляется индикатором часового типа.
- Смазка. Для подшипников размера 50х110 мм применяется как пластичная смазка (литиевые, комплексные), так и жидкое масло (картерная или циркуляционная система). Выбор зависит от скорости вращения и температурного режима. Объем смазки должен заполнять 30-50% свободного пространства в подшипниковом узле.
Расчет эквивалентной динамической нагрузки (P) для конических подшипников производится по формуле:
P = X Fr + Y Fa,
где Fr – радиальная нагрузка, Fa – осевая нагрузка. Коэффициенты X и Y зависят от соотношения Fa/Fr и угла контакта конкретного подшипника. Данные для точного расчета всегда берутся из актуального каталога производителя.
Области применения в энергетике и тяжелой промышленности
Подшипники данного типоразмера находят применение в ответственных узлах с высокими нагрузками и средними скоростями вращения.
Монтаж, регулировка и смазка
Правильный монтаж и регулировка осевого зазора (натяга) критически важны для долговечности конических подшипников. Установка обычно производится с натягом на вал (по внутреннему кольцу) и по переходной посадке в корпус (для внешнего кольца). Основные этапы:
Вопросы взаимозаменяемости и бренды
Подшипники 30310 и его аналоги производятся всеми мировыми производителями (SKF, FAG/INA, Timken, NSK, NTN) и многими отечественными заводами. Взаимозаменяемость полная при условии соответствия класса точности (стандартно – P0/PN, для ответственных узлов – P6, P5). При замене необходимо сверять все габаритные размеры (B, C, T), так как у разных производителей они могут незначительно отличаться. Особое внимание – на конструкцию сепаратора (стальной штампованный, полиамидный, массивный латунный) и наличие бортиков на внутреннем кольце.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 30310 от 30210?
Подшипник 30310 (усиленная серия) имеет внешний диаметр 110 мм и ширину ~29.25 мм, в то время как 30210 (средняя серия) – 90 мм и ~21.75 мм соответственно. При одинаковом внутреннем диаметре 50 мм, 30310 обладает на 40-50% большей динамической и статической грузоподъемностью, но требует большего посадочного места в корпусе и имеет несколько меньшую предельную частоту вращения.
Как правильно определить необходимый осевой зазор для пары подшипников 30310?
Точное значение указывается в чертеже узла или паспорте оборудования. При отсутствии данных можно ориентироваться на рекомендации производителя подшипников. Для серии 30310 при установке в распор (пара «лицом к лицу» или «спиной к спине») типичный рекомендуемый осевой зазор после монтажа составляет 0.06-0.12 мм. Регулировка осуществляется дистанционными кольцами или шайбами между внешними или внутренними кольцами.
Какая смазка предпочтительнее для этого типоразмера в редукторе с картерной системой?
В редукторах с картерной (масляной ванной) системой смазки применяются индустриальные масла ISO VG 68, 100 или 150 в зависимости от скорости и нагрузки. Уровень масла должен доходить до центра нижнего тела качения подшипника. Для начальной смазки перед пуском рекомендуется заполнить полость подшипника пластичной смазкой, совместимой с применяемым маслом.
Можно ли заменить конический подшипник 30310 на радиально-упорный шариковый?
В исключительных случаях и только после инженерного расчета. Конический роликовый подшипник имеет значительно большую радиальную и, особенно, осевую грузоподъемность при аналогичных размерах. Замена на шариковый аналог может привести к преждевременному выходу из строя из-за перегрузки. Обратная замена, как правило, допустима и повышает ресурс узла.
Как диагностировать неисправность конического подшипника в узле?
Основные признаки: повышенный шум (ровный гул или прерывистые стуки), нагрев корпуса подшипникового узла выше 80-90°C (при условии исправной смазки), повышенная вибрация на частотах, связанных с частотой вращения и числом тел качения. Окончательный диагноз устанавливается после вскрытия и визуального осмотра: наличие задиров, выкрашивания, следов усталости (питтинга), коррозии, равномерного износа дорожек качения.
Каков типичный расчетный ресурс подшипника 30310 при стандартных условиях?
Номинальный расчетный ресурс L10 (при котором 90% подшипников достигают заданной наработки) рассчитывается по формуле L10 = (C/P)^(10/3) [млн. оборотов]. Например, при динамической нагрузке C=170 кН и эквивалентной нагрузке P=20 кН, ресурс L10 составит (170/20)^(3.33) ≈ 8^3.33 ≈ 1500 млн. оборотов. При частоте вращения 1500 об/мин это соответствует примерно 17000 часов работы. Фактический ресурс может существенно отличаться в зависимости от условий монтажа, смазки, запыленности и точности регулировки.