Подшипники конические с размерами 50×90 мм: технические характеристики, применение и подбор
Конические роликовые подшипники с посадочными размерами 50 мм на внутреннем кольце и 90 мм на наружном представляют собой широко распространенный типоразмер в узлах средней и высокой нагруженности. Данная размерная группа охватывает несколько серий, отличающихся грузоподъемностью, габаритами и конструктивными особенностями. Эти подшипники предназначены для комбинированных нагрузок, где одновременно присутствуют значительные радиальные и осевые усилия. Их работа основана на принципе контакта тел качения (роликов) и дорожек качения под углом, что позволяет эффективно воспринимать осевые нагрузки в одном направлении. Для восприятия двусторонних осевых нагрузок или обеспечения жесткого осевого фиксирования вала подшипники устанавливаются попарно.
Конструкция и маркировка
Конический роликовый подшипник состоит из четырех основных компонентов: внутреннего кольца (конуса) с дорожками качения и роликами, сепаратора, удерживающего ролики, и наружного кольца (чашки). Ключевым параметром является угол контакта, определяющий соотношение между радиальной и осевой грузоподъемностью. В размерном диапазоне 50×90 мм наиболее часто встречаются подшипники серий 302, 322 и 332 (по ISO), что соответствует углам контакта порядка 12-16°, 20-24° и 26-30° соответственно. Полная маркировка включает обозначение серии и внутренний диаметр. Например, подшипник 32210 имеет внутренний диаметр 50 мм, наружный 90 мм и ширину 24.75 мм.
Основные типоразмеры и параметры (серии 302, 322, 332)
В таблице приведены ключевые параметры наиболее распространенных подшипников с размерами 50×90 мм по стандарту ISO.
| Обозначение | d, мм (внутр.) | D, мм (наруж.) | T, мм (ширина) | B, мм (ширина внутр. кольца) | C, мм (ширина наруж. кольца) | Угол контакта, α | Динамическая грузоподъемность (C), кН | Статическая грузоподъемность (C0), кН |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 30210 | 50 | 90 | 21.75 | 20 | 17 | ~14° | 95.5 | 105 |
| 30310 | 50 | 110 | 29.25 | 27 | 23 | ~12° | 130 | 142 |
| 32210 | 50 | 90 | 24.75 | 23 | 19 | ~22° | 98.0 | 112 |
| 32310 | 50 | 110 | 42.25 | 40 | 33 | ~20° | 178 | 198 |
| 33210 | 50 | 95 | 35.25 | 33 | 27 | ~28° | 118 | 138 |
Примечание: Подшипники 30310 и 32310 имеют наружный диаметр 110 мм и приведены для сравнения, демонстрируя увеличение грузоподъемности с ростом габаритов. Фактические значения грузоподъемности могут незначительно отличаться у различных производителей.
Сферы применения в энергетике и промышленности
Подшипники данного типоразмера находят применение в ответственных узлах вращения с высокими скоростями и нагрузками.
- Электродвигатели и генераторы: В мощных асинхронных и синхронных машинах (от 100 кВт и выше) для установки на концевые щиты или в качестве опор вала ротора, особенно когда присутствуют значительные осевые магнитные силы.
- Редукторы и коробки передач: В качестве опор быстроходных, промежуточных и тихоходных валов в цилиндрических, конических и червячных редукторах. Серия 322 часто используется для валов-шестерен.
- Насосное оборудование: В центробежных и поршневых насосах для поддержания вала рабочего колеса, где помимо радиальной нагрузки от неуравновешенных масс действует осевое усилие от перепада давления.
- Вентиляторы и дымососы: В опорах роторов мощных вентиляционных установок на тепловых электростанциях и котельных.
- Оборудование для транспортировки: В приводных барабанах конвейеров, роликоопорах тяжелых ленточных транспортеров.
- Способы регулировки: Осуществляется путем осевого смещения одного кольца относительно другого (чаще внутреннего) с помощью регулировочных гаек, комплекта прокладок или торцевых крышек. Зазор контролируется индикатором часового типа.
- Посадки: Внутреннее кольцо обычно устанавливается на вал с натягом (посадки k5, m5, m6). Наружное кольцо в корпус – чаще с небольшим зазором (H6, H7) для возможности осевого перемещения при регулировке, но в некоторых конструкциях может фиксироваться.
- Смазка: Применяется как пластичная (консистентная), так и жидкая (масляная) смазка. Выбор зависит от скорости вращения (параметр n*dm) и температурного режима. В высокоскоростных узлах энергетического оборудования предпочтение отдается циркуляционному или струйному маслоснабжению, обеспечивающему отвод тепла.
- Требования к посадочным поверхностям: Биение посадочных поверхностей вала и корпуса, их соосность и чистота обработки напрямую влияют на ресурс подшипника. Допуски регламентируются стандартами ISO и ГОСТ.
- Нагрузочный режим: Анализ величин и направлений радиальных (Fr) и осевых (Fa) нагрузок, их характера (постоянные, переменные, ударные).
- Скорость вращения: Каждая серия имеет предельную допустимую скорость. Серии с меньшим углом контакта (302) обычно допускают более высокие скорости, чем серии с большим углом (332).
- Требуемый ресурс (расчетная долговечность): Рассчитывается по формуле L10 = (C/P)p, где C – динамическая грузоподъемность, P – эквивалентная динамическая нагрузка, p – показатель степени (10/3 для роликовых подшипников). L10 – ресурс в миллионах оборотов, который достигает 90% однотипных подшипников. Для энергетического оборудования часто задается минимальный расчетный ресурс в часах.
- Жесткость узла: Подшипники с большим углом контакта и установленные с предварительным натягом обеспечивают повышенную радиальную и осевую жесткость, что критично для точного позиционирования вала редуктора или ротора.
Особенности монтажа, регулировки и смазки
Конические роликовые подшипники требуют точного монтажа и регулировки осевого зазора (люфта) или натяга. Неправильная регулировка приводит к перегреву, повышенному шуму и преждевременному выходу из строя.
Критерии выбора и расчет ресурса
Выбор конкретного подшипника в размерном ряду 50×90 мм осуществляется на основе инженерного расчета.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 32210 от 30210, если размеры у них похожи?
Основное отличие – в угле контакта и, как следствие, в соотношении грузоподъемностей. 32210 имеет больший угол контакта (~22° против ~14° у 30210), что обеспечивает ему значительно более высокую осевую грузоподъемность в одном направлении, но несколько меньшую допустимую частоту вращения. При равных внешних размерах (90 мм) 32210 имеет большую ширину (24.75 мм против 21.75 мм).
Можно ли заменить конический подшипник на радиальный шариковый того же посадочного размера?
Категорически не рекомендуется без перерасчета всего узла. Радиальный шариковый подшипник (например, 6210) не предназначен для восприятия значительных постоянных осевых нагрузок. Его установка в узел, рассчитанный на конический подшипник, приведет к быстрому разрушению из-за осевого сдвига дорожек качения. Исключение – узлы с чисто радиальной нагрузкой, но даже в них жесткость вала будет иной.
Как правильно определить необходимый осевой зазор при монтаже?
Величина зазора или натяга указывается в технической документации на конкретный агрегат (редуктор, электродвигатель). Она зависит от размера подшипника, серии, условий работы и требуемой жесткости. Общая методика: установить подшипник с затяжкой регулировочной гайки до момента проворачивания вала от руки, затем с помощью индикатора измерить осевой люфт, регулируя его добавлением/удалением прокладок или поворотом гайки на определенный угол. Для точных значений необходимо консультироваться с каталогами производителей подшипников.
Какие смазки рекомендуются для данных подшипников в редукторах при работе в условиях повышенной температуры (до +80°C)?
Для таких условий следует выбирать высокотемпературные консистентные смазки на основе комплексного кальциевого (например, Литим-24) или литиевого мыла с противозадирными присадками (EP-свойства). В случае циркуляционной масляной смазки применяются индустриальные масла класса вязкости ISO VG 68 или 100, соответствующие требованиям стандарта DIN 51517-3 (CLP). Конкретная марка должна соответствовать рекомендациям производителя основного оборудования.
Что означает маркировка «A» или «B» на упаковке или торце кольца некоторых конических подшипников?
Это обозначение класса конусности или монтажной группы. При парной установке подшипников для достижения заданного зазора/натяга без индивидуальной подгонки их поставляют в комплектах (сets). Буквы указывают на определенный диапазон монтажной высоты внутреннего кольца в сборе с роликами и сепаратором. Подшипники с одинаковой маркировкой обеспечивают предсказуемый результат при монтаже. Требуется устанавливать их согласно инструкции (например, метками наружу).
Заключение
Конические роликовые подшипники размерной группы 50×90 мм являются критически важными компонентами в тяжелонагруженном промышленном и энергетическом оборудовании. Их правильный выбор, основанный на анализе нагрузок, скоростей и условий эксплуатации, а также строгое соблюдение технологий монтажа, регулировки и обслуживания являются залогом долговечной и надежной работы всего узла. Использование таблиц параметров и рекомендаций производителей, наряду с инженерными расчетами, позволяет оптимизировать конструкцию опор, минимизировать простои и снизить общие затраты на жизненный цикл оборудования.