Подшипники NU 317 (ГОСТ 32317)

Подшипник качения радиальный цилиндрический однорядный типа NU 317 по ГОСТ 32317-2011 (ISO 15:2011)

Подшипник NU 317 относится к классу радиальных цилиндрических однорядных подшипников с короткими цилиндрическими роликами, не имеющими бортов на наружном кольце. Обозначение «NU» указывает на конструкцию: наружное кольцо с двумя бортами, внутреннее кольцо – без бортов. Это позволяет осуществлять свободное осевое перемещение вала относительно корпуса (или наоборот) в обе стороны, что критически важно для компенсации тепловых расширений в длинных валах, характерных для энергетического оборудования. Цифра 317 в обозначении определяет типоразмер: серия 3 – тяжелая, 17 – посадочный диаметр 85 мм. Данный подшипник является стандартизированным изделием, полностью соответствующим международным и национальным нормам, что обеспечивает его взаимозаменяемость и предсказуемые эксплуатационные характеристики.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция подшипника NU 317 включает четыре основных компонента: наружное кольцо, внутреннее кольцо, сепаратор и комплект цилиндрических роликов. Наружное кольцо имеет два направляющих борта, которые удерживают ролики и сепаратор в сборе. Внутреннее кольцо выполнено без бортов, его монтажные дорожки выступают за пределы наружного кольца. Такая геометрия позволяет внутреннему кольцу вместе с валом перемещаться в осевом направлении относительно наружного кольца, закрепленного в корпусе. Сепаратор, обычно изготавливаемый из стали или латуни, центрируется по роликам, обеспечивает равномерное расстояние между телами качения и предотвращает их контакт друг с другом, снижая трение и нагрев. Ролики – цилиндрические, с точной геометрией и высоким классом чистоты поверхности, что минимизирует контактные напряжения и обеспечивает высокую грузоподъемность.

Основные размеры, вес и допуски

Габаритные и присоединительные размеры подшипника NU 317 строго регламентированы ГОСТ 32317-2011 (ISO 15:2011).

Подшипники по ГОСТ 32317 изготавливаются в классах точности: 0 (нормальный), 6 (повышенный), 5, 4, 2 (прецизионные). Для большинства применений в электродвигателях, редукторах и вентиляторах энергетического сектора используется класс точности 0 или 6. Классы точности определяют допуски на монтажные размеры, биение и шероховатость поверхностей.

Назначение и области применения в энергетике

Подшипник NU 317, благодаря своей способности воспринимать исключительно радиальные нагрузки и компенсировать осевые смещения, нашел широкое применение в качестве «плавающей» (нефиксирующей) опоры в различных узлах энергетического оборудования:

• Крупные асинхронные и синхронные электродвигатели (высоковольтные двигатели): Устанавливается со стороны, противоположной приводному концу (со стороны вентилятора). Вал двигателя при работе нагревается и удлиняется. Фиксирующий подшипник (обычно шариковый или роликовый с бортами) воспринимает радиальную и осевую нагрузку, а подшипник типа NU позволяет валу свободно расширяться, предотвращая возникновение опасных осевых предварительных натягов.
• Валы турбогенераторов и вспомогательное оборудование ТЭЦ/АЭС: В длинных роторных системах, где перепады температур значительны, обязательна установка одной или нескольких «плавающих» опор на цилиндрических роликоподшипниках.
• Редукторы и мультипликаторы: В многоступенчатых редукторах для компенсации температурных деформаций валов и корпусов.
• Насосное оборудование: В центробежных насосах, особенно с горячими теплоносителями.
• Вентиляторы градирен и дымососы: Вращающиеся узлы с длинными валами, работающие в условиях переменных температурных режимов.

Монтаж, демонтаж и регулировка

Правильный монтаж критически важен для долговечности подшипника NU 317. Внутреннее кольцо обычно устанавливается на вал с натягом (посадка k6, m6), а наружное кольцо – в корпус с зазором (посадка H7). Это обеспечивает проворачивание наружного кольца в корпусе для равномерного износа, но чаще его фиксируют осевыми распорными кольцами или крышками для предотвращения проворачивания, оставляя возможность осевого смещения.

• Подготовка: Проверить посадочные поверхности вала и корпуса на чистоту, отсутствие задиров и соответствие допускам. Новый подшипник вскрывать непосредственно перед установкой.
• Нагрев: Внутреннее кольцо, монтируемое с натягом, рекомендуется нагревать индукционным или масляным способом до температуры 80-100°C. Запрещается нагрев открытым пламенем.
• Установка: Установить подшипник на вал до упора в заплечик. При прессовании усилие должно передаваться только через то кольцо, которое садится с натягом. Для внутреннего кольца – через монтажную втулку, прижимаемую к внутреннему кольцу.
• Осевой зазор: После монтажа необходимо проверить легкость вращения и наличие требуемого осевого смещения (люфта) между кольцами. Типичный зазор составляет 0.1-0.3 мм, что должно быть обеспечено конструкцией узла.
• Смазка: Заполнить подшипник и карманы корпуса смазкой на 1/3-1/2 свободного объема. Для высокоскоростных применений – меньше.

Смазка и условия эксплуатации

Выбор смазки – ключевой фактор надежности. Для подшипников NU 317 в энергетике применяются:

• Пластичные консистентные смазки (Литиевые, комплексные литиевые, полимочевинные). Преимущества: простота обслуживания, герметизация от загрязнений. Используются в электродвигателях, вентиляторах с умеренными скоростями (n
• d_m < 300 000 мм/мин, где d_m – средний диаметр). Требуют периодической перезаправки.
• Жидкие масла (минеральные или синтетические). Применяются в редукторах, турбоагрегатах, высокоскоростных узлах. Обеспечивают лучший отвод тепла и подходят для работы в условиях высоких температур. Способ подачи: картерный, циркуляционный, струйный.

Температурный диапазон работы стандартных подшипников со сталью ШХ15 (SAE 52100) составляет от -30°C до +120°C (кратковременно до +150°C). Для более высоких температур используются подшипники из термостойких сталей или с специальной термостабилизацией.

Расчет ресурса и подбор аналогов

Номинальный расчетный ресурс (долговечность) L₁₀ в миллионах оборотов определяется по формуле, основанной на усталостной долговечности материала:

L₁₀ = (C / P)^p,

где C – динамическая грузоподъемность (для NU 317 составляет примерно 200 кН), P – эквивалентная динамическая нагрузка, p – показатель степени (для роликовых подшипников p = 10/3).

В энергетике часто оперируют понятием наработки в часах: L_10h = (10⁶ / (60 n)) L₁₀, где n – частота вращения, об/мин.

Международные аналоги: Подшипник NU 317 является полным аналогом подшипников, производимых по стандартам ISO и основных мировых брендов:

• SKF: NU 317 ECJ/C3, NU 317 ECM/C3 (оптимизированные конструкции)
• FAG/INA: NU 317 E.TVP2.C3
• NSK: NU 317
• TIMKEN: NU 317 (включая метрическую серию)

При замене необходимо обращать внимание на наличие суффиксов, обозначающих внутренний зазор (C2, C3, C4), материал сепаратора (J – стальной, M – латунный) и класс точности.

Типовые неисправности и методы диагностики

• Выкрашивание рабочих поверхностей (питтинг): Проявляется в виде отслоения мелких частиц металла на дорожках качения. Причины: усталость материала при нормальном износе, перегрузки, некачественный материал. Диагностика: виброакустический анализ выявляет рост уровня вибрации на частотах, кратных частоте вращения и частоте перекатывания тел качения.
• Задиры и заедание: Признак недостатка смазки или ее несоответствия условиям работы. Поверхности имеют синеватый оттенок от перегрева. Диагностика: термография (рост температуры узла), анализ частиц износа в масле (феррография).
• Износ сепаратора: Приводит к повышенному шуму, заклиниванию роликов. Причины: высокие центробежные силы, несоосность, агрессивная среда. Диагностика: визуальный осмотр при ремонте, спектральный анализ вибрации.
• Ложный бринеллинг: Появление вмятин на дорожках качения в зоне расположения роликов при длительной стоянке оборудования с вибрациями. Диагностика: визуальный осмотр, рост вибрации на частоте вращения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается подшипник NU 317 от NJ 317?

Основное отличие – в конструкции внутреннего кольца. У подшипника NJ 317 на внутреннем кольце есть один борт, что позволяет ему фиксировать вал в одном осевом направлении (при использовании в паре со стопорным кольцом). Подшипник NU 317 не имеет бортов на внутреннем кольце и не фиксирует вал осево, позволяя ему свободно перемещаться в обе стороны. Это ключевой фактор при выборе типа «плавающей» опоры.

Что означает обозначение «C3» в маркировке импортных аналогов NU 317?

Суффикс «C3» указывает на увеличенный по сравнению со стандартным (Normal/CN) группой радиальный внутренний зазор в подшипнике. Это необходимо для компенсации натяга при посадке на вал и теплового расширения в условиях работы при повышенных температурах. Для большинства электродвигателей и энергетического оборудования рекомендуется именно зазор C3.

Как правильно определить, какая опора в узле должна быть «плавающей» на подшипнике типа NU?

«Плавающая» опора всегда устанавливается со стороны, противоположной основной осевой фиксации вала. Если вал фиксируется от осевого смещения в одну сторону (например, шарикоподшипником с бортами на приводном конце), то на противоположном конце должен стоять подшипник, допускающий осевое смещение (NU-типа). В длинных валах с двумя фиксирующими опорами одна из них должна иметь возможность осевого самоустановки (например, сферический роликоподшипник), либо между корпусом и наружным кольцом фиксирующего подшипника должен быть предусмотрен осевой зазор.

Можно ли использовать два подшипника NU 317 в одной опоре (установка «тандем»)?

Нет, установка двух подшипников NU типа вплотную друг к другу в одной опоре лишена смысла и конструктивно ошибочна. Оба подшипника будут препятствовать осевому перемещению друг друга, что приведет к возникновению неконтролируемых осевых нагрузок и быстрому выходу из строя. Для увеличения радиальной грузоподъемности в одной опоре используются специальные сдвоенные конструкции подшипников, обозначаемые суффиксами типа «DT» (дуплекс, тандемная установка), но это не относится к типу NU в стандартном исполнении.

Какой ресурс можно ожидать от подшипника NU 317 в электродвигателе мощностью 1000 кВт?

Расчетный ресурс L_10h (до выхода из строя 10% подшипников) для правильно подобранного, смонтированного и обслуживаемого подшипника NU 317 в электродвигателе обычно превышает 40 000 – 60 000 часов. Фактический ресурс сильно зависит от условий: реальной радиальной нагрузки (определяется натягом ремней, несоосностью, дисбалансом), качества смазки и ее периодичности замены, уровня вибраций, температуры окружающей среды. Регулярный мониторинг вибрации и температуры позволяет прогнозировать остаточный ресурс и планировать замену до катастрофического отказа.

Требуется ли осевая фиксация наружного кольца подшипника NU 317 в корпусе?

Да, требуется, но с учетом его функции. Наружное кольцо должно быть зафиксировано в корпусе от проворачивания (обычно осевыми крышками или стопорными кольцами). Однако при этом в конструкции узла должен быть обеспечен небольшой осевой зазор (0.1-0.5 мм) между торцом наружного кольца и фиксирующим элементом, либо сам фиксирующий элемент (например, крышка с лабиринтным уплотнением) не должен создавать жесткого осевого поджатия. Это позволяет всему корпусу подшипника (наружному кольцу) незначительно смещаться при тепловом расширении корпуса станины, предотвращая дополнительные нагрузки.