Подшипники радиально-упорные двухрядные ГОСТ

Подшипники радиально-упорные двухрядные: конструкция, стандартизация и применение в электротехнике

Радиально-упорные двухрядные подшипники качения представляют собой высокоточные узлы, предназначенные для одновременного восприятия значительных радиальных и двусторонних осевых нагрузок. Их работа основана на принципе создания двух встречных рабочих конусов, образованных дорожками качения внутреннего и наружного колец и телами качения (шариками или роликами). Контактный угол (α), обычно находящийся в диапазоне от 15° до 45°, определяет соотношение между воспринимаемой осевой и радиальной нагрузкой: чем больше угол, тем выше осевая грузоподъемность. Ключевым отличием двухрядного исполнения от сдвоенной пары однорядных подшипников является единая конструкция наружного и/или внутреннего кольца, обеспечивающая повышенную жесткость, компактность и точность монтажа. В энергетике и электротехнической промышленности такие подшипники находят применение в ответственных узлах: опорах валов мощных электродвигателей, генераторов, турбогенераторов, тяговых двигателей, крупных вентиляторов и насосных агрегатов, где требуются высокая частота вращения, минимальное биение и долговременная надежность.

ГОСТ 831-75: Основной стандарт для двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников

В Российской Федерации основным нормативным документом, регламентирующим параметры, типоразмеры и технические требования к двухрядным радиально-упорным шарикоподшипникам, является ГОСТ 831-75 «Подшипники шариковые радиально-упорные двухрядные. Технические условия». Этот стандарт распространяется на подшипники с углом контакта 12° и 26°, диаметрами отверстия от 10 до 200 мм, классов точности 0, 6, 5, 4. Стандарт устанавливает:

• Основные и присоединительные размеры (d, D, B, r).
• Допуски и технические требования к материалам, геометрической точности, шероховатости поверхностей.
• Правила приемки, методы контроля, маркировку, упаковку.
• Нормы динамической (C) и статической (C₀) грузоподъемности.

Конструктивные разновидности и их особенности

В рамках типа, определяемого ГОСТ, выделяются несколько конструктивных исполнений, критически важных для монтажа и эксплуатации.

1. По способу компенсации перекоса и типу разъемности:

• Несамоустанавливающиеся (тип 67000): Имеют цельные наружное и внутреннее кольца. Обладают высокой жесткостью, но критичны к перекосам вала и корпуса. Применяются в жестких точных узлах.
• Самоустанавливающиеся сферические (тип 1000…, 111000): Наружное кольцо имеет сферическую беговую дорожку, а внутреннее — два конических. Способны компенсировать значительные перекосы (до 2-3°), что делает их незаменимыми в длинных валах или при возможных деформациях корпусов. Широко используются в электродвигателях.

2. По типу тел качения:

• Шариковые радиально-упорные двухрядные (ГОСТ 831): Универсальны, предназначены для высоких и средних скоростей вращения.
• Роликовые конические двухрядные (ГОСТ 6364): Не являются строго радиально-упорными по старой классификации, но функционально близки. Обладают существенно более высокой радиальной и осевой грузоподъемностью за счет линейного контакта, но имеют ограничения по предельной частоте вращения. Регулируются отдельным стандартом.

3. По способу регулировки зазора/натяга:

Большинство двухрядных радиально-упорных подшипников поставляются с предварительным натягом, заданным на заводе. Регулировка в эксплуатации не предусмотрена, что упрощает монтаж. Исключение составляют некоторые исполнения роликовых конических подшипников, где регулировка возможна за счет осевого смещения одного из колец.

Маркировка и обозначение по ГОСТ

Обозначение подшипника по ГОСТ включает в себя номер типа (серии) и размерную серию. Пример: 102618.

• 10 — тип (самоустанавливающийся двухрядный шариковый радиально-упорный).
• 26 — серия по ширине и диаметру (легкая широкая).

18 — внутренний диаметр, d = 18

• 5 = 90 мм.

Дополнительные знаки указывают на класс точности (прописная буква перед основным обозначением, например, 6-102618 — класс 6), группу радиального зазора (цифра после основного обозначения через тире), категорию (буква в конце).

Таблица 1. Сравнительные характеристики основных типов двухрядных радиально-упорных подшипников

Параметр	Шариковый двухрядный (ГОСТ 831, тип 1000)	Шариковый двухрядный (ГОСТ 831, тип 67000)	Роликовый конический двухрядный (ГОСТ 6364)
Восприятие осевой нагрузки	Двусторонняя, средняя	Двусторонняя, средняя	Двусторонняя, очень высокая
Восприятие радиальной нагрузки	Высокая	Высокая	Очень высокая
Компенсация перекоса	Да (сферическое наружное кольцо)	Нет	Нет
Предельная частота вращения	Высокая	Высокая	Средняя
Жесткость узла	Средняя	Высокая	Очень высокая
Требования к точности монтажа	Умеренные	Высокие	Очень высокие (требует точной регулировки)
Типовое применение в энергетике	Опоры валов асинхронных и синхронных двигателей средних и высоких мощностей, вентиляторы.	Прецизионные шпиндели, опоры генераторов с жестким креплением.	Крановые электродвигатели, тяжелонагруженные редукторы, опоры валов мощных насосов.

Критерии выбора для электротехнических применений

Выбор конкретного типа и типоразмера подшипника является результатом комплексного инженерного расчета. Ключевые факторы:

• Нагрузочный режим: Расчет эквивалентной динамической (P) и статической нагрузки с учетом всех радиальных и осевых сил, включая силы от передач (ременных, зубчатых).
• Частота вращения (n): Определяет требования к классу точности, типу смазки (консистентная, жидкая, воздушно-масляный туман) и схеме уплотнений.
• Требуемый ресурс (L_10h): Расчетный срок службы в часах, основанный на динамической грузоподъемности (C) и нагрузке (P). Для критичных узлов энергооборудования ресурс часто задается не менее 40 000 – 100 000 часов.
• Условия эксплуатации: Температурный диапазон, наличие вибраций, агрессивной среды, пыли, влажности определяют выбор материала (стандартные хромистые стали, реже – нержавеющие стали), типа сепаратора (штампованный стальной, механически обработанный латунный, полимерный) и системы уплотнения (контактные сальники, лабиринты, щелевые уплотнения).
• Схема установки: Двухрядные подшипники часто используются в схемах «враспор» или «вразвал», но, в отличие от сдвоенных пар однорядных, они монтируются как единое целое, что исключает ошибки при регулировке.

Особенности монтажа, смазки и обслуживания

Правильный монтаж — залог реализации заложенного ресурса. Для подшипников по ГОСТ 831 характерны следующие требования:

• Температурный нагрев: Запрещен нагрев открытым пламенем. Рекомендуется индукционный или масляный нагрев до 80-120°C для посадки с натягом на вал.
• Осевая фиксация: Подшипник фиксируется с двух сторон на валу и в корпусе (чаще всего упорными буртами и крышками) для предотвращения осевого смещения.
• Смазка: В электродвигателях закрытого обдуваемого исполнения (IM1001) наиболее распространена консистентная смазка (литиевые, комплексные литиевые, полимочевинные), закладываемая на 1/2 – 2/3 свободного объема полости подшипникового узла на весь срок службы. Для высокоскоростных или высокотемпературных применений используется принудительная циркуляционная жидкая смазка (масло).
• Контроль состояния: В эксплуатации проводится вибродиагностика, контроль температуры (термометрия, термопары) и акустический контроль. Повышение уровня вибрации на частотах, кратных частоте вращения, часто свидетельствует о дефектах дорожек качения.

Соответствие международным стандартам

Отечественные подшипники, выпущенные по ГОСТ, имеют аналоги в международной классификации ISO и каталогах основных производителей (SKF, FAG, NSK, Timken).

ГОСТ / Тип	Приблизительный аналог по ISO / Обозначение SKF	Примечание
ГОСТ 831, тип 1000 (самоустанавливающийся)	Серия 12.., 13.. (например, 1213, 1313)	Double row self-aligning ball bearing
ГОСТ 831, тип 67000 (несамоустанавливающийся)	Серия 32.., 33.. (например, 3208, 3308)	Double row angular contact ball bearing
ГОСТ 6364, тип 97000 (роликовый конический)	Серия 35.., 36.. (например, 352028, 362028)	Double row tapered roller bearing

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем двухрядный радиально-упорный подшипник принципиально отличается от установки двух однорядных «враспор» или «вразвал»?

Двухрядный подшипник представляет собой единый неразъемный узел с фабрично заданным и стабильным внутренним натягом или зазором. Это обеспечивает оптимальное распределение нагрузки, повышенную жесткость системы, компактность и исключает ошибки, связанные с взаимным позиционированием двух отдельных подшипников при монтаже. Установка двух однорядных подшипников требует высокой квалификации монтажника для точной осевой регулировки.

Как определить, что в электродвигателе установлен именно двухрядный радиально-упорный подшипник?

Точную информацию дает каталожный номер на защитном кольце (зенке) подшипника. Косвенными признаками являются: относительно широкая подшипниковая опора на валу, отсутствие внешних регулировочных гаек (для шариковых исполнений), а также указание в паспорте электродвигателя на тип опор. В большинстве современных двигателей средней и большой мощности на приводном конце вала (DE) устанавливается двухрядный самоустанавливающийся шарикоподшипник (тип 1000), а на противоположном конце (NDE) — однорядный цилиндрический роликоподшипник, воспринимающий только радиальную нагрузку и допускающий осевое смещение вала от теплового расширения.

Каковы основные причины выхода из строя этих подшипников в энергооборудовании?

• Электроэрозия: Прохождение токов утечки через подшипник (паразитные токи) приводит к точечному оплавлению металла на дорожках качения и шариках, появлению характерного «шагреневого» рисунка («флейтинга»). Лечится применением изолированных подшипников или установкой токоотводных щеток.
• Недостаточная или загрязненная смазка: Вызывает абразивный износ, заедание, перегрев и, как следствие, разрушение сепаратора и рабочих поверхностей.
• Неправильный монтаж: Перекос при запрессовке, ударные нагрузки при насадке, превышение допустимого нагрева приводят к появлению трещин, задиров и преждевременной усталости материала.
• Несоосность валов: Для несамоустанавливающихся типов (67000) даже небольшой перекос создает значительные дополнительные нагрузки, резко снижающие ресурс.

Существуют ли специальные исполнения для агрессивных сред (химическая, пищевая промышленность, морская атмосфера)?

Да. Помимо стандартных подшипников из стали ШХ15, выпускаются исполнения:

• Из нержавеющей стали (например, AISI 440C), обладающие коррозионной стойкостью, но с несколько сниженной грузоподъемностью.
• С сепараторами из специальных полимеров (PEEK, PTFE), стойких к химическим реагентам.
• С защитными покрытиями колец (никелирование, фосфатирование).
• С контактными уплотнениями из материалов, стойких к маслу, воде или высоким температурам (FKM, FFKM).

Такие исполнения часто поставляются под заказ и могут не входить непосредственно в номенклатуру ГОСТ 831.

Как правильно интерпретировать классы точности по ГОСТ и для каких применений они нужны?

Класс точности определяет допуски на монтажные размеры, биение и шероховатость. По ГОСТ 831-75 установлены классы (в порядке повышения точности): 0, 6, 5, 4.

• Класс 0 (нормальный): Стандартное исполнение для большинства электродвигателей общего назначения.
• Классы 6 и 5 (повышенные): Применяются в высокоскоростных двигателях, двигателях-шпинделях, опорах турбогенераторов, где критично снижение вибрации и нагрев.
• Класс 4 (высокий): Для прецизионного оборудования, измерительных приборов, особо ответственных узлов. В энергетике используется редко.

Повышение класса точности ведет к существенному удорожанию изделия и должно быть технически и экономически обосновано.

Заключение

Двухрядные радиально-упорные подшипники, регламентированные ГОСТ 831-75 и смежными стандартами, являются высокотехнологичными компонентами, обеспечивающими надежную и долговечную работу ответственных узлов вращения в энергетике и электротехнике. Их правильный выбор, основанный на точных расчетах нагрузок и условий эксплуатации, корректный монтаж и квалифицированное обслуживание напрямую влияют на ресурс и энергоэффективность всего агрегата. Понимание конструктивных особенностей, маркировки и принципов работы данных подшипников позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения при проектировании, ремонте и модернизации оборудования.