Подшипники с наружным диаметром 120 мм

Подшипники с наружным диаметром 120 мм: классификация, применение и специфика подбора

Наружный диаметр 120 мм является одним из наиболее распространенных и востребованных типоразмеров в промышленности, включая энергетический сектор. Данный размер попадает в диапазон средних подшипников, которые находят применение в оборудовании средней мощности. Стандартизация этого диаметра обеспечивает широкую доступность подшипников различных типов и конструкций от множества производителей, что упрощает проектирование, ремонт и замену узлов.

Классификация и основные типы подшипников D=120 мм

Подшипники с наружным диаметром 120 мм представлены всеми основными категориями, выбор которых определяется условиями эксплуатации: характером нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная), скоростью вращения, требованиями к точности, уровнем вибрации и температурным режимом.

1. Шарикоподшипники радиальные однорядные

Наиболее универсальный и массовый тип. Обозначение: серия 600, 6200, 6300 (в зависимости от ширины и грузоподъемности). Например, подшипник 6212 (60x110x22 мм) или 6312 (60x130x31 мм). Применяются для восприятия преимущественно радиальных нагрузок, допускают умеренные осевые нагрузки в обоих направлениях. Используются в электродвигателях мощностью примерно от 15 до 110 кВт, вентиляторах, редукторах общего назначения, насосах.

2. Радиальные шарикоподшипники с защитными шайбами или уплотнениями

Обозначения: 6212-2Z (с двухсторонними металлическими защитными шайбами), 6212-2RS (с двухсторонними контактными резиновыми уплотнениями). Предназначены для работы в условиях, где требуется удержание пластичной смазки и защита от попадания мелких частиц. Критически важны для электродвигателей, работающих в запыленных условиях, а также в узлах, где не предусмотрена сложная система лабиринтных уплотнений.

3. Радиально-упорные шарикоподшипники

Обозначения: серия 7200 (малый угол контакта ~15°) и 7300 (больший угол контакта ~40°). Например, 7212 BECBP или 7312 BECBM. Способны воспринимать значительные комбинированные (радиальные и осевые) нагрузки. Устанавливаются парами с предварительным натягом. Обязательный компонент высокоскоростных узлов: шпиндели, турбины, главные валы мощных насосов и электродвигателей, где требуется высокая точность и жесткость.

4. Конические роликоподшипники

Обозначения: серия 30200 (легкая), 32200 (средняя), 33200 (тяжелая). Например, 30212 (60x110x23.75 мм) или 32212 (60x110x29.75 мм). Предназначены для восприятия тяжелых комбинированных нагрузок. Благодаря конструкции с разделяемыми кольцами и роликами конической формы обладают высокой радиальной и однонаправленной осевой грузоподъемностью. Основная сфера применения в энергетике – тяжелонагруженные редукторы, опоры валов механизмов собственных нужд электростанций, тяговое оборудование.

5. Сферические роликоподшипники

Обозначения: серия 22200 (цилиндрическое отверстие, коническое отверстие 1:12). Например, 22212 (60x110x28 мм). Обладают самоустанавливающейся способностью, компенсирующей несоосность вала и корпуса до 2-3°. Воспринимают очень высокие радиальные и умеренные двухсторонние осевые нагрузки. Применяются в механизмах с возможным прогибом вала или неточностью монтажа: натяжные устройства конвейеров, валы больших вентиляторов дымоудаления, турбогенераторы (вспомогательные узлы).

6. Цилиндрические роликоподшипники

Обозначения: серии NU, NJ, NUP, NF (в зависимости от конструкции бортов). Например, NU 212 EC (60x110x22 мм). Обладают максимальной радиальной грузоподъемностью среди роликовых подшипников аналогичного габарита. Позволяют осевое смещение вала относительно корпуса (серии NU, N), что важно для компенсации теплового расширения в длинных валах электродвигателей и турбоагрегатов. Применяются в высоконагруженных редукторах, опорах генераторов.

Таблица соответствия типоразмеров и нагрузок (примеры для D=120 мм)

Ключевые аспекты применения в энергетике

Электродвигатели и генераторы

В электромашинах мощностью от 55 до 200 кВт часто используются подшипники с посадочным диаметром вала 60-65 мм, что соответствует наружному диаметру 120-130 мм. Со стороны привода (нагрузочной) часто устанавливают радиально-упорные шариковые или цилиндрические роликоподшипники (NU-типа), способные воспринимать радиальную нагрузку от ременной передачи или муфты. Со стороны противоприводной (опорной) – радиальный шарикоподшипник с уплотнением (например, 6312-2RS), который фиксирует вал в осевом направлении. Критически важным является контроль вибрационных характеристик (классы вибрации V1, V2, V3 по ISO 10816-3) и правильный расчет смазочного интервала.

Насосное оборудование

Для центробежных насосов, особенно в системах циркуляции воды и топливоподачи, основными требованиями являются стойкость к вибрации и способность работать в условиях возможного попадания влаги. Часто применяются пары радиально-упорных шарикоподшипников (back-to-back) для обеспечения жесткой осевой фиксации вала и восприятия остаточных осевых усилий от рабочего колеса. В тяжелонагруженных насосах могут использоваться конические роликоподшипники. Обязательным является применение эффективных лабиринтных уплотнений в паре с подшипниками, имеющими защитные шайбы (2Z).

Вентиляторы и дымососы

Ввиду больших масс роторов и высоких скоростей, опорные узлы вентиляторов часто базируются на сферических роликоподшипниках (например, 22212), которые компенсируют возможную несоосность, вызванную тепловым расширением или прогибом длинного вала. Для привода используются редукторы, в которых на промежуточных и тихоходных валах также часто встречаются подшипники D=120 мм – цилиндрические или конические роликовые.

Расчет и подбор: основные критерии

• Динамическая (C) и статическая (C0) грузоподъемность: Расчетный ресурс L10 (в часах) определяется по динамической нагрузке с учетом эквивалентной радиальной нагрузки P и коэффициентов температуры, надежности и условий смазки. Для статических или медленно вращающихся узлов проверяется условие по статической нагрузке.
• Посадочные размеры: Стандартный ряд для D=120 мм включает валы d: 50, 55, 60, 65 мм. Ширина подшипника варьируется от 18 мм (серия 600) до 31 мм (серия 6300) и более для роликовых типов.
• Точность и зазоры: Для энергетического оборудования стандартным является класс точности P0 (Normal). Для высокоскоростных шпинделей (турбинная регулировка) может потребоваться P6, P5. Радиальный зазор (C2, CN, C3, C4) подбирается исходя из условий натяга, температурного режима и требуемой жесткости узла. Для электродвигателей часто используется группа C3.
• Смазка: Возможна как пластичная смазка (для подшипников с уплотнениями), так и циркуляционная жидкая (масло). Выбор определяется скоростью (dn-фактор), температурой и условиями эксплуатации. Для подшипников D=120 мм, работающих на средних скоростях, часто применяется консистентная смазка на основе литиевого или комплексного литиевого загустителя.

Монтаж, демонтаж и обслуживание

Правильная установка подшипника D=120 мм требует применения индукционных нагревателей или масляных ванн для нагрева до 80-110°C перед посадкой на вал с натягом. Запрессовка должна осуществляться только через оправку, передающую усилие на запрессовываемое кольцо. Для демонтажа используются съемники гидравлические или механические. В процессе эксплуатации необходим мониторинг температуры (превышение температуры окружающей среды более чем на 45-50°C – тревожный признак) и уровня вибрации. Регламентная замена смазки для уплотненных подшипников не требуется в течение всего расчетного срока службы, однако для подшипников, работающих в условиях высоких температур или влажности, интервал пересмазки должен быть сокращен.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой аналог подшипника 6212 можно использовать при повышенных радиальных нагрузках?

При необходимости увеличения радиальной грузоподъемности в том же посадочном месте (вал 60 мм, корпус ~120 мм) следует рассмотреть:

• Подшипник 6312 – имеет ту же внутреннюю и наружную диаметры, но увеличенную ширину (31 мм вместо 22 мм), что существенно повышает динамическую нагрузку.
• Цилиндрический роликоподшипник NU 212 EC – при той же ширине, что и у 6212, обладает почти вдвое большей радиальной грузоподъемностью.

Необходима проверка по габаритам корпуса и осевым нагрузкам.

2. Чем отличается подшипник 6212-2Z от 6212-2RS?

Буквенный суффикс указывает на тип защиты:

• 2Z – двухсторонняя металлическая защитная шайба (зонт). Обеспечивает защиту от крупных частиц, имеет минимальный момент трения. Не является герметичным, смазка может вытекать, а влага проникать внутрь.
• 2RS – двухстороннее контактное резиновое уплотнение. Обеспечивает лучшую защиту от влаги и удержание смазки, но создает большее трение и ограничивает максимальную скорость вращения. Температурный диапазон работы уплотнения обычно до 110°C.

Для электродвигателей, работающих в чистых и сухих машинных залах, часто достаточно 2Z. Для агрессивных сред (пыль, влага) предпочтительнее 2RS.

3. Можно ли заменить конический роликоподшипник 30212 на шариковый радиальный 6312?

Нет, такая замена не является прямой и требует перерасчета всего узла. Конический роликоподшипник (30212) предназначен для комбинированных нагрузок и требует регулировки осевого зазора при установке парно. Радиальный шариковый подшипник (6312) не предназначен для восприятия значительных осевых нагрузок. Замена возможна только в случае, если расчет подтвердит, что осевая нагрузка в узле отсутствует или минимальна, а радиальная нагрузка не превышает динамическую грузоподъемность 6312. В противном случае это приведет к преждевременному выходу подшипника из строя.

4. Как определить необходимый радиальный зазор для подшипника в электродвигателе?

Выбор радиального зазора (C2, CN, C3, C4) зависит от:

• Материала и интерференции (натяга) посадочных мест.
• Разницы температур между внутренним и наружным кольцом.
• Требуемой жесткости узла.

Для стандартных асинхронных электродвигателей с посадкой вала по k5 и корпуса по H7, при нормальном температурном режиме, наиболее часто применяется группа зазора C3. Она обеспечивает компенсацию теплового расширения и натяга, предотвращая заклинивание подшипника в рабочем режиме.

5. Каков расчетный ресурс подшипника 6312 в насосе и от чего он зависит?

Номинальный расчетный ресурс L10h (часов) определяется по формуле: L10h = (10^6 / (60 n)) (C / P)^p, где n – частота вращения (об/мин), C – динамическая грузоподъемность (Н), P – эквивалентная динамическая нагрузка (Н), p – показатель степени (3 для шариковых, 10/3 для роликовых). На практике ресурс сильно зависит от реальных условий:

• Качество и чистота смазки.
• Попадание абразивных частиц или влаги.
• Точность монтажа и соосность.
• Уровень вибраций от самого агрегата.

При идеальных условиях ресурс может превышать 50 000 часов, но в реальных эксплуатационных условиях на насосе он часто составляет 20 000 – 35 000 часов.