Подшипники с внутренним диаметром 170 мм

Подшипники с внутренним диаметром 170 мм: классификация, применение и специфика подбора в электротехнике и энергетике

Подшипники с внутренним диаметром (d) 170 мм представляют собой узлы, относящиеся к категории крупногабаритных и средне-тяжелых опор. Их применение критически важно в ответственных узлах вращения энергетического и тяжелого промышленного оборудования. Данный типоразмер не является массовым для мелких серий, а предназначен для специального машиностроения, где требуются высокая нагрузочная способность, надежность и длительный ресурс. Основная сфера применения таких подшипников — опоры валов электрических машин (крупные электродвигатели и генераторы), турбин, мощных редукторов, насосов высокого давления, тягового оборудования и вентиляционных установок большой производительности.

Классификация и основные типы подшипников d=170 мм

Подшипники качения с внутренним диаметром 170 мм производятся в различных конструктивных исполнениях, каждое из которых оптимизировано под определенный тип нагрузки и условия работы.

1. Радиальные шарикоподшипники

Применяются для восприятия преимущественно радиальных нагрузок, могут выдерживать умеренные осевые усилия в двух направлениях. В размере 170 мм чаще всего это однорядные шарикоподшипники (тип 6000) или сферические двухрядные (тип 2000). Последние допускают несоосность вала и корпуса, что актуально для длинных валов электродвигателей.

• Типовые обозначения: 6344 (серия 6000, средняя), 6234 (серия 6000, легкая), 2234 (сферический двухрядный).
• Преимущества: Высокие скоростные возможности, низкий момент трения.
• Недостатки: Ограниченная радиальная грузоподъемность по сравнению с роликовыми аналогами.

2. Радиальные роликоподшипники

Основной выбор для узлов с высокими радиальными нагрузками при умеренных скоростях вращения. Наиболее распространены цилиндрические (тип NU, NJ, N) и сферические двухрядные (тип 2000) роликоподшипники.

• Цилиндрические роликоподшипники (NU, NJ): Обладают максимальной радиальной грузоподъемностью, допускают осевое смещение вала в одном (NJ) или обоих (NU) направлениях, что критически важно для компенсации теплового расширения валов турбогенераторов.
• Сферические роликоподшипники (2000): Самоустанавливающиеся, компенсируют перекосы, воспринимают комбинированные нагрузки. Ключевой выбор для тяжелонагруженных редукторов и вентиляторов.
• Типовые обозначения: NU234, NJ234, 22334 (сферический).

3. Упорные и упорно-радиальные подшипники

Специализированные подшипники для восприятия значительных осевых нагрузок. В энергетике применяются в вертикальных гидроагрегатах, поворотных механизмах, опорах тяговых двигателей.

• Упорные шарикоподшипники (тип 5000): Для однонаправленных осевых нагрузок.
• Упорные сферические роликоподшипники (тип 29000): Наиболее грузоподъемные, самоустанавливающиеся, могут воспринимать и часть радиальной нагрузки.
• Типовые обозначения: 29434 (упорный сферический роликовый).

4. Игольчатые подшипники

В размере 170 мм встречаются реже, используются в конструкциях с ограниченным радиальным габаритом при необходимости высокой грузоподъемности.

Габаритные размеры и серии

Внутренний диаметр 170 мм стандартизирован. Внешний диаметр (D) и ширина (B) определяются серией подшипника, которая указывает на его грузоподъемность и габариты. Серия обозначается цифрами перед обозначением типа (например, 22334 — где «22» указывает на серию ширины и типа, «3» — серию диаметра, «34» — код внутреннего диаметра, где 34*5=170 мм).

Таблица 1. Примеры типоразмеров подшипников с d=170 мм

Тип подшипника	Обозначение	Внутренний диаметр d, мм	Наружный диаметр D, мм	Ширина B, мм	Назначение и особенности
Радиальный шариковый однорядный	6344	170	360	72	Универсальный, для высоких скоростей
Радиальный сферический роликовый	22334	170	360	120	Самоустанавливающийся, для тяжелых нагрузок и перекосов
Цилиндрический роликовый (NU)	NU2344	170	360	92	Чисто радиальная нагрузка, осевое смещение вала
Упорный сферический роликовый	29434	170	340	85	Осевые и комбинированные нагрузки, самоустановка

Критерии выбора для энергетического оборудования

Подбор подшипника d=170 мм — инженерная задача, требующая учета множества факторов.

• Характер и величина нагрузок: Анализ радиальной, осевой и комбинированной нагрузки. Для чистых радиальных нагрузок — цилиндрические роликоподшипники (NU, NJ). Для комбинированных и несоосных валов — сферические роликоподшипники.
• Частота вращения: Шарикоподшипники и цилиндрические роликоподшипники допускают более высокие скорости, чем сферические или упорные роликовые. Необходимо сверяться с предельной частотой вращения по каталогу.
• Требуемый ресурс и надежность: Расчет по динамической грузоподъемности (C) и эквивалентной динамической нагрузке (P) на основе стандарта ISO 281. Для энергетики часто применяется коэффициент безопасности >1.5.
• Условия монтажа и обслуживания: Возможность осевого смещения вала (выбор сепара NU/NJ), необходимость самоустановки (сферические подшипники), тип посадки (вал обычно имеет посадку с натягом k6, m6; корпус — H7).
• Система смазки: Для крупных подшипников предпочтительна циркуляционная жидкая смазка (масло) или централизованная пластичная смазка. Конструкция подшипника (наличие смазочных канавок и отверстий) должна это учитывать.
• Температурный режим: Рабочая температура определяет выбор материала (стандартная сталь ШХ15 до +120°C, для повышенных температур — сталь с добавлением молибдена или термостабилизированные сепараторы).
• Защита от окружающей среды: При работе в запыленных или влажных условиях (например, вентиляторы градирен) необходимы эффективные контактные или лабиринтные уплотнения.

Особенности монтажа, демонтажа и обслуживания

Работа с подшипниками такого размера требует специального инструмента и строгого соблюдения технологии.

• Предмонтажная подготовка: Проверка посадочных поверхностей вала и корпуса на чистоту, отсутствие забоин и овальности. Контроль шероховатости (обычно Ra 0.8-1.6 мкм). Прогрев подшипника перед посадкой на вал (индукционный нагрев, печь, масляная ванна) до температуры 80-100°C. Запрещено использование открытого пламени.
• Монтаж: Обеспечение равномерного приложения усилия через оправку к запрессовываемому кольцу (давление только на кольцо с натягом). Контроль отсутствия перекоса. Для циркуляционной смазки — правильная ориентация смазочных отверстий.
• Смазка: Использование смазочного материала, рекомендованного производителем оборудования. При заправке пластичной смазкой заполнять 30-50% свободного объема подшипника, оставляя пространство для ее распределения. Избыток смазки ведет к перегреву.
• Контроль в процессе эксплуатации: Регулярный мониторинг вибрации, температуры (превышение температуры окружающей среды более чем на 45-50°C — тревожный признак) и акустического шума.
• Демонтаж: Выполняется с помощью гидравлических съемников или индукционных нагревателей. Крайне важно не повредить посадочные поверхности.

Типовые применения в энергетике и электротехнике

• Крупные электродвигатели (от 1000 кВт): Опоры вала ротора. Со стороны привода часто устанавливают цилиндрический роликоподшипник (NU), со стороны противоприводной — сферический роликовый или радиально-упорный шариковый, фиксирующий осевое положение ротора.
• Турбогенераторы и гидрогенераторы: Опорные и направляющие подшипники. Требования к виброустойчивости и долговечности максимальны. Применяются подшипники скольжения, но в ряде конструкций — и специальные роликоподшипники.
• Мощные насосы (сетевые, питательные, циркуляционные): Восприятие радиальных нагрузок от рабочего колеса и осевых усилий. Частая комбинация: радиальный роликоподшипник + упорный шарикоподшипник.
• Тяговые электродвигатели локомотивов и карьерной техники: Экстремальные ударные и вибрационные нагрузки. Используются усиленные сферические роликоподшипники с повышенным ресурсом.
• Вентиляторы и дымососы ТЭС: Подшипниковые узлы вентиляторов — классическое применение сферических роликоподшипников d=170 мм из-за больших неуравновешенных масс и возможных перекосов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как расшифровать обозначение подшипника, например, 22334 CC/W33?

• 22334: «22» — серия (сферический роликовый, широкая), «3» — серия диаметра (средняя), «34» — код внутреннего диаметра (34*5=170 мм).
• CC: Конструкция сепаратора (металлический, машинной обработки, сферические ролики симметричной формы).
• W33: Конструктивная особенность — смазочная канавка и три отверстия во внешнем кольце для подачи смазки.

2. Какая посадка рекомендуется для подшипника d=170 мм на вал электродвигателя?

Для валов электродвигателей, где подшипник вращается вместе с валом и воспринимает циркуляционную нагрузку, рекомендуется посадка с натягом. Наиболее распространены: k6 (средний натяг) или m6 (больший натяг для тяжелых условий). Для корпусной части, если нагрузка местная, — посадка H7 (с небольшим зазором).

3. Как рассчитать ресурс подшипника в часах?

Номинальный ресурс L_10h (часов) рассчитывается по формуле: L_10h = (10⁶ / (60 n)) (C / P)^p, где:

• n — частота вращения (об/мин).
• C — динамическая грузоподъемность (кН, из каталога).
• P — эквивалентная динамическая нагрузка (кН), рассчитываемая с учетом реальных радиальных и осевых сил.
• p — показатель степени: 3 для шарикоподшипников, 10/3 для роликоподшипников.

L_10h — это расчетный срок, в течение которого 90% подшипников должны отработать без признаков усталости материала.

4. Что делать, если подшипник перегревается в работе?

• Проверить уровень и качество смазки (избыток, недостаток, несоответствующий тип).
• Проконтролировать соосность вала и корпуса.
• Проверить величину предварительного натяга (если он предусмотрен) или рабочего зазора.
• Исключить повышенную внешнюю нагрузку или вибрацию.
• Проверить состояние уплотнений.

5. Можно ли заменить шарикоподшипник на роликовый того же внутреннего диаметра?

Прямая замена без перерасчета недопустима. Несмотря на одинаковый посадочный диаметр (d=170 мм), внешний диаметр (D) и ширина (B), а также грузоподъемность и скоростные характеристики отличаются. Необходим полный пересчет узла на нагрузку, ресурс, скоростной режим и тепловой баланс. Замена возможна только после инженерного анализа и, как правило, требует изменения корпуса.

6. Каковы признаки скорого выхода подшипника из строя?

• Постепенно нарастающий низкочастотный гул или вибрация.
• Появление высокочастотного визга или скрежета.
• Стабильное повышение температуры подшипникового узла на 15-20°C выше рабочей нормы.
• Люфт вала при ручном покачивании (для радиальных подшипников).
• Попадание продуктов износа (металлической стружки) в смазку.