Подшипники шариковые сферические гост
Подшипники шариковые сферические: конструкция, стандартизация и применение в электротехнике и энергетике
Подшипники шариковые сферические двухрядные (общепринятое обозначение по российской классификации – тип 1000) представляют собой ключевой тип опор качения, предназначенный для работы в условиях значительных радиальных нагрузок, несоосности вала и корпуса, а также при возможных прогибах вала. Их основная конструктивная особенность – сферическая поверхность наружного кольца и двухрядный сепаратор с шариками, что позволяет внутреннему кольцу с сепаратором и шариками самоустанавливаться относительно наружного. Это компенсирует перекосы до 2-3 градусов, что критически важно для длинновальных конструкций, распространенных в энергетическом оборудовании.
ГОСТ 5720-2015 и ГОСТ 5721-2015: основа стандартизации
Основополагающими нормативными документами, регламентирующими производство и технические требования к сферическим шарикоподшипникам в Российской Федерации, являются:
- ГОСТ 5720-2015 «Подшипники шариковые сферические двухрядные. Основные размеры». Данный стандарт устанавливает единый ряд типоразмеров, систему условных обозначений, геометрические параметры (диаметр отверстия, наружный диаметр, ширину) и требования к сопрягаемым поверхностям валов и корпусов.
- ГОСТ 5721-2015 «Подшипники шариковые сферические двухрядные с цилиндрическим отверстием. Технические требования». Этот стандарт детализирует требования к материалам, термообработке, допускам на геометрические параметры, шероховатости поверхностей, зазорам, моменту трения, вибрации, а также методам контроля и испытаний.
- Наружное кольцо с внутренней сферической беговой дорожкой. Изготавливается из подшипниковой стали ШХ15 или ее аналогов (100Cr6). Твердость после термообработки – 59-63 HRC.
- Внутреннее кольцо с двумя коническими беговыми дорожками. Материал и твердость аналогичны наружному кольцу.
- Шарики – два ряда сферических тел качения. Материал – сталь ШХ15, твердость 62-66 HRC. Класс точности не ниже G20.
- Сепаратор – двухраздельный, центрируется по шарикам. Наиболее распространены штампованные сепараторы из сталей 08, 10, латуни ЛС59-1, а также полимерные (текстолит, полиамид). В тяжелонагруженных и высокоскоростных узлах применяются механически обработанные сепараторы из латуни или стали.
- Первый знак (или два): Тип подшипника. Для сферических двухрядных шариковых – это «1».
- Второй и третий знаки (для примера «21»): Серия по диаметру. Указывает на серию наружного диаметра и ширины. Часто встречаются серии: 2 – легкая, 3 – средняя, 4 – тяжелая.
- Четвертый и пятый знаки (для примера «10»): Внутренний диаметр. Умножение на 5 дает диаметр отверстия в мм (10
- 5 = 50 мм). Для диаметров от 20 мм и выше.
- Электродвигатели средней и большой мощности (особенно с фланцевым креплением), где возможны тепловые расширения и монтажные перекосы. Часто устанавливаются на приводном конце вала.
- Приводы насосов и вентиляторов систем охлаждения трансформаторов, градирен, циркуляционных систем ТЭЦ и АЭС.
- Редукторы и мультипликаторы в приводных линиях генераторов, мельничного и дробильного оборудования на угольных ТЭЦ.
- Валы отбора мощности на дизель-генераторных установках.
- Оборудование открытых распределительных устройств (ОРУ): приводы разъединителей, заземлителей, где требуется надежность в условиях уличной эксплуатации.
- Повышенный шум и вибрация: износ беговых дорожек, дефекты тел качения, загрязнение смазки.
- Нагрев узла выше расчетного: недостаток или избыток смазки, чрезмерный натяг при посадке, повышенное трение из-за износа.
- Люфт и осевое смещение вала: износ сепаратора и дорожек качения, разрушение тел качения.
Стандарты гармонизированы с международными нормами ISO 15:2011, что обеспечивает взаимозаменяемость с продукцией ведущих мировых производителей.
Конструктивные особенности и материалы
Стандартный подшипник типа 1000 состоит из следующих компонентов:
Конструкция предусматривает наличие канавки и отверстий для смазки в наружном кольце. Подшипники поставляются как в открытом исполнении, так и с защитными шайбами (обозначение «З») или контактными уплотнениями (обозначение «2З», «М»).
Маркировка и обозначение
Обозначение подшипника по ГОСТ включает в себя основное условное обозначение и дополнительные знаки. Пример: 1210.
Дополнительные знаки слева и справа указывают на класс точности, группу зазоров, материал сепаратора, категорию и т.д. Например, 6-1210 – подшипник 1210 6-го класса точности.
Таблица 1. Основные размеры и характеристики популярных типоразмеров (выдержка из ГОСТ 5720-2015)
| Обозначение | d, мм | D, мм | B, мм | r, мм, не менее | Динамическая грузоподъемность (C), кН | Статическая грузоподъемность (C0), кН |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1205 | 25 | 52 | 15 | 1.0 | 10.2 | 5.10 |
| 1207 | 35 | 72 | 17 | 1.5 | 19.8 | 9.30 |
| 1210 | 50 | 90 | 20 | 1.5 | 22.5 | 14.0 |
| 1215 | 75 | 130 | 25 | 1.5 | 42.5 | 27.5 |
| 1310 | 50 | 110 | 27 | 2.0 | 36.2 | 22.4 |
| 1613 | 65 | 140 | 33 | 2.0 | 62.8 | 39.0 |
*Значения грузоподъемности приведены для справки и могут варьироваться в зависимости от производителя и модификации.
Применение в электротехнической и энергетической отрасли
Способность компенсировать несоосность делает эти подшипники незаменимыми в следующих узлах:
В энергетике предпочтение отдается подшипникам с защитными шайбами или уплотнениями для работы в условиях запыленности и повышенной влажности, а также с сепараторами из материалов, стойких к воздействию масел и рабочих температур.
Монтаж, смазка и обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечности. Подшипники данного типа обычно устанавливаются с натягом на вал и с зазором в корпусе (за исключением плавающих опор). Нагрев перед посадкой не должен превышать 120°C. Критически важно обеспечить соосность посадочных мест в корпусе в пределах допуска, даже несмотря на компенсирующую способность подшипника.
Смазка – преимущественно пластичная (консистентная). Тип смазки должен соответствовать температурному диапазону и скорости вращения. Для высокоскоростных узлов возможно применение жидкой циркуляционной смазки. Объем смазки в полости корпуса должен заполнять 30-50% свободного пространства. Интервалы повторного смазывания определяются режимом работы и типом смазочного материала.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем сферический шарикоподшипник (тип 1000) принципиально отличается от роликового сферического (тип 3000)?
Основные отличия: тип тел качения (шарики vs. бочкообразные ролики) и, как следствие, грузоподъемность. Роликовые сферические подшипники обладают значительно большей радиальной грузоподъемностью и лучше воспринимают ударные нагрузки, но имеют ограничения по максимальной частоте вращения. Шариковые сферические подшипники быстрее, создают меньший момент трения, но рассчитаны на меньшие радиальные нагрузки.
Можно ли заменить подшипник с цилиндрическим отверстием (обозначение без суффикса) на подшипник с конусным отверстием (обозначение «К»)?
Нет, это разные конструктивные исполнения. Подшипник с конусным отверстием (например, 111210К) предназначен для установки на конусную втулку, что позволяет точно регулировать радиальный зазор в подшипнике. Прямая замена без соответствующей конструкции вала невозможна.
Что означает класс точности 6, 5, 4 в дополнительном обозначении подшипника?
Класс точности определяет допуски на геометрические параметры: биение, отклонения размеров. Стандартный класс для большинства применений – «0» (не указывается). Классы 6, 5, 4 – это классы повышенной точности (в порядке увеличения). Их применение оправдано в высокоскоростных шпинделях, прецизионных приводах, где критичны вибрация и дисбаланс.
Как правильно выбрать группу радиального зазора (обозначение «2», «3», «4» и т.д.)?
Выбор зазора зависит от условий работы. Нормальная группа «0» (не указывается). Группы уменьшенных зазоров (1, 2) используются для обеспечения предварительного натяга в высокоточных узлах. Группы увеличенных зазоров (3, 4, 5) применяются при работе с большим тепловыделением, когда необходимо компенсировать температурное расширение внутреннего кольца. Для электродвигателей общего назначения чаще всего используется нормальный или увеличенный (С3) зазор.
Каковы основные признаки выхода подшипника из строя и причины?
Основные причины: неправильный монтаж, несоосность, загрязнение смазки, перегрузка, коррозия, электрическое эродирование (прохождение токов через подшипник).
Заключение
Подшипники шариковые сферические, стандартизированные ГОСТ 5720 и 5721, являются высоконадежным и функциональным решением для широкого спектра задач в энергетике и электротехнике. Их ключевое преимущество – способность к самоустановке – обеспечивает долговечность узлов вращения в условиях неизбежных монтажных и эксплуатационных перекосов. Грамотный выбор типоразмера, исполнения (с уплотнениями, класс точности, зазор), а также соблюдение правил монтажа и обслуживания позволяют максимально реализовать ресурс данного типа подшипников, что напрямую влияет на бесперебойность работы критически важного энергетического оборудования.