Упорный шариковый подшипник с размерами 45х65 мм является стандартизированным узлом качения, предназначенным для восприятия исключительно осевых нагрузок. Его габариты указывают на внутренний диаметр (d) 45 мм и внешний диаметр (D) 65 мм. Данный типоразмер широко распространен в промышленном оборудовании, где требуется обеспечить точное осевое позиционирование вала при значительных односторонних или двусторонних осевых усилиях. Конструктивно он состоит из двух колец – упорного (посаживаемого на вал с натягом) и опорного (устанавливаемого в корпус, как правило, с зазором), сепаратора с комплектом шариков.
В размерном ряду 45х65 мм производятся несколько основных типов упорных шарикоподшипников, различающихся по ГОСТ и международным стандартам ISO.
Таблица 1. Основные типы упорных подшипников 45х65 мм и их параметры
| Тип подшипника | Обозначение по ГОСТ/ISO | Высота, мм (прибл.) | Динамическая грузоподъемность (C), кН | Статическая грузоподъемность (C0), кН | Предельная частота вращения, об/мин* |
|---|---|---|---|---|---|
| Упорный шариковый односторонний | 51109 (по ГОСТ 7872-89, ISO 104) | 18 | 39.5 | 98.0 | 4000 |
| Упорный шариковый двусторонний | 52209 (по ГОСТ 7872-89) | 32 | 45.5 | 112 | 3200 |
| Упорный шариковый с цилиндрической опорной поверхностью | 81109 (по ГОСТ 7872-89) | 18 | 32.5 | 78.0 | 3800 |
*Предельная частота вращения указана для смазки маслом. При использовании пластичной смазки значение может быть снижено на 30-50%.
Кольца и шарики стандартных упорных подшипников изготавливаются из подшипниковых сталей марок ШХ15 или их аналогов (100Cr6). При работе в агрессивных средах или при повышенных температурах применяются стали 95Х18-Ш или 8Х4В4Ф2-Ш, а также специальные покрытия. Сепараторы могут быть штампованными из стального листа (для средних нагрузок и скоростей) или механически обработанными из латуни, текстолита, реже – полиамида. Класс точности для большинства общепромышленных применений – 0 (нормальный) по ГОСТ 520. Для высокоскоростных или высокоточных узлов используются подшипники классов 6, 5, 4 (P6, P5, P4).
Смазка является критическим фактором. Для скоростей до 60% от предельной часто применяется пластичная консистентная смазка (Литин, ЦИАТИМ-201, 202, импортные аналоги). При высоких скоростях и температурах необходима циркуляционная смазка маслом, обеспечивающая также отвод тепла. Упорные подшипники особенно чувствительны к недостатку смазки из-за высоких контактных напряжений.
Данный типоразмер находит применение в узлах, где вал испытывает значительные осевые усилия при умеренных радиальных нагрузках, которые должны восприниматься отдельными радиальными подшипниками.
Правильный монтаж определяет ресурс упорного подшипника. Упорное кольцо (или среднее кольцо в двустороннем) должно быть установлено на вал с натягом. Опорное кольцо монтируется в корпус с зазором (посадка H7 или аналогичная). Крайне важно обеспечить перпендикулярность посадочных поверхностей вала и корпуса оси вращения – перекос приводит к неравномерному распределению нагрузки по телам качения и быстрому выходу из строя. Для двусторонних подшипников обязательна осевая регулировка с обеспечением необходимого зазора или преднатяга, указанного в технической документации на узел. В процессе эксплуатации необходим контроль температуры, вибрации и уровня шума. Перегрев свидетельствует о чрезмерном натяге, недостатке или деградации смазки.
При выборе подшипника 45х65 мм необходимо последовательно определить:
Подшипники основных производителей (российских, европейских, азиатских) в данном типоразмере, как правило, взаимозаменяемы по основным размерам, но могут отличаться по классу точности, материалу, типу сепаратора и, как следствие, по грузоподъемности. Необходимо сверяться с каталогами.
Подшипник 51109 имеет сферическую опорную поверхность на наружном кольце, что позволяет компенсировать незначительные перекосы при монтаже. Подшипник 81109 имеет плоские опорные поверхности у обоих колец, он дешевле, но требует высокой точности установки. Его грузоподъемность несколько ниже.
Нет, категорически не рекомендуется. Упорные шариковые подшипники не рассчитаны на радиальные нагрузки. Их установка в узлы с радиальной составляющей приведет к немедленному или быстрому разрушению. Радиальная нагрузка должна восприниматься отдельным радиальным или радиально-упорным подшипником.
Если подшипник работает в картере редуктора, он смазывается тем же маслом, что и передачи, методом разбрызгивания или от специальной масляной ванны. Необходимо убедиться, что уровень масла достаточен для попадания на тела качения. Для пластичной смазки полость подшипника заполняется на 30-50%, а не полностью, чтобы избежать перегрева от избыточного внутреннего трения.
Величина осевого зазора или преднатяга указывается в чертеже узла и зависит от конкретных условий (точность вала, температурный режим). Для общего случая, после монтажа и затяжки, вал должен проворачиваться от руки без заеданий, но без осевого люфта, ощущаемого при покачивании. Точная регулировка часто осуществляется набором тонких регулировочных шайб.
Повышенный шум обычно свидетельствует об износе дорожек качения и тел качения, повреждении сепаратора, недостатке смазки или попадании абразивных частиц. Вибрация часто вызвана дефектами на рабочих поверхностях (выкрашивание, борозды), неправильным монтажом с перекосом или дисбалансом сопряженных деталей. Требуется диагностика и замена.
Расчетный ресурс (L10h) при номинальных нагрузках и скорости может составлять несколько десятков тысяч часов. Однако в реальных условиях на ресурс влияют качество монтажа, чистота и температура смазки, наличие вибраций и ударных нагрузок. Реальный срок службы может варьироваться от 10 000 до 50 000 часов и более при идеальных условиях.