Подшипники упорные 80х140 мм: технические характеристики, сферы применения и особенности выбора
Упорный шарикоподшипник с размерами 80х140 мм является стандартизированным узлом качения, предназначенным для восприятия исключительно осевых нагрузок в одном направлении и неспособным выдерживать радиальные нагрузки. Его габариты – внутренний диаметр 80 мм и внешний диаметр 140 мм – определяют принадлежность к среднегабаритному типоразмеру, широко востребованному в тяжелом промышленном оборудовании. Конструкция подшипника включает два кольца: одно – опорное (сепаратор с шариками), которое монтируется на вал, и второе – упорное (подкладное кольцо), устанавливаемое в корпус стационарно. Сепаратор, удерживающий тела качения, обеспечивает равномерное распределение нагрузки и снижение трения.
Конструктивные особенности и маркировка
Типовой упорный шарикоподшипник 80х140 мм соответствует общепринятым стандартам ISO 104 (DIN 711). Его основные конструктивные элементы:
- Верхнее кольцо (валовое): Устанавливается на вал с натягом. Имеет посадочный диаметр 80 мм.
- Нижнее кольцо (корпусное): Имеет наружный диаметр 140 мм и свободно вставляется в корпус.
- Сепаратор с шариками: Комплект шариков, удерживаемых сепаратором. Сепаратор может быть штампованным (из стального листа) или механически обработанным (латунный, полиамидный).
- Высота набора (Т): Критический размер, определяющий монтажную высоту узла. Для данного типоразмера стандартная высота обычно составляет 30-35 мм.
- Вертикальные турбогенераторы и гидрогенераторы: Для фиксации ротора в осевом направлении и восприятия весовой нагрузки.
- Оборудование гидроэлектростанций: Упорные подшипники в опорах направляющих аппаратов турбин, механизмах регулирования.
- Редукторы и червячные передачи: Особенно в вертикальных редукторах, где необходимо воспринимать осевую составляющую от червяка или косозубых колес.
- Оборудование для металлургии: Винтовые прессы, механизмы подъема, поворотные устройства.
- Грузоподъемные механизмы: Опоры поворотных кранов, шпиндели грузовых лебедок.
- Насосное оборудование вертикального исполнения: Для фиксации ротора насоса.
- Нагрузочный режим: Необходимо рассчитать эквивалентную динамическую осевую нагрузку и сравнить с динамической грузоподъемностью C. Для постоянной статической нагрузки проверяется статическая грузоподъемность C0.
- Частота вращения: Упорные шарикоподшипники имеют ограничения по скорости. При высоких оборотах предпочтение отдается подшипникам с массивным латунным или полиамидным сепаратором.
- Тип смазки: Для низких скоростей и тяжелых условий часто применяется консистентная смазка. Для более высоких скоростей или в закрытых узлах – циркуляционная жидкая смазка (масло).
- Класс точности: В стандартных применениях используется класс 0 (нормальный). Для прецизионных шпинделей или высокоскоростных применений могут потребоваться классы P6, P5.
- Материал: Стандартный материал – хромистая сталь ШХ15. Для агрессивных сред или высоких температур рассматриваются подшипники из нержавеющей стали (AISI 440C).
- Перегрев: Вызван недостатком или старением смазки, чрезмерной предварительной затяжкой, перегрузкой.
- Усталостное выкрашивание (питтинг): Проявляется в виде шелушения и раковин на дорожках качения. Естественный вид износа после отработки расчетного ресурса.
- Абразивный износ: Попадание твердых частиц в смазку приводит к задирам и повышенному износу.
- Коррозия: Попадание влаги или агрессивных сред.
- Пластическая деформация: Образование вмятин на дорожках качения из-за ударных нагрузок или неправильного монтажа.
Стандартная маркировка согласно ГОСТ 7872-89 или ISO включает обозначение серии и типоразмера. Например, подшипник 82216 (российский аналог) или 51116 (по ISO, где 5 – обозначение упорного шарикоподшипника, 1 – серия ширины, 16 – код внутреннего диаметра, где 16*5=80 мм).
Основные технические параметры и таблица нагрузок
Эксплуатационные характеристики определяются статической и динамической грузоподъемностью, допустимой частотой вращения и рабочими температурами.
| Параметр | Обозначение | Типовое значение для 80х140 мм | Примечания |
|---|---|---|---|
| Внутренний диаметр | d | 80 мм | Посадка на вал, как правило, с натягом |
| Наружный диаметр | D | 140 мм | Посадка в корпус с зазором |
| Высота | T | 30 мм (зависит от серии) | Определяет габарит узла |
| Динамическая грузоподъемность | C | 120 — 160 кН | Нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение 1 млн. оборотов |
| Статическая грузоподъемность | C0 | 250 — 320 кН | Максимальная допустимая статическая нагрузка |
| Предельная частота вращения при консистентной смазке | nmax | 1500 — 2000 об/мин | Зависит от типа сепаратора и системы смазки |
| Рабочая температура | — | -30°C до +120°C | Для стандартных сталей и смазок |
Сферы применения в энергетике и промышленности
Данный типоразмер находит применение в узлах, где присутствуют значительные осевые усилия при умеренных скоростях вращения:
Критерии выбора и особенности монтажа
Выбор подшипника 80х140 мм должен основываться не только на геометрическом соответствии, но и на анализе условий эксплуатации.
Монтажные требования:
Монтаж упорного подшипника требует строгого соблюдения соосности валового и корпусного колец. Непараллельность опорных поверхностей приводит к перекосу и резкому снижению ресурса. Валовая обойма должна быть установлена на вал с натягом, обеспечивающим отсутствие проворота. Корпусная обойма устанавливается в корпус с небольшим зазором для компенсации тепловых расширений. Обязательно наличие регулировочных элементов (шайб, колец) для точной осевой установки вала. Смазочные каналы должны быть подведены непосредственно к рабочей зоне подшипника.
Сравнение с другими типами упорных подшипников
Упорный шарикоподшипник 80х140 мм – не единственное решение для восприятия осевых нагрузок. Его выбор обоснован в конкретных условиях.
| Тип подшипника | Преимущества | Недостатки | Предпочтительная область применения для типоразмера ~80х140 |
|---|---|---|---|
| Упорный шарикоподшипник (511..) | Высокая частота вращения, низкий момент трения, умеренная стоимость. | Ограниченная грузоподъемность, чувствительность к ударным нагрузкам. | Узлы со средними осевыми нагрузками и высокой частотой вращения (редукторы, насосы). |
| Упорный роликовый сферический подшипник (293..) | Очень высокая грузоподъемность, допуск на перекосы, стойкость к ударам. | Низкая предельная частота вращения, высокое трение. | Тяжелонагруженные низкооборотные узлы (гидротурбины, поворотные краны). |
| Упорный роликовый цилиндрический подшипник (8..) | Наибольшая грузоподъемность при чисто осевой нагрузке. | Не воспринимает радиальную нагрузку, чувствителен к перекосам. | Узлы с экстремальными осевыми нагрузками и низкой скоростью (прессы, домкраты). |
| Комбинированный радиально-упорный подшипник | Восприятие одновременных радиальных и осевых нагрузок. | Ограниченная осевая грузоподъемность по сравнению со специализированными упорными. | Когда осевая нагрузка сопоставима с радиальной (шпиндели, опоры валов). |
Вопросы обслуживания и диагностики неисправностей
Ресурс подшипника напрямую зависит от условий эксплуатации и качества обслуживания. Основные причины выхода из строя:
Диагностика проводится по виброакустическим параметрам, температуре узла и анализу смазочного материала на наличие продуктов износа.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 51116 от 81216?
Подшипник 51116 – это однорядный упорный шарикоподшипник стандартной серии высоты. Подшипник 81216 – это двухрядный упорный шарикоподшипник, который может воспринимать осевые нагрузки в двух направлениях. Его высота будет больше при тех же диаметрах 80х140 мм.
Можно ли заменить упорный шарикоподшипник на упорно-радиальный?
Замена возможна только после полного перерасчета узла. Упорно-радиальный подшипник воспринимает комбинированную нагрузку, но его осевая грузоподъемность при тех же габаритах будет существенно ниже, чем у специализированного упорного. Также изменится схема установки и регулировок.
Как определить необходимый класс точности для данного типоразмера?
Класс точности 0 (нормальный) подходит для большинства общих промышленных применений. Классы P6, P5 требуются для высокоскоростных шпинделей (например, в турбомашинах), где критичны вибрация и точность позиционирования. Выбор должен быть обоснован расчетами кинематики узла.
Какая смазка рекомендуется для подшипника 80х140 мм в редукторе вертикального исполнения?
Для редукторов с умеренными скоростями и нагрузками применяются консистентные смазки на литиевой или комплексной литиевой основе (например, Литол-24, ЦИАТИМ-201, или импортные аналог типа Mobilux EP 2). При высоких нагрузках или температурах выбираются смазки на основе полимочевины или комплексного кальция. В высокоскоростных узлах часто применяется циркуляционная жидкая смазка – индустриальные масла ISO VG 68 или VG 100.
Как правильно рассчитать осевой зазор/натяг при установке?
Упорные шарикоподшипники обычно устанавливаются с небольшим осевым предварительным натягом (0.02-0.05 мм) для обеспечения точного позиционирования вала и снижения биения. Точное значение определяется расчетом на основе температурного расширения, жесткости узла и действующих нагрузок. Недостаточный натяг приводит к проскальзыванию колец, избыточный – к перегреву и снижению ресурса.
Каков средний расчетный ресурс подшипника 80х140 мм при нормальных условиях?
Номинальный расчетный ресурс L10 (ресурс, который достигает или превышает 90% подшипников в партии) рассчитывается по формуле на основе динамической грузоподъемности (C) и эквивалентной нагрузки (P). При нагрузке, составляющей 10-15% от динамической грузоподъемности, и частоте вращения 1000 об/мин, ресурс может составлять 20-30 тысяч часов. В реальных условиях ресурс сильно зависит от условий смазки, чистоты и отсутствия перекосов.