Подшипники упорные с внутренним диаметром 180 мм: технические характеристики, применение и подбор
Упорные подшипники качения с внутренним диаметром 180 мм представляют собой специализированный класс опор, предназначенных для восприятия исключительно осевых нагрузок, действующих вдоль оси вала. Их ключевая конструктивная особенность – разделение колец на две части: одно садится на вал (осевое кольцо), второе – в корпус (тыльное кольцо). В энергетике, тяжелом машиностроении и промышленной гидравлике данный типоразмер является востребованным для оборудования средней и большой мощности, где требуются высокая осевая жесткость и способность выдерживать значительные усилия.
Конструктивные разновидности и их маркировка
Подшипники с d=180 мм производятся в нескольких основных исполнениях, определяемых геометрией тел качения и компоновкой.
1. Упорные шарикоподшипники (тип 5)
Состоят из двух колец и сепаратора с шариками. Применяются для умеренных осевых нагрузок и высоких частот вращения. Не способны воспринимать радиальную нагрузку. Для диаметра 180 мм типичным является исполнение 51136 (однорядный) по ГОСТ 7872-89 или DIN 711. Его основные параметры:
- Внутренний диаметр (d): 180 мм
- Наружный диаметр (D): 225 мм
- Высота (H): 39 мм
- Динамическая грузоподъемность (C): ~ 150 кН
- Предельная частота вращения (смазка маслом): ~ 1500 об/мин
- Однорядные (тип 81136): Базовая конструкция. Маркировка: 81136 по ГОСТ 7872-89. Параметры: d=180 мм, D=225 мм, H=39 мм, C ~ 300 кН.
- Двухрядные (тип 89336): Состоят из двух комплектов тел качения. Обладают повышенной грузоподъемностью и жесткостью. Маркировка: 89336. Параметры: d=180 мм, D=300 мм, H=60 мм, C ~ 700 кН.
- Величина и направление нагрузки: При чисто осевой нагрузке до 150 кН и высокой скорости оправдан выбор шарикового подшипника 51136. Для нагрузок от 200 кН и выше – роликовые исполнения (81136, 89336). При наличии значительной радиальной составляющей – сферический упорно-радиальный 90336.
- Режим работы: Ударные нагрузки требуют применения роликовых конструкций и подшипников с увеличенным динамическим запасом.
- Частота вращения: Каждый типоразмер имеет предельную скорость, определяемую центробежными силами и температурой. Шариковые подшипники – лидеры по скоростным возможностям.
- Требуемая точность и жесткость: Для прецизионных станков или высокочастотных механизмов выбирают подшипники классов точности P6, P5. Двухрядные роликовые подшипники обеспечивают максимальную осевую жесткость.
- Смазка: Для d=180 мм применяется как пластичная (консистентная), так и жидкая (масляная) смазка. В высокоскоростных узлах, как правило, используется принудительная циркуляция масла.
- Температурный режим: Стандартные подшипники рассчитаны на работу до +120°C. Для высокотемпературных применений (например, near турбин) требуются кольца и тела качения из термостойких сталей с соответствующей термообработкой.
- Монтаж: Ключевое требование – обеспечение плотной посадки осевого кольца на вал (посадка с натягом, например, r6) и тыльного кольца в корпус (посадка с небольшим зазором, например, H7). Обязательно наличие точных упорных буртов на валу и в корпусе для восприятия нагрузки. Несоосность вала и корпуса должна компенсироваться либо самоустанавливающимся подшипником (сферическим), либо высокой точностью изготовления посадочных мест.
- Гидрогенераторы и вертикальные гидротурбины: Двухрядные упорные роликоподшипники (89336) или упорно-радиальные сферические (90336) используются в опорах роторов для восприятия веса вращающихся частей и гидравлических осевых усилий.
- Турбомуфты и редукторы циркуляционных насосов: Упорные узлы этих агрегатов, передающие значительный крутящий момент, часто базируются на однорядных роликоподшипниках типа 81136.
- Насосное оборудование (вертикальные и горизонтальные насосы): Для восприятия осевого усилия, создаваемого рабочим колесом, устанавливаются упорные подшипники в зависимости от мощности (51136 или 81136).
- Оборудование для металлургии и горнодобычи: Поворотные механизмы кранов, экскаваторов, опорно-поворотные устройства часто используют двухрядные упорные подшипники большого диаметра как компактную альтернативу комбинации радиальных и упорных опор.
- Промышленные вентиляторы и дымососы: В мощных вентиляционных установках упорные подшипники воспринимают осевые аэродинамические силы.
2. Упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами (тип 8)
Наиболее распространенный тип для тяжелых условий. Ролики цилиндрической формы обеспечивают большую площадь контакта и, как следствие, значительно более высокую грузоподъемность по сравнению с шариковыми, но имеют ограничения по скорости.
3. Упорно-радиальные сферические роликопододшипники (тип 9)
Уникальный класс, способный воспринимать не только значительные осевые, но и часть радиальной нагрузки за счет сферической поверхности наружного кольца и бочкообразных роликов. Обладают свойством самоустановки, компенсируя несоосность вала и корпуса. Для d=180 мм пример – подшипник 90336. Применяются в сложнонагруженных узлах, например, в вертикальных турбинах или мощных редукторах.
Таблица сравнительных характеристик основных типов подшипников d=180 мм
| Тип подшипника | Обозначение (пример) | Грузоподъемность, кН (C) | Допустимая скорость | Компенсация перекосов | Типовая сфера применения в энергетике |
|---|---|---|---|---|---|
| Упорный шариковый | 51136 | ~150 | Высокая | Нет | Вспомогательные механизмы, насосы, муфты |
| Упорный цилиндрический роликовый однорядный | 81136 | ~300 | Средняя | Нет | Опора ротора вертикального насоса, упорный узел турбомуфты |
| Упорный цилиндрический роликовый двухрядный | 89336 | ~700 | Низкая/Средняя | Нет | Гидрогенераторы, тяжелые редукторы, опорные узлы поворотных механизмов |
| Упорно-радиальный сферический роликовый | 90336 | ~400 (осевая) + радиальная | Средняя | Да (до 2-3°) | Вертикальные гидротурбины, тяговые электродвигатели, эксцентриковые нагрузки |
Критерии выбора и особенности монтажа
Выбор конкретного типа подшипника для диаметра вала 180 мм осуществляется на основе комплексного анализа условий работы узла.
Нагрузочные характеристики:
Кинематические параметры:
Условия эксплуатации и монтажа:
Типовые области применения в энергетике и смежных отраслях
Вопросы обслуживания и диагностики
Ресурс подшипника d=180 мм напрямую зависит от условий эксплуатации и качества обслуживания. Основные причины выхода из строя: недостаточная или загрязненная смазка, перегрузки, вибрации, коррозия, неправильный монтаж. Диагностика состояния проводится методами вибромониторинга (анализ спектра вибраций на осевом и радиальном направлении) и термоконтроля (нагрев корпуса подшипникового узла сверх нормы – признак неисправности). Плановую замену смазки и проверку зазоров необходимо проводить в соответствии с регламентом производителя оборудования.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 81136 от 89336, кроме габаритов?
Подшипник 89336 является двухрядным, что обеспечивает ему примерно вдвое большую осевую грузоподъемность и повышенную жесткость по сравнению с однорядным 81136. Однако он имеет большие габариты (наружный диаметр и высоту) и, как правило, более низкую предельную частоту вращения. Выбор между ними определяется величиной осевой нагрузки и доступным монтажным пространством.
Можно ли заменить упорный шарикоподшипник 51136 на роликовый 81136 того же внутреннего диаметра?
Теоретически – да, так как посадочные диаметры (d=180, D=225) у этих подшипников часто совпадают. Однако такая замена требует перерасчета узла: роликовый подшипник имеет большую высоту (39 мм против 31 мм у некоторых исполнений шариковых), другую грузоподъемность и скоростные характеристики. Кроме того, необходимо убедиться в способности узла выдержать более высокие нагрузки от роликового подшипника. Прямая замена без инженерной оценки не рекомендуется.
Какой класс точности необходим для опоры ротора турбогенератора?
Для ответственных узлов энергетического оборудования, таких как опоры роторов турбо- и гидрогенераторов, как правило, требуются подшипники повышенных классов точности: P5 (нормальная) или P4 (высокая). Это обеспечивает минимальное биение, снижение вибрации и увеличение ресурса всего агрегата. Использование подшипников обычного класса (P0, P6) в таких применениях недопустимо.
Какая смазка предпочтительнее для упорного подшипника в вертикальном насосе?
Для вертикальных насосов с упорным подшипником d=180 мм чаще применяется жидкая масляная смазка с принудительной циркуляцией или масляной ванной. Это обеспечивает эффективный отвод тепла, которое выделяется в зоне контакта при высоких осевых нагрузках. Консистентная смазка может использоваться в узлах с умеренной нагрузкой и скоростью, где упрощена конструкция уплотнений.
Как правильно определить момент затяжки гайки на валу для фиксации осевого кольца?
Момент затяжки определяется исходя из диаметра вала (180 мм), шага резьбы и требуемого натяга. Он должен быть достаточным для предотвращения проворачивания кольца под нагрузкой, но не вызывающим пластической деформации колец или сепаратора. Точное значение указывается в технической документации на узел. На практике часто используют метод контроля осевого натяга с помощью динамометрического ключа и последующего стопорения гайки контргайкой или шплинтом.
Что означает маркировка «C4» на подшипнике?
Обозначение «C4» указывает на увеличенный радиальный зазор в подшипнике по сравнению со стандартным (нормальным) зазором. Это актуально для узлов, где ожидается значительный нагрев, приводящий к тепловому расширению колец. Использование подшипника с неправильным зазором (например, нормальным в высокотемпературном применении) может привести к заклиниванию и разрушению узла.