Подшипники упорные с внутренним диаметром 220 мм
Подшипники упорные с внутренним диаметром 220 мм: конструкция, применение и технические аспекты
Упорные подшипники качения с внутренним диаметром 220 мм представляют собой специализированный класс опор, предназначенных для восприятия исключительно осевых нагрузок, действующих вдоль оси вала. Их ключевая функция – фиксация вала в осевом направлении при высоких нагрузках и часто умеренных скоростях вращения. Внутренний диаметр 220 мм относит эти подшипники к категории крупногабаритных компонентов, используемых в ответственных узлах тяжелого промышленного оборудования. Конструктивно они состоят из комплекта тел качения (шариков или роликов), расположенных между двумя кольцами – упорным (расположенным со стороны нагрузки) и опорным. Сепаратор обеспечивает равномерное распределение и удержание тел качения.
Основные типы и конструктивные особенности
Для посадочного диаметра 220 мм доступны несколько основных типов упорных подшипников, выбор которых определяется величиной и характеру нагрузки, требованиям к точности и условиям эксплуатации.
- Упорные шариковые подшипники (тип 5XXX по ГОСТ, 5XXXX по ISO): Наиболее распространенный тип для данного размера. Способны воспринимать значительные осевые нагрузки в одном направлении. Двухрядные или сдвоенные конструкции (например, тип 52XXX) могут работать с двухсторонней осевой нагрузкой. Отличаются относительно высокой допустимой частотой вращения по сравнению с роликовыми аналогами.
- Упорные роликовые подшипники с цилиндрическими роликами (тип 8XXX по ГОСТ, 8XXXX по ISO): Обладают существенно большей грузоподъемностью, чем шариковые, благодаря линейному контакту. Применяются в узлах с экстремальными осевыми нагрузками и умеренными скоростями. Требуют точного монтажа и отсутствия перекосов.
- Упорные сферические роликовые подшипники (тип 9039XXX по ГОСТ, 292XXX по ISO): Ключевое преимущество – самоустанавливаемость, компенсирующая несоосность вала и корпуса (до 2-3°). Имеют наибольшую грузоподъемность среди упорных подшипников данного диаметра. Воспринимают комбинированные (осевые и радиальные) нагрузки, хотя радиальная емкость невелика.
- Упорные конические роликовые подшипники: Реже встречаются в виде отдельных упорных узлов для диаметра 220 мм, часто используются в составе комбинированных опор (радиально-упорных).
- Гидрогенераторы и вертикальные гидротурбины: Основная сфера применения. Упорный подшипник (чаще сферический роликовый) воспринимает вес вращающихся частей (ротора, турбинного колеса) и гидравлическое осевое давление, которое может достигать сотен тонн. Устанавливается в опорном подпятнике.
- Тяжелые редукторы и червячные передачи: Для фиксации червяка или шестерни в осевом направлении под нагрузкой.
- Оборудование для металлургии: В опорах винтовых механизмов, прессах, клетях прокатных станов.
- Шнековые conveyors и экструдеры: Для восприятия осевого усилия, возникающего при транспортировке или прессовании материала.
- Опора поворотных устройств (кранов, экскаваторов, антенн): В комбинации с радиальным подшипником.
- Величина и направление осевой нагрузки: Определяет тип (шариковый/роликовый) и необходимость одно- или двухсторонней конструкции.
- Наличие перекосов и несоосности: Диктует выбор самоустанавливающихся сферических роликовых подшипников.
- Частота вращения: Шариковые подшипники имеют более высокие скоростные характеристики.
- Требования к точности: Классы точности по ГОСТ 520 (нормальный P0, повышенные P6, P5) или по ISO (Normal, P6, P5). Для прецизионных узлов гидрогенераторов могут использоваться подшипники класса P5 и выше.
- Условия смазки: Наличие систем циркуляционной смазки, тип смазочного материала (минеральное масло, синтетика, консистентная смазка).
- Монтажные особенности: Исполнение с разъемным или неразъемным корпусом, необходимость регулировки осевого зазора.
- Подготовка посадочных мест: Посадочная поверхность вала под внутреннее кольцо (d=220 мм) должна иметь квалитет h6 или js6. Поверхность под опорное кольцо в корпусе – H7. Обязательны требования к чистоте поверхности и отсутствию забоин.
- Температурный режим монтажа: Нагрев внутреннего кольца перед установкой на вал является стандартной практикой. Нагрев должен осуществляться индукционным или масляным методом до температуры 80-100°C, не допуская перегрева свыше 120°C. Открытый огонь запрещен.
- Осевой зазор: После монтажа необходимо проверить и отрегулировать осевой зазор (для роликовых типов) согласно данным производителя. Неправильный зазор ведет к перегреву и преждевременному разрушению.
- Смазка: Для узлов с высокими удельными давлениями применяется принудительная циркуляционная смазка очищенным и охлажденным маслом. Вязкость масла выбирается в соответствии с нагрузкой, скоростью и температурой. Консистентная смазка допустима для умеренных режимов и требует регулярного пополнения.
- Контроль в эксплуатации: Обязателен мониторинг температуры подшипникового узла (термопарами или термосопротивлениями), вибрации и состояния смазочного материала. Повышение температуры – первый признак неисправности (перетяжка, недостаток смазки, износ).
- Сталей повышенной чистоты: Использование электрошлакового переплава (ESR) или вакуумно-дугового переплава (VAR) для снижения содержания неметаллических включений, что повышает усталостную долговечность.
- Модифицированных поверхностей: Фосфатирование или сульфидирование поверхностей качения для улучшения прирабатываемости и повышения стойкости к заеданию в условиях граничной смазки.
- Полимерных сепараторов: Сепараторы из полиамида 66, армированного стекловолокном, или PTFE обеспечивают меньший вес, лучшую приспособляемость и работу при недостаточной смазке по сравнению с металлическими.
- Системы встроенного мониторинга: Возможность установки датчиков вибрации и температуры непосредственно в корпус подшипникового узла для интеграции в системы АСУ ТП.
Сферы применения в энергетике и тяжелой промышленности
Подшипники с d=220 мм находят применение в узлах, где вал испытывает значительные осевые усилия.
Технические параметры и выбор
Выбор конкретного исполнения подшипника 220 мм требует анализа ряда параметров.
| Тип подшипника (пример обозначения) | Наружный диаметр, D (мм) | Высота, H (мм) | Динамическая грузоподъемность, C (кН) | Статическая грузоподъемность, C0 (кН) | Предельная частота вращения при смазке маслом (об/мин) |
|---|---|---|---|---|---|
| Упорный шариковый 52224 | ≈ 310 | ≈ 66 | 220 — 250 | 480 — 550 | 1200 — 1500 |
| Упорный сферический роликовый 29344 E (9039444) | ≈ 360 | ≈ 85 | 950 — 1100 | 2200 — 2500 | 750 — 900 |
| Упорный цилиндрический роликовый 81244 | ≈ 300 | ≈ 60 | 300 — 350 | 800 — 900 | 1000 — 1200 |
Критерии выбора:
Особенности монтажа, смазки и обслуживания
Правильный монтаж критически важен для долговечности крупногабаритного упорного подшипника.
Тенденции и современные материалы
Современные упорные подшипники с d=220 мм производятся с применением:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается упорный шариковый подшипник 51224 от 52224?
Подшипник 51224 – однорядный упорный шариковый подшипник с внутренним диаметром 220 мм. Подшипник 52224 – двухрядный (сдвоенный) упорный шариковый подшипник с тем же внутренним диаметром. 52224 способен воспринимать осевые нагрузки в двух направлениях, имеет примерно вдвое большую грузоподъемность, но и большую высоту (осевой размер).
Можно ли заменить сферический роликовый упорный подшипник на два шариковых, установленных встречно?
Теоретически такая компоновка может воспринимать двухстороннюю нагрузку. Однако сферический роликовый подшипник обладает несопоставимо более высокой однорядной грузоподъемностью, функцией самоустановки и является конструктивно цельным узлом, рассчитанным на работу в условиях перекосов. Замена возможна только после комплексного инженерного расчета по нагрузкам, частоте вращения и условиям монтажа, но для тяжелонагруженных узлов (гидроподпятники) она, как правило, не рекомендуется.
Как определить необходимый класс точности для подшипника в редукторе?
Для большинства промышленных редукторов общего назначения достаточно класса точности P0 (Normal). Классы P6, P5 применяются в редукторах повышенной точности, где критичны уровень шума, вибрации и кинематическая точность (например, в станкостроении). Выбор должен основываться на технических требованиях к конкретному узлу и рекомендациях производителя редуктора.
Каков типовой ресурс упорного подшипника в гидрогенераторе и от чего он зависит?
Расчетный ресурс (номинальная долговечность по усталости L10h) для сферических роликовых упорных подшипников в таких применениях может превышать 100 000 часов. Фактический ресурс зависит от чистоты смазочного масла (наличие абразивных частиц – основной фактор износа), точности монтажа и регулировки зазора, стабильности нагрузки, эффективности системы охлаждения масла и соблюдения регламентов технического обслуживания.
Что означает суффикс «E» в обозначении подшипника 29344 E?
Суффикс «E» в обозначении подшипников SKF (аналогичные обозначения есть у других производителей) указывает на оптимизированную внутреннюю конструкцию: усиленный сепаратор, модифицированную геометрию дорожек качения и тел качения. Такие подшипники имеют повышенную динамическую грузоподъемность (на 20-30%) по сравнению со стандартным исполнением того же типоразмера.
Как правильно хранить крупногабаритные упорные подшипники до монтажа?
Подшипники должны храниться в оригинальной заводской упаковке в сухом, безыскровом помещении с постоянной температурой и влажностью. Запрещено хранить подшипники навалом, на полу или в зоне вибраций. Длительное хранение (более 1-2 лет) требует специальных консервационных мер, указанных производителем. Перед монтажом упаковку вскрывают, подшипник очищают от консервационной смазки (если это требуется по инструкции) и промывают в чистом масле.