Подшипники упорные с внутренним диаметром 40 мм

Добавлено 30.10.2025

Подшипники упорные с внутренним диаметром 40 мм: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Упорные подшипники качения с внутренним диаметром 40 мм представляют собой специализированный класс опор, предназначенных для восприятия исключительно осевых нагрузок, действующих вдоль оси вала. Их ключевая функция – фиксация вала в осевом направлении и передача значительных усилий на корпус механизма с минимальными потерями на трение. Данный типоразмер (d=40 мм) является одним из наиболее востребованных в промышленности, находя применение в агрегатах среднего и крупного габарита, где требуются высокая осевая жесткость и надежность.

Конструктивные разновидности и их особенности

Подшипники упорного типа с посадочным диаметром 40 мм классифицируются по виду тел качения и количеству рядов. Выбор конкретной конструкции напрямую зависит от величины и направления осевой нагрузки, требований к точности и жесткости, а также условий эксплуатации.

1. Упорные шарикоподшипники (серия 51400, 53200, 53400 по ГОСТ 7872-89 / ISO 104)

Состоят из двух колец (осевого – садится на вал, и противоположного – устанавливается в корпус) и сепаратора с набором шариков. Основное преимущество – способность работать на высоких скоростях вращения по сравнению с роликовыми аналогами.

Однорядные (51408): Воспринимают осевую нагрузку только в одном направлении. Требуют обязательной установки второго подшипника для фиксации вала с противоположной стороны или применения других опор, воспринимающих обратное усилие.
Двухрядные (53208, 53408): Фактически представляют собой два однорядных подшипника в сборе. Способны воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях, что упрощает монтаж и компоновку узла. Подшипник 53408 (сферический) обладает свойством самоустановки, компенсируя несоосность вала и корпуса.

2. Упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами (серия 81100, 81200 по ГОСТ 6874-89 / ISO 104)

В качестве тел качения используются цилиндрические ролики. Обладают значительно большей грузоподъемностью по сравнению с шариковыми того же габарита, но имеют ограничение по максимальной частоте вращения.

Однорядные (81108): Воспринимают односторонние осевые нагрузки. Характеризуются высокой жесткостью и минимальным осевым смещением под нагрузкой.
Двухрядные (81208): Воспринимают нагрузки в двух направлениях. Имеют два комплекта роликов и три кольца (одно среднее – осевое, и два наружных).

3. Упорно-радиальные сферические роликоподшипники (серия 90300 по ГОСТ 7872-89 / ISO 104)

Подшипники типа 29308 (E) или 29408 (E). Конструкция с бочкообразными роликами и сферической дорожкой на наружном кольце. Ключевая особенность – помимо очень высоких осевых нагрузок, способны воспринимать значительные радиальные нагрузки (до 55-70% от осевой). Обладают свойством самоустановки, компенсируя перекосы до 3°. Наиболее тяжелонагруженный вариант для типоразмера 40 мм, применяемый в низко- и средноскоростных узлах.

Основные размеры и обозначения

Для внутреннего диаметра 40 мм стандартизирован ряд наружных диаметров и высот, определяющих серию по ширине и нагрузочную способность. Основное обозначение: последние две цифры кода подшипника, умноженные на 5, и есть внутренний диаметр в мм. Для d=40 мм это код «08».

**Таблица 1. Основные параметры упорных подшипников с d=40 мм**
Тип подшипника	Обозначение (пример)	Габаритные размеры, мм (d×D×H)	Нагрузка статическая C₀, кН (примерно)	Нагрузка динамическая C, кН (примерно)	Предельная частота вращения, об/мин*
Упорный шариковый однорядный	51408	40×78×26	95	48	3000
Упорный шариковый двухрядный	53208	40×78×36	130	70	2400
Упорный шариковый двухрядный сферический	53408	40×78×46	175	95	1900
Упорный роликовый цилиндрический однорядный	81108	40×68×19	180	115	2000
Упорный роликовый цилиндрический двухрядный	81208	40×80×28	250	160	1600
Упорно-радиальный сферический роликовый	29308 E	40×90×32	380	183	1800

*Значения ориентировочные, для смазки маслом. Зависят от конкретного производителя, класса точности и условий смазывания.

Ключевые области применения в энергетике и смежных отраслях

Упорные подшипники с внутренним диаметром 40 мм являются критически важными компонентами в следующих типах оборудования:

Вертикальные гидротурбины и генераторы: Восприятие веса вращающихся частей (ротора) и гидравлических осевых усилий, действующих на рабочее колесо турбины. Здесь преимущественно используются упорно-радиальные сферические роликоподшипники (типа 29308, 29408) или специализированные сегментные упорные подшипники скольжения.
Насосное оборудование (вертикальные и горизонтальные центробежные насосы): Для восприятия осевого усилия, возникающего из-за перепада давления на рабочем колесе. Применяются упорные шариковые (51408, 53208) или роликовые цилиндрические (81108) подшипники в зависимости от величины нагрузки.
Редукторы и червячные передачи: В червячных редукторах для фиксации червяка в осевом направлении под действием значительных усилий применяются упорные роликоподшипники (81108, 81208) или комбинации радиальных и упорных шариковых.
Оборудование для металлургии: В механизмах поворота, винтовых подачах станов, где присутствуют медленные или умеренные вращения под экстремальными осевыми нагрузками.
Шпиндели тяжелых станков и роторы турбокомпрессоров: В высокоскоростных применениях с преобладающей осевой нагрузкой могут использоваться прецизионные упорные шарикоподшипники.

Особенности монтажа, смазки и эксплуатации

Правильная установка и обслуживание определяют ресурс и надежность упорного подшипника.

Монтаж

Посадки: Осевое кольцо (посаженное на вал) устанавливается с натягом (посадки js6, k6). Посадочное место вала должно иметь строго перпендикулярный упорный бурт для передачи усилия. Противоположное (корпусное) кольцо садится в корпус с зазором (H7, H8).
Осевой зазор: Для большинства типов (кроме регулируемых сферических) требуется точная регулировка осевого зазора в узле после монтажа с помощью комплекта прокладок или регулировочных колец. Недостаточный зазор ведет к перегреву и заклиниванию, избыточный – к повышенным ударным нагрузкам.
Соосность: Для всех типов, кроме сферических, критически важна параллельность посадочных поверхностей колец. Перекос приводит к неравномерному распределению нагрузки по телам качения и резкому снижению срока службы.

Смазка

Метод смазки выбирается исходя из скорости вращения и температурного режима.

Пластичные смазки (Литиевые, комплексные): Наиболее распространенный вариант для умеренных скоростей и температур. Смазка закладывается в полость корпуса на 1/3-1/2 при вращении и требует периодического пополнения.
Циркуляционное маслосмазывание: Применяется в высокоскоростных или сильнонагруженных узлах (например, в турбинах). Обеспечивает отвод тепла и непрерывную подачу очищенного масла. Требует сложной герметизирующей системы.
Масляный туман или разбрызгивание: Альтернативные методы для редукторных применений.

Критерии выбора подшипника для конкретного применения

Процедура выбора является итерационной и включает следующие этапы:

Определение типа нагрузки: Направление (одно- или двухсторонняя), величина (в кН), характер (постоянная, переменная, ударная).
Анализ скоростного режима: Рабочая и максимальная частота вращения (об/мин).
Расчет эквивалентной динамической нагрузки P: По формуле P = XF_r + YF_a (для комбинированных подшипников). Для чисто упорных подшипников P = F_a (осевая нагрузка).
Расчет требуемой динамической грузоподъемности C_треб: По формуле C_треб = P (60n*L_h/10⁶)^1/p, где n – частота вращения, L_h – требуемый ресурс в часах, p – показатель степени (3 – для шариковых, 10/3 – для роликовых).
Выбор конкретного типоразмера: Из каталога выбирается подшипник, у которого паспортная динамическая грузоподъемность C ≥ C_треб.
Проверка по статической грузоподъемности C₀: Для режимов с частыми остановками под нагрузкой или ударными воздействиями.
Оценка условий монтажа и обслуживания: Возможность регулировки, тип смазки, наличие средств защиты от окружающей среды.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается подшипник 51408 от 81108, если оба имеют d=40 мм и воспринимают одностороннюю осевую нагрузку?

Это принципиально разные типы. 51408 – шариковый, обладает меньшей грузоподъемностью (около 48 кН динамической), но может работать на более высоких скоростях (до 3000 об/мин). 81108 – роликовый цилиндрический, его динамическая грузоподъемность выше (около 115 кН), но скоростные возможности ограничены (около 2000 об/мин). Выбор зависит от преобладающего критерия: скорость или нагрузка.

Можно ли заменить двухрядный упорный шарикоподшипник (53208) двумя однорядными (51408)?

Теоретически возможно, но нецелесообразно. Конструкция 53208 оптимизирована по габаритам и обеспечивает точное соосность двух рядов шариков. Установка двух отдельных подшипников 51408 потребует больше места, сложной регулировки зазоров каждого в отдельности и не гарантирует равномерного распределения нагрузки между ними, что снижает общую надежность узла.

Как правильно регулировать осевой зазор в узле с упорным роликоподшипником 81108?

После запрессовки осевого кольца на вал и установки вала с кольцом в корпус с уже помещенным наружным кольцом, необходимо:
1. Затянуть крепеж крышки корпуса без упорного кольца/прокладки, чтобы подшипник сел «в упор».
2. Измерить образовавшийся зазор между корпусом и крышкой щупом.
3. Подобрать толщину комплекта регулировочных прокладок так, чтобы после окончательной затяжки обеспечить осевой зазор, рекомендованный в каталоге производителя для данного типа подшипника (обычно от 0.05 до 0.15 мм).
4. Установить прокладки, завершить сборку и проверить легкость вращения вала.

Какой тип смазки предпочтительнее для упорно-радиального сферического роликоподшипника 29308 в вертикальном насосе?

Для вертикальных насосов с умеренной частотой вращения наиболее распространена консистентная смазка на литиевой или комплексной основе (NLGI 2), обладающая хорошей адгезией и водостойкостью. Для высоконагруженных или высокоскоростных насосов необходимо применять циркуляционную систему жидкой смазки (масло), которая обеспечивает лучший отвод тепла и подходит для условий непрерывной работы.

Почему для вертикальной турбины часто выбирают именно сферические роликовые упорные подшипники (типа 29408), а не цилиндрические?

Подшипники типа 29408, помимо колоссальной осевой грузоподъемности, способны воспринимать значительные радиальные нагрузки, неизбежно возникающие из-за неидеального центрирования вала. Их свойство самоустановки компенсирует возможные перекосы, вызванные деформациями фундамента или корпуса, что критически важно для крупногабаритного турбинного оборудования. Цилиндрические упорные подшипники (81108, 81208) не обладают ни радиальной грузоподъемностью, ни способностью к самоустановке.

Подшипники упорные с внутренним диаметром 40 мм