Подшипники упорные с внутренним диаметром 50 мм

Подшипники упорные с внутренним диаметром 50 мм: технические характеристики, применение и подбор

Упорные подшипники качения с внутренним диаметром 50 мм представляют собой специализированный класс опор, предназначенных для восприятия исключительно осевых нагрузок, действующих вдоль оси вала. Их конструкция не рассчитана на комбинированные или радиальные нагрузки. В энергетике, тяжелом машиностроении и промышленном оборудовании данные узлы являются критически важными для обеспечения работоспособности механизмов с высокими осевыми усилиями. Внутренний диаметр 50 мм (d = 50 мм) является стандартным и широко распространенным посадочным размером, что обуславливает наличие обширного ассортимента подшипников данного типоразмера с различными конструктивными исполнениями и техническими параметрами.

Конструктивные разновидности упорных подшипников d=50 мм

Подшипники упорные с внутренним диаметром 50 мм классифицируются по типу тел качения и количеству рядов. Выбор конкретного типа зависит от величины и направления осевой нагрузки, требований к точности, жесткости и допустимой частоте вращения.

1. Упорные шарикоподшипники (серия 51100, 51200, 51300 по ГОСТ 7872-89 / ISO 104)

Состоят из двух колец (осевого и расположенного со стороны вала) и сепаратора с шариками. Отличаются сравнительно низким трением и способностью работать на более высоких скоростях по сравнению с роликовыми упорными подшипниками.

• 51110 (51110K): Однорядный упорный шарикоподшипник. Базовая конструкция для восприятия осевых нагрузок в одном направлении. Номинальная высота.
• 51210: Двухрядный (сдвоенный) упорный шарикоподшипник. Позволяет воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях. Имеет увеличенную высоту по сравнению с 51110.
• 51310: Упорный шарикоподшипник с увеличенной высотой и, как следствие, повышенной грузоподъемностью. Для особо тяжелых односторонних осевых нагрузок.

2. Упорные роликоподшипники цилиндрические (серия 81100, 81200, 89300 по ГОСТ 6874-2015 / ISO 104)

В качестве тел качения используются цилиндрические ролики. Обладают значительно большей грузоподъемностью и жесткостью, чем шариковые, но имеют ограничения по максимальной частоте вращения.

• 81110 (81110TN, 81110K): Однорядный упорный роликоподшипник. Основное применение – тяжелые односторонние осевые нагрузки при умеренных скоростях.
• 81210: Двухрядный упорный роликоподшипник для восприятия двухсторонних осевых нагрузок.
• 89310: Упорный роликоподшипник сферический (самоустанавливающийся). Ключевая особенность – компенсация перекосов вала до 2-3°. Тела качения – бочкообразные ролики, беговая дорожка наружного кольца сферическая. Критически важен для применений, где невозможна идеальная соосность.

Основные размеры и технические характеристики

Для внутреннего диаметра 50 мм стандартизированы сопрягаемые размеры наружного диаметра и высоты. Эти параметры определяют возможность установки подшипника в узел.

Тип подшипника (пример)	Обозначение	Внутренний диаметр d, мм	Наружный диаметр D, мм	Высота T/H, мм	Динамическая грузоподъемность C, кН (прибл.)	Статическая грузоподъемность C0, кН (прибл.)	Предельная частота вращения (масло), об/мин (прибл.)
Упорный шариковый однорядный	51110	50	70	14	28.5	68.0	5000
Упорный шариковый двухрядный	51210	50	78	22	45.0	102.0	3800
Упорный роликовый цилиндрический	81110 TN (с сепаратором)	50	78	22	92.0	245.0	2000
Упорный роликовый сферический	89310	50	105	35	220.0	610.0	1500

Примечание: Точные значения грузоподъемности и предельных скоростей зависят от производителя, типа сепаратора, класса точности и системы смазки. Данные в таблице носят справочный характер.

Классы точности, материалы и исполнения

Для промышленных применений наиболее распространен класс точности P0 (нормальный). В прецизионных узлах, например, в шпинделях или высокоскоростных редукторах, используются классы P6, P5, что обеспечивает минимальное биение и повышенную стабильность. Кольца и тела качения изготавливаются из подшипниковых сталей (например, ШХ15). Сепараторы могут быть штампованными (сталь, латунь) или механически обработанными (латунь, текстолит), а для высокоскоростных применений – полимерными (PEEK, PA66). Существуют специальные исполнения: с канавками и отверстиями для циркуляционной смазки, с уплотнениями (для сохранения пластичной смазки), из нержавеющей стали (для агрессивных сред или пищевой промышленности).

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Упорные подшипники d=50 мм находят применение в узлах, где вал испытывает значительные осевые усилия:

• Вертикальные гидротурбины и насосы: Восприятие веса вращающихся частей (ротора) и гидравлических осевых усилий. Здесь практически всегда применяются сферические упорные роликоподшипники (типа 89310) для компенсации возможных перекосов.
• Редукторы червячные и вертикальные: Для фиксации червяка или выходного вала от осевого смещения под нагрузкой.
• Оборудование для металлургии: В клетях прокатных станов, винтовых подачах.
• Горизонтальные насосы высокого давления: Для уравновешивания остаточной осевой силы.
• Опора поворотных устройств (краны, экскаваторы): В комбинации с радиальными подшипниками.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж упорных подшипников требует строгого соблюдения технологии. Осевое кольцо (посаженное на вал с натягом) должно быть установлено строго перпендикулярно оси вращения. Корпусное кольцо монтируется в корпус, часто с зазором. Необходимо обеспечить точную соосность посадочных мест. Вал должен иметь заплечик или упорные кольца для передачи усилия. Обязательным является наличие регулировочных элементов (шайб, гаек) для выставления необходимого осевого зазора или предварительного натяга. Основной режим смазки – пластичные смазки или циркуляционное масло под давлением, особенно для высоконагруженных роликовых подшипников. Неправильный монтаж или нарушение центровки – наиболее частые причины преждевременного выхода из строя.

Критерии выбора подшипника

Выбор конкретного типа подшипника с d=50 мм осуществляется на основе анализа следующих факторов:

1. Величина и направление осевой нагрузки: Для умеренных нагрузок – шариковые (51110, 51210), для высоких – цилиндрические роликовые (81110), для очень высоких и ударных – сферические роликовые (89310).
2. Частота вращения: Шариковые допускают более высокие скорости, роликовые – ограничены.
3. Требования к жесткости узла: Роликовые подшипники обеспечивают меньшую осевую податливость.
4. Возможность перекосов: При вероятных перекосах вала или корпуса обязательна установка сферического упорного подшипника (89310).
5. Габаритные ограничения: Размеры D и T должны соответствовать посадочному месту в корпусе.
6. Условия эксплуатации: Температура, наличие вибраций, агрессивная среда определяют материал и тип смазки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается подшипник 51110 от 81110, если у них одинаковый внутренний диаметр 50 мм?

Это принципиально разные типы. 51110 – шариковый, имеет меньшую грузоподъемность (около 28.5 кН динамической), но может работать на высоких оборотах (до 5000 об/мин). 81110 – роликовый цилиндрический, его динамическая грузоподъемность примерно в 3 раза выше (около 92 кН), но предельная частота вращения существенно ниже (около 2000 об/мин). Выбор зависит от приоритета: скорость или нагрузка.

Можно ли использовать упорный подшипник d=50 мм для восприятия радиальной нагрузки?

Нет, категорически не рекомендуется. Конструкция упорных подшипников не рассчитана на радиальные нагрузки. Даже незначительная радиальная составляющая приведет к резкому снижению ресурса, повышенному нагреву и быстрому разрушению подшипника. Для комбинированных нагрузок необходимо применять упорно-радиальные подшипники (например, шариковые упорно-радиальные или конические роликовые) в комбинации с радиальными.

Как правильно определить необходимый осевой зазор в упорном роликоподшипнике 81110?

Осевой зазор (или предварительный натяг) устанавливается в узле при монтаже с помощью регулировочных шайб или гаек. Необходимая величина зависит от точности подшипника, температуры работы, жесткости корпуса и вала. Общие рекомендации указываются в каталогах производителей. Для тяжелонагруженных роликовых упорных подшипников часто рекомендуется небольшой рабочий зазор (0.05-0.15 мм) для компенсации теплового расширения. Точная регулировка требует инженерного расчета или следения инструкциям на конкретный агрегат.

Почему в вертикальных турбинах почти всегда используют сферические упорные роликоподшипники (89310), а не цилиндрические (81110)?

Ключевая причина – способность сферического подшипника к самоустановке и компенсации угловых перекосов между осью вала и осью посадочного места в корпусе. В крупных вертикальных агрегатах практически невозможно обеспечить идеальную соосность и отсутствие перекосов из-за деформаций фундамента, монтажных погрешностей, температурных воздействий. Подшипник 89310 автоматически компенсирует эти перекосы, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по роликам, что критически важно для надежности и долговечности узла.

Какие существуют альтернативы, если стандартный подшипник 51110 не обеспечивает нужную грузоподъемность, а габариты увеличены быть не могут?

В таком случае следует рассмотреть следующие варианты:

• Переход на подшипник из более высококачественной стали (например, из стали для повышенных нагрузок), что может увеличить ресурс.
• Использование подшипника того же типоразмера, но более высокого класса точности (P6, P5), который часто имеет несколько улучшенные характеристики за счет качества изготовления.
• Применение подшипника с полимерным сепаратором, который может позволить работать с более высокой частотой вращения или в условиях недостаточной смазки, косвенно влияя на надежность.
• Если нагрузка превышает возможности шарикового подшипника, а габариты по высоте (T) могут быть увеличены на 1-2 мм, иногда возможна установка подшипника 51111 (d=55 мм) с переточкой посадочного места вала, что требует дополнительных операций.

В любом случае, при несоответствии нагрузок требуется пересчет узла инженером-конструктором.

Заключение

Упорные подшипники с внутренним диаметром 50 мм являются стандартизированным и широко применяемым решением для узлов с высокими осевыми нагрузками. Корректный выбор между шариковой и роликовой конструкцией, а также между цилиндрическим и сферическим исполнением напрямую определяет надежность, ресурс и эффективность всего механизма. При подборе необходимо учитывать не только базовые размеры и динамическую грузоподъемность, но и предельную частоту вращения, требования к жесткости, возможность перекосов и условия эксплуатации. Строгое соблюдение правил монтажа, центровки, регулировки зазора и организации системы смазки является обязательным условием для реализации заложенного производителем ресурса подшипника.