Подшипники упорные с внутренним диаметром 90 мм: конструкция, применение и спецификации
Упорные подшипники качения с внутренним диаметром (d) 90 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 конструкции при минимальном трении. В энергетике, тяжелом машиностроении и промышленном оборудовании данные подшипники являются критически важными компонентами, обеспечивающими надежность и долговечность агрегатов.
Конструктивные типы и их особенности
Подшипники с посадочным диаметром 90 мм производятся в нескольких основных исполнениях, различающихся по конструкции и несущей способности.
Упорные шарикоподшипники (серия 511.., 512.., 513..)
Состоят из двух колец (осевого и корпусного), сепаратора и тела качения – шариков. Применяются для умеренных осевых нагрузок и высоких частот вращения. Основные типы:
- Односторонние (51118): Воспринимают осевую нагрузку только в одном направлении. Требуют обязательной фиксации корпусного кольца в housing.
- Двусторонние (52218): Включают два комплекта тел качения и три кольца. Способны воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях, что упрощает монтаж и осевую фиксацию вала.
- Односторонние (81118): Для нагрузок в одном направлении.
- Двусторонние (81218): Для двухстороннего осевого нагружения.
- Упорно-радиальные сферические роликоподшипники (293.., 294..): Уникальный тип, способный воспринимать не только значительные осевые, но и комбинированные (осевые + радиальные) нагрузки. Имеют самоустанавливающуюся способность, компенсирующую несоосность вала и корпуса. Критически важны для тяжелонагруженных низкооборотных валов.
- Вертикальные гидротурбины и генераторы: Фиксация ротора от осевого смещения под действием массы вращающихся частей и гидравлических сил. Преимущественно используются упорно-радиальные сферические роликоподшипники (серия 293..) из-за их способности воспринимать комбинированные нагрузки.
- Оборудование для химической и нефтегазовой промышленности: Приводные валы вертикальных насосов высокого давления, мешалки реакторов. Применяются упорные шариковые и роликовые подшипники.
- Редукторы и червячные передачи: Для фиксации червяка или выходного вала редуктора, работающего с высокими осевыми составляющими.
- Оборудование металлургии: Валы клетей прокатных станов, механизмы поворота.
- Горизонтальные машины: В качестве опорных (опорно-упорных) узлов в комбинации с радиальными подшипниками.
- Осевое кольцо (внутреннее) устанавливается на вал с натягом (посадка h8 или js6).
- Корпусное кольцо (наружное) должно иметь гарантированный зазор в корпусе (посадка H7).
- Строго обязательна параллельность посадочных поверхностей колец и опорных торцевых поверхностей в корпусе и на валу. Перекос приводит к резкому снижению грузоподъемности и локальному перегреву.
- Для сферических упорно-радиальных подшипников необходимо обеспечить соосность посадочных мест, однако сам подшипник компенсирует незначительные отклонения.
- Пластичные смазки (литиевые, комплексные): Используются в закрытых узлах с умеренными скоростями и температурами. Заполнение полости подшипника на 30-50%.
- Циркуляционная жидкая смазка (масло): Применяется в высокоскоростных или высоконагруженных узлах энергетического оборудования (турбины, генераторы). Обеспечивает отвод тепла и очистку зоны контакта.
- Направление и величина осевой нагрузки: Для односторонних нагрузок – односторонние подшипники. При переменном или двухстороннем нагружении – двусторонние или комбинация двух односторонних.
- Наличие радиальной составляющей: При наличии существенной радиальной нагрузки выбор останавливается на упорно-радиальном сферическом роликоподшипнике.
- Частота вращения: Шариковые упорные подшипники имеют более высокие предельные частоты вращения, чем роликовые.
- Требования к точности и жесткости: Существуют классы точности (P0, P6, P5), регулируемые стандартами. Для прецизионных шпинделей или высокоскоростных генераторов требуются подшипники повышенного класса.
- Условия монтажа и обслуживания: Сферические роликоподшипники менее чувствительны к перекосам, что может быть критично при монтаже крупногабаритного оборудования.
- Смазочная система: Конструкция подшипникового узла должна соответствовать выбранному методу смазки (наличие каналов, маслосъемных колец, смазочных карманов).
Упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами (серия 811.., 812.., 893..)
В качестве тел качения используются цилиндрические ролики. Обладают существенно более высокой грузоподъемностью по сравнению с шариковыми, но имеют ограничения по максимальной частоте вращения.
Основные параметры и размеры для d=90 мм
Размерный ряд подшипников стандартизирован по ISO. Ниже приведены ключевые габаритные и весовые характеристики для наиболее распространенных типов.
| Тип подшипника | Обозначение | Внутренний диаметр d, мм | Наружный диаметр D, мм | Высота T, мм | Базовая динамическая грузоподъемность C, кН | Базовая статическая грузоподъемность C0, кН |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Упорный шариковый односторонний | 51118 | 90 | 120 | 22 | 73.2 | 162 |
| Упорный шариковый двусторонний | 52218 | 90 | 150 | 60 | 112 | 280 |
| Упорный роликовый цилиндрический односторонний | 81118 | 90 | 120 | 22 | 124 | 305 |
| Упорно-радиальный сферический роликовый | 29318 | 90 | 155 | 39 | 228 | 530 |
Сферы применения в энергетике и промышленности
Подшипники с d=90 мм находят применение в узлах, где валы значительного диаметра подвержены высоким осевым усилиям.
Особенности монтажа, смазки и обслуживания
Правильная установка упорного подшипника определяет его ресурс и надежность всей системы.
Монтаж
Смазка
В узлах с упорными подшипниками d=90 мм применяются как пластичные, так и жидкие смазочные материалы.
Контроль и диагностика
Основные параметры контроля в процессе эксплуатации: температура рабочего узла (не должна превышать +80°C при использовании стандартных смазок), уровень вибрации, наличие постороннего шума. Регулярный анализ состояния смазки на наличие продуктов износа является предиктивной мерой.
Критерии выбора подшипника для d=90 мм
Выбор конкретного типа и исполнения осуществляется на основе комплексного анализа условий работы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается монтаж упорного подшипника от радиального?
Главное отличие – необходимость обеспечения жесткой осевой фиксации обоих колец: осевого на валу и корпусного в housing. При этом корпусное кольцо должно иметь свободу радиального расширения (посадка с зазором), чтобы не создавать дополнительных напряжений. Для радиальных подшипников, как правило, фиксируется только одно кольцо, второе имеет осевую свободу.
Можно ли заменить упорный шарикоподшипник на роликовый того же внутреннего диаметра?
Только после полного перерасчета узла. Несмотря на одинаковый посадочный диаметр (d=90 мм), наружные диаметры (D) и высоты (T) отличаются (см. таблицу). Кроме того, роликовый подшипник имеет значительно большую грузоподъемность, но и более жесткие требования к точности монтажа и более низкую предельную частоту вращения. Прямая замена без учета этих факторов приведет к выходу узла из строя.
Какой зазор должен быть в упорном подшипнике?
Упорные шариковые и цилиндрические роликоподшипники производятся с нулевым рабочим зазором. Осевой зазор в узле регулируется подбором толщины комплекта регулировочных прокладок или колец между корпусом и корпусным кольцом подшипника. Для сферических упорно-радиальных роликоподшипников осевой зазор нормируется и должен соответствовать значениям, указанным в каталогах производителя для конкретных условий нагружения.
Почему для вертикальных турбин часто выбирают именно сферические упорно-радиальные подшипники?
Вертикальные агрегаты сочетают в себе большую осевую нагрузку (вес ротора) и радиальные нагрузки от дисбаланса, гидравлических сил и т.д. Сферический упорно-радиальный подшипник (типа 29318) способен воспринимать оба типа нагрузок одновременно, заменяя собой комбинацию из радиального и упорного подшипников. Его самоустанавливающаяся способность компенсирует неизбежные перекосы и несоосности в крупногабаритных конструкциях, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по роликам.
Как правильно смазывать упорный подшипник в закрытом корпусе?
Для узлов с d=90 мм при скоростях до 1500 об/мин и температуре до +70°C рекомендуется заполнение пластичной смазкой на 30-50% свободного объема полости корпуса. Переполнение (более 70%) приводит к перегреву из-за внутреннего трения и выдавливанию смазки через уплотнения. Смазка должна быть совместима с материалом сепаратора и уплотнений (при их наличии). Интервалы повторного смазывания определяются по регламенту производителя оборудования или на основе мониторинга состояния смазки.
Каковы признаки начинающегося износа упорного подшипника?
Основные диагностируемые признаки: 1) Повышение рабочей температуры узла на 10-15°C выше нормальной рабочей. 2) Появление осевого люфта вала, регистрируемого индикатором. 3) Возникновение вибрации на осевой частоте вращения. 4) Изменение шума – появление металлического скрежета или ритмичного постукивания. 5) Наличие металлической стружки или потемнение смазки при ее анализе. При появлении любого из этих признаков требуется остановка оборудования для диагностики и замены узла.