Подшипниковые узлы 6 мм
Подшипниковые узлы с посадочным диаметром 6 мм: конструкция, применение и спецификации
Подшипниковые узлы с посадочным диаметром вала 6 мм представляют собой компактные, готовые к установке агрегаты, широко используемые в малогабаритных электромеханических системах. Они объединяют в одном корпусе радиальный шарикоподшипник (реже подшипник скольжения) и систему крепления, что обеспечивает точное позиционирование вала, восприятие радиальных и умеренных осевых нагрузок, а также защиту от внешних воздействий. Основная сфера применения – маломощные электродвигатели постоянного и переменного тока, вентиляторы охлаждения (кулеры), приводы механизмов позиционирования, оборудование для автоматизации, офисная и бытовая техника, а также различные датчики и измерительные приборы.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция стандартного подшипникового узла на 6 мм включает несколько ключевых компонентов. Корпус, как правило, изготавливается литьем под давлением из термостойких полимерных материалов: полиамида (PA66, часто с добавлением стекловолокна для повышения жесткости), полипропилена (PP) или полифениленсульфида (PPS) для агрессивных сред и повышенных температур. Реже встречаются металлические корпуса (алюминиевые сплавы, цинковые сплавы) для задач, требующих повышенной прочности и теплоотвода. В корпус запрессован радиальный шарикоподшипник. Для вала 6 мм это, как правило, подшипник серии 696ZZ или 686ZZ (с металлическими защитными шайбами) или 696-2RS/686-2RS (с двухсторонними контактными резиновыми уплотнениями). Кольца и тела качения таких подшипников изготавливаются из хромистой шарикоподшипниковой стали (например, AISI 52100), для особых условий применяется нержавеющая сталь (AISI 440C). В качестве смазки используется термостойкая пластичная смазка на литиевой или синтетической основе. Система крепления узла к плате или раме чаще всего представляет собой два или более монтажных отверстия под винты, интегрированные в корпус. Для дополнительной фиксации на валу может использоваться стопорный винт (в разборных узлах) или пружинное стопорное кольцо.
Классификация и ключевые параметры выбора
Выбор конкретного узла осуществляется на основе анализа рабочих условий и требований к надежности.
По типу подшипника:
- Узлы с шарикоподшипником качения: Наиболее распространенный тип. Обеспечивают низкое трение, высокую скорость вращения, долгий срок службы. Требуют защиты от пыли и влаги. Подразделяются на открытые (без уплотнений), с односторонним (RS) или двухсторонним (2RS) уплотнением.
- Узлы с подшипником скольжения (втулочные): Более дешевое решение для низкоскоростных применений с невысокими нагрузками. Чувствительны к отсутствию смазки, могут иметь больший люфт. Отличаются низким уровнем шума на старте.
- Полимерные корпуса (PA66-GF30, PPS): Легкие, стойкие к коррозии, обеспечивают электроизоляцию. Рабочая температура обычно от -30°C до +120°C (для PPS до +200°C).
- Металлические корпуса (Al, Zn): Высокая механическая прочность, лучшее рассеивание тепла от подшипника, стабильность размеров при нагреве.
- Фланцевое крепление: Круглый или квадратный фланец с отверстиями под винты. Обеспечивает простой монтаж и надежную фиксацию от проворота.
- Крепление втулкой (сквозное отверстие в корпусе): Узел крепится зажимным кольцом или скобой. Встречается реже для данного размера.
- Повышенный шум (гудение, скрежет): Признак износа дорожек качения, загрязнения смазки, повреждения тел качения или отсутствия смазки. Требует замены узла.
- Люфт вала (радиальный или осевой): Указывает на износ подшипника или нарушение посадки в корпусе. Проверяется покачиванием вала в собранном механизме.
- Заедание или неравномерное вращение: Может быть вызвано деформацией корпуса, перекосом при монтаже, попаданием посторонних частиц или полным высыханием смазки.
- Нагрев корпуса выше нормы: Свидетельствует о чрезмерной предварительной нагрузке, недостаточной смазке, перекосе или превышении допустимой скорости вращения.
По материалу корпуса:
По способу крепления:
Таблица сравнительных характеристик подшипниковых узлов 6 мм
| Параметр | Узел с подшипником качения (PA66, 2RS) | Узел с подшипником качения (Алюминий, ZZ) | Узел с подшипником скольжения (Полиацеталь) |
|---|---|---|---|
| Макс. радиальная нагрузка | ~ 70-100 Н | ~ 80-110 Н | ~ 30-50 Н |
| Макс. осевая нагрузка | ~ 20-35 Н | ~ 25-40 Н | Не рекомендуется |
| Предельная скорость (смазка) | 25 000 — 35 000 об/мин | 30 000 — 40 000 об/мин | 3 000 — 5 000 об/мин |
| Рабочая температура | -30°C … +120°C | -30°C … +150°C | -40°C … +80°C |
| Сопротивление вибрациям/ударам | Высокое | Очень высокое | Низкое |
| Уровень шума | Низкий/Средний | Средний | Очень низкий (на низких оборотах) |
| Стойкость к загрязнениям | Высокая (благодаря уплотнениям) | Средняя (требует чистоты среды) | Низкая (чувствительна к абразивам) |
| Требование к смазке | Заводская смазка на весь срок службы | Заводская смазка, возможна дозаправка | Требует периодической смазки или имеет самосмазывающуюся втулку |
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж критически важен для долговечности узла. Вал диаметром 6h6 (допуск -0/-0.008 мм) обеспечивает оптимальную посадку с небольшим натягом или плотной скользящей посадкой. Посадочное отверстие в корпусе должно быть чистым, без заусенцев. Запрещается прикладывать ударные нагрузки непосредственно к внутреннему кольцу подшипника при запрессовке – усилие должно передаваться через оправку, прижимаемую к внутреннему кольцу. При закреплении фланца на поверхности необходимо обеспечить параллельность монтажной плоскости, чтобы избежать перекоса и возникновения дополнительных нагрузок. В процессе эксплуатации необходимо минимизировать попадание на узел абразивной пыли, агрессивных жидкостей и длительное воздействие температур за пределами допустимого диапазона. Подшипниковые узлы закрытого типа (2RS) считаются необслуживаемыми и рассчитаны на весь срок службы устройства. Узлы в металлическом корпусе с открытыми или щитовыми подшипниками (ZZ) в условиях высоких нагрузок или длительной работы могут требовать периодической очистки и замены смазки.
Типовые неисправности и диагностика
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается узел с маркировкой «2RS» от «ZZ»?
Маркировка «2RS» указывает на наличие двух контактных резиновых уплотнительных колец, которые плотно прилегают к внутреннему кольцу, обеспечивая высокую степень защиты от влаги и пыли. «ZZ» обозначает наличие двух металлических защитных шайб (зонтов), которые не контактируют с кольцом и обеспечивают лишь ограниченную защиту от крупных частиц. Узлы с 2RS имеют немного более высокий момент трения, но значительно больший ресурс в загрязненных средах.
Можно ли заменить подшипник внутри узла?
В абсолютном большинстве случаев подшипник в полимерном корпусе запрессован намертво и его замена не предусмотрена конструкцией. Попытка выпрессовки приведет к разрушению корпуса. В некоторых металлических корпусах возможна замена подшипника с помощью прессового инструмента, но экономическая целесообразность этого для узла 6 мм сомнительна. Практичнее произвести замену всего узла в сборе.
Как подобрать аналог для вышедшего из строя узла?
Необходимо замерить ключевые посадочные размеры: диаметр вала (должен быть 6 мм), внешние габариты корпуса (диаметр фланца и его толщина), диаметр и расположение монтажных отверстий, общую высоту узла. Далее следует определить материал корпуса и тип подшипника (по маркировке на нем, если видна). При выборе аналога важно убедиться, что рабочие параметры (нагрузка, скорость, температура) нового узла соответствуют или превышают параметры оригинала.
Каков типичный расчетный ресурс такого узла?
Ресурс (срок службы) подшипникового узла выражается в часах работы и сильно зависит от условий эксплуатации. При номинальных нагрузках, скорости и температуре в чистой среде ресурс узла с шарикоподшипником может составлять 10 000 — 15 000 часов и более (расчетный показатель L10). В тяжелых условиях (вибрация, загрязнения, перегрев) ресурс может сократиться в разы. Для втулочных узлов ресурс менее предсказуем и сильно зависит от режима смазки.
Требуется ли дополнительная смазка при монтаже?
Для необслуживаемых узлов с уплотнениями (2RS) дополнительная смазка не требуется и даже вредна, так как может нарушить состав заводской смазки и снизить эффективность уплотнений. На вал можно нанести минимальное количество легкого машинного масла для облегчения посадки. Для открытых подшипников или подшипников скольжения смазка вала обязательна.
Как влияет температура на полимерный корпус?
Повышенная температура (близкая к верхнему пределу в 120°C) приводит к снижению механической прочности и жесткости полиамидного корпуса (явление «теплового старения»). Это может вызвать деформацию под нагрузкой, нарушение соосности и ускоренный износ подшипника. Для высокотемпературных применений следует выбирать узлы с корпусами из PPS или металла.