Упорные подшипники с внутренним диаметром 17 мм

Упорные подшипники с внутренним диаметром 17 мм: конструкция, применение и спецификации

Упорные подшипники качения предназначены для восприятия осевых нагрузок, действующих вдоль оси вала, и ограничения осевого смещения деталей. Подшипники с внутренним диаметром (d) 17 мм представляют собой стандартизированный и широко востребованный типоразмер в электромеханических системах, электроинструменте, насосном оборудовании и редукторах средней мощности. Данный диаметр часто соответствует валам, выполненных по стандартным рядам, и обеспечивает баланс между несущей способностью и габаритными размерами узла.

Конструктивные типы упорных подшипников с d=17 мм

В зависимости от вида тел качения и конструкции, выделяют несколько основных типов упорных подшипников, доступных с посадочным диаметром 17 мм.

• Упорные шарикоподшипники (серия 51100, 51200, 51300 по ГОСТ 7872-89 / ISO 104): Наиболее распространенный тип для восприятия односторонних (51100) или двусторонних (52200, 52300) осевых нагрузок. Состоят из двух колец (осевого и находящегося со стороны вала) и сепаратора с шариками. Отличаются низким трением, высокой скоростью вращения, но ограниченной радиальной нагрузочной способностью.
• Упорные роликоподшипники цилиндрические (серия 81100 по ГОСТ 6874-2018 / ISO 104): Используют цилиндрические ролики. Обладают значительно большей грузоподъемностью и жесткостью по сравнению с шариковыми, но допускают меньшие частоты вращения. Применяются в узлах с тяжелыми ударными осевыми нагрузками.
• Упорно-радиальные шарикоподшипники (сферические, серия 53200, 53300 по ГОСТ 7872-89): Способны воспринимать комбинированные (осевые и радиальные) нагрузки за счет сферической поверхности наружного кольца. Компенсируют перекосы вала, но имеют более сложную конструкцию и стоимость.
• Комбинированные подшипники (упорно-радиальные): Представляют собой сборку из радиального и упорного подшипников, часто поставляемую как единый узел. Обеспечивают высокую жесткость и точность позиционирования.

Ключевые технические параметры и маркировка

Выбор подшипника определяется комплексом параметров, выходящих за рамки внутреннего диаметра.

Параметр	Обозначение	Типичные значения для d=17 мм (пример для серии 51103/51203)	Примечание
Внутренний диаметр	d	17 мм	Посадочный размер на вал. Допуски: h8, h9.
Наружный диаметр	D	30 мм (51103), 35 мм (51203)	Определяет габарит корпуса.
Высота	T (или H)	9 мм (51103), 12 мм (51203)	Критичен для осевых габаритов узла.
Динамическая грузоподъемность	C	15.6 кН (51103), 22.5 кН (51203)	Эквивалентная осевая нагрузка, которую подшипник выдержит при базовой долговечности 1 млн. оборотов.
Статическая грузоподъемность	C0	28.5 кН (51103), 45.0 кН (51203)	Максимальная допустимая статическая осевая нагрузка.
Предельная частота вращения	nlim	8000-10000 об/мин (для шариковых, смазка)	Зависит от типа, смазки, системы охлаждения.

Маркировка подшипника, например, 51103, расшифровывается следующим образом: 5 – тип (упорный шариковый), 1 – серия по ширине (легкая), 03 – код внутреннего диаметра (03 => d = 17 мм). Для роликовых аналогов маркировка будет начинаться с 8 (например, 81103).

Области применения в электротехнике и энергетике

Упорные подшипники с внутренним диаметром 17 мм находят применение в узлах, где вал испытывает значительные осевые усилия.

• Электродвигатели вертикального исполнения: Критически важный элемент для восприятия веса ротора и осевых составляющих магнитных сил. Устанавливаются как опора скольжения или качения на верхнем или нижнем конце вала.
• Редукторы и червячные передачи: В червячных редукторах червячное колесо подвергается существенной осевой силе, которую необходимо зафиксировать упорным подшипником. Диаметр 17 мм характерен для редукторов средних размеров.
• Насосное оборудование (центробежные, скважинные насосы): Воспринимают осевое давление перекачиваемой среды на рабочее колесо и гидравлический напор. Требуют стойкости к вибрациям и часто – к агрессивным средам (исполнения из нержавеющей стали, например, SS 51103).
• Электроинструмент (перфораторы, дрели, шлифмашины): Фиксируют ударный механизм или шпиндель, воспринимая отдачу и рабочие усилия. Важна стойкость к ударным нагрузкам.
• Оборудование систем вентиляции и кондиционирования: В осевых вентиляторах для фиксации ротора в осевом направлении.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильная установка упорного подшипника определяет его ресурс и надежность всего узла.

• Требования к посадочным поверхностям: Вал и корпус должны иметь строго перпендикулярные упорные буртики или кольца. Допуск параллельности этих поверхностей – не более 0.002-0.005 мм. Посадочные диаметры обрабатываются по квалитетам IT6-IT7.
• Способы крепления: Осевое кольцо (надеваемое на вал) фиксируется на валу с натягом (прессовая посадка) или с помощью адаптерной втулки. Кольцо, устанавливаемое в корпус, обычно имеет зазор. Осевая фиксация осуществляется крышками, стопорными кольцами или гайками с шайбами.
• Смазка: Для шариковых упорных подшипников с d=17 мм применяется как пластичная смазка (литиевые, комплексные), так и жидкое масло (картерная или циркуляционная система). Выбор зависит от скорости, температуры и условий эксплуатации. Роликовые упорные подшипники требуют обильной принудительной смазки.
• Тепловой режим и зазоры: В высокоскоростных применениях необходимо учитывать тепловое расширение. Часто требуется обеспечить регулировочные прокладки для выставления оптимального осевого зазора (преднатяга) после монтажа.

Критерии выбора и сопутствующие компоненты

Выбор конкретной модели подшипника осуществляется на основе инженерного расчета.

• Расчет эквивалентной динамической нагрузки (P_a): P_a = X F_r + Y F_a. Для чисто упорных шарикоподшипников радиальная составляющая F_r не должна превышать 55% от осевой F_a, иначе резко снижается долговечность.
• Расчет номинальной долговечности (L₁₀): L₁₀ = (C / P)^p (млн. оборотов), где p=3 для шариковых и p=10/3 для роликовых подшипников. Необходимо обеспечить запас по ресурсу.
• Материал и исполнение: Стандартный материал – хромистая сталь (100Cr6). Для коррозионных сред (пищевая промышленность, морская атмосфера) – подшипники из нержавеющей стали AISI 440C. Для высоких температур – стали с термостойкостью.
• Сопутствующие элементы: Для монтажа часто требуются: установочные кольца, регулировочные прокладки, защитные крышки (для открытых исполнений), специальный инструмент для запрессовки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается подшипник 51103 от 51203 при одинаковом d=17 мм?

Подшипники отличаются серией по ширине и, соответственно, габаритами и грузоподъемностью. 51103 имеет меньшую высоту (T=9 мм) и наружный диаметр (D=30 мм), его динамическая грузоподъемность C ≈ 15.6 кН. 51203 – более грузоподъемный (C ≈ 22.5 кН), но имеет большие габариты (T=12 мм, D=35 мм). Выбор зависит от доступного пространства и величины нагрузки.

Можно ли заменить упорный роликоподшипник на шариковый того же диаметра?

Только после перерасчета. Роликовый подшипник (например, 81103) имеет в 2-3 раза большую статическую и динамическую грузоподъемность, но существенно более низкую предельную частоту вращения. Замена возможна, если нагрузочные и скоростные характеристики узла позволяют это. Обратная замена (шарикового на роликовый) обычно безопасна по нагрузке, но может потребовать пересмотра системы смазки и привести к избыточности.

Как правильно ориентировать упорный шарикоподшипник при монтаже?

Односторонний упорный шарикоподшипник (типа 51100) воспринимает нагрузку только в одном направлении. Кольцо с меньшим внутренним диаметром (посадочное) монтируется на вал, а кольцо с большим внутренним диаметром (свободное) – в корпус. Нагрузка должна прилагаться к неподвижному кольцу (обычно корпусному), а не к тому, которое вращается с валом. Для двусторонних подшипников (типа 52200/52300) среднее кольцо сажается на вал.

Каковы признаки выхода из строя упорного подшипника и причины?

• Признаки: Повышенный осевой люфт вала, вибрация, шум (гудение, скрежет), перегрев узла, повышенное потребление тока электродвигателем.
• Основные причины: Превышение расчетной осевой или радиальной нагрузки; неправильный монтаж (перекос, повреждение при запрессовке); недостаточная или загрязненная смазка; коррозия; попадание абразивных частиц; работа на предельных частотах вращения без соответствующей смазки.

Существуют ли смазочные материалы, специально рекомендованные для упорных подшипников?

Специфических масел или пластичных смазок исключительно для упорных подшипников нет. Выбор осуществляется по общим критериям: скорость (DN-фактор), температура, наличие влаги. Для высокоскоростных узлов с шариковыми упорными подшипниками часто рекомендуются низковязкие масла или высокоскоростные пластичные смазки на основе сложных эфиров (например, ISO VG 32-68, смазки NLGI 2 с загустителем на основе мочевины). Для тяжелонагруженных роликовых подшипников – высоковязкие масла или EP-смазки с противозадирными присадками.

Как обеспечить защиту упорного подшипника от попадания загрязнений?

Для работы в запыленных или влажных условиях следует выбирать подшипники с заводскими контактными (2RS – с двусторонними резиновыми уплотнениями) или низкофрикционными (2Z – с двусторонними металлическими защитными шайбами) уплотнениями. Альтернатива – использование внешних лабиринтных уплотнений или защитных крышек, устанавливаемых на корпус узла. Это критически важно для сохранения ресурса смазки и чистоты дорожек качения.