Упорные подшипники с внутренним диаметром 70 мм
Упорные подшипники с внутренним диаметром 70 мм: конструкция, применение и подбор для ответственных узлов
Упорные подшипники качения с внутренним диаметром (d) 70 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 односторонних или двусторонних осевых усилий на корпус конструкции. В энергетике, тяжелом машиностроении и промышленном оборудовании такие подшипники являются критически важными компонентами, от которых зависит надежность и долговечность всего агрегата.
Конструктивные типы и их особенности
Подшипники с посадочным диаметром 70 мм изготавливаются в нескольких основных исполнениях, каждое из которых оптимизировано под определенные условия работы.
- Упорные шарикоподшипники (серия 511, 512, 513, 514): Состоят из двух колец (осевого и расположенного со стороны вала) и сепаратора с шариками. Наиболее распространены для умеренных осевых нагрузок и высоких частот вращения. Для d=70 мм типичны серии 51114 (однорядный) и 52214 (двухрядный).
- Упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами (серия 811, 812): Используют цилиндрические ролики, что существенно увеличивает площадь контакта и грузоподъемность. Применяются для очень высоких осевых нагрузок при невысоких и средних скоростях вращения. Пример обозначения: 81114.
- Упорные роликоподшипники с коническими роликами (серия 293, 294): Ролики конической формы расположены под углом, что позволяет, помимо осевых, воспринимать ограниченные радиальные нагрузки. Обладают высокой жесткостью и грузоподъемностью. Пример: 29314.
- Упорные сферические роликоподшипники (серия 292, 293): Имеют самоустанавливающуюся способность (компенсация перекосов вала до 2-3°), ролики бочкообразной формы. Наиболее подходят для тяжелых ударных и вибрационных нагрузок в условиях misalignment. Пример: 29214.
- Вертикальные гидротурбины и генераторы: Восприятие веса вращающихся частей (ротора) и гидравлических осевых усилий на рабочее колесо. Здесь почти исключительно применяются сферические роликовые упорные подшипники (типа 29214) из-за их способности компенсировать перекосы и нести колоссальные нагрузки.
- Опора шпинделя тяжелых станков: Фиксация инструмента в осевом направлении при обработке с большими подачами.
- Червячные редукторы: Поддержание позиции червяка, восприятие осевой составляющей от зацепления. Часто используются упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами.
- Оборудование для металлургии: Валки клетей, механизмы натяжения.
- Крупные насосные агрегаты (особенно вертикальные): Для осевой фиксации вала рабочего колеса.
- Пластичные смазки (Литиевые, комплексные): Для умеренных скоростей и температур, в узлах с необслуживаемой или периодической смазкой.
- Циркуляционная масляная смазка: Для высокоскоростных и высоконагруженных узлов в энергетике. Обеспечивает отвод тепла и очистку зоны контакта.
- Характер и величина осевой нагрузки: Статическая, динамическая, ударная. Определяет необходимую статическую (C0a) и динамическую (Ca) грузоподъемность.
- Частота вращения: Высокие скорости требуют подшипников с сепараторами из легких материалов (полиамид, латунь) и качественного маслоснабжения.
- Наличие радиальной составляющей нагрузки: Если она есть, рассматриваются конические или сферические роликовые упорные подшипники, либо комбинация радиального и упорного подшипников.
- Требования к жесткости и точности позиционирования: Конические и цилиндрические роликовые подшипники обеспечивают минимальные осевые перемещения.
- Условия монтажа и возможные перекосы: При вероятности misalignment вала или корпуса выбор останавливается на сферических роликовых упорных подшипниках.
- Условия смазки и температурный режим: Определяют материал сепаратора и тип смазочного материала.
Ключевые технические параметры и маркировка
Для подшипника с d=70 мм наружный диаметр (D) и высота (H) стандартизированы в зависимости от серии. Основные параметры определяются по таблицам ГОСТ, ISO или каталогам производителей (SKF, FAG, Timken, NSK).
Таблица 1. Примеры типоразмеров и статических параметров упорных подшипников d=70 мм
| Тип | Обозначение | Размеры, мм (d×D×H) | Грузоподъемность, кН (C0a) | Предельная частота вращения, об/мин* |
|---|---|---|---|---|
| Шариковый упорный однорядный | 51114 | 70×95×18 | 124 | 3000 |
| Шариковый упорный двухрядный | 52214 | 70×105×45 | 195 | 2400 |
| Роликовый упорный цилиндрический | 81114 TN | 70×95×18 | 200 | 1900 |
| Сферический роликовый упорный | 29214 E | 70×125×35 | 305 | 2400 |
| Конический роликовый упорный | 29314 E | 70×125×36 | 375 | 2200 |
*Значения ориентировочные, для смазки маслом. Зависят от конкретного исполнения и условий.
Маркировка подшипника, например, 51114 А, расшифровывается следующим образом: 5 – тип (упорный шариковый), 1 – серия ширины, 14 – размерная серия (7 x 5 = 35, где 35 – код внутреннего диаметра; для кодов от 04 и выше d = код 5 мм, следовательно, 145=70 мм). Буквенные суффиксы обозначают модификации: например, E – оптимизированная конструкция, TN – полиамидный сепаратор, М – латунный сепаратор.
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Упорные подшипники 70 мм находят применение в узлах, где вал испытывает значительные осевые усилия.
Особенности монтажа, смазки и обслуживания
Монтаж упорных подшипников требует строгого соблюдения технологии. Посадочное кольцо (обычно то, которое на вал) устанавливается с натягом. Кольцо, воспринимающее осевую нагрузку (упорное кольцо), должно быть плотно прижато к опорным поверхностям корпуса, которые должны быть строго перпендикулярны оси вала. Перекосы недопустимы, особенно для несамоустанавливающихся типов (шариковых и цилиндрических роликовых).
Смазка критически важна из-за высоких контактных напряжений. Применяются:
Контроль зазоров и состояния подшипника в процессе эксплуатации осуществляется через вибродиагностику, термометрию и анализ масла на наличие продуктов износа.
Критерии выбора подшипника для конкретного применения
Выбор осуществляется на основе инженерного расчета и анализа условий работы.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается подшипник 51114 от 81114, если у них одинаковые габариты 70x95x18?
Несмотря на идентичные посадочные размеры, это принципиально разные подшипники. 51114 – шариковый, имеет точечный контакт, предназначен для высоких скоростей, но меньших нагрузок. 81114 – роликовый цилиндрический, имеет линейный контакт, его статическая грузоподъемность примерно в 1.6 раза выше, но он рассчитан на значительно меньшие частоты вращения. Выбор между ними определяется расчетом по нагрузке и скорости.
Можно ли заменить сферический роликовый упорный подшипник (29214) на два однорядных шариковых упорных (51114), установленных встречно?
Такую замену в ответственных узлах (например, в турбине) проводить категорически не рекомендуется. Пара подшипников 51114 не обладает самоустанавливающейся способностью, имеет существенно меньшую грузоподъемность и другую жесткостную характеристику. Это приведет к перекосу, повышенным вибрациям, перегреву и быстрому выходу из строя.
Как правильно определить необходимый класс точности для подшипника d=70 мм в редукторе?
Для绝大多数 промышленных применений достаточно нормального класса точности (PN, класс 0 по ISO). Повышенные классы (P6, P5) требуются для высокоскоростных шпинделей или особо точных кинематических цепей, где критично биение и осевое перемещение. В энергетических вертикальных агрегатах часто используют подшипники нормального класса, но специального исполнения (например, с покрытием или из вакуумно-переплавленной стали).
Каков типовой ресурс такого подшипника и от чего он в наибольшей степени зависит?
Расчетный ресурс (L10h) определяется по динамической грузоподъемности и приложенной нагрузке. На практике ресурс в большей степени зависит от трех факторов: качества монтажа (до 50% отказов связаны с ошибками установки), чистоты и эффективности системы смазки, и отсутствия перекосов. При идеальных условиях ресурс может превышать 50 000 часов, но в тяжелых условиях (ударные нагрузки, загрязнения) он может сокращаться в разы.
Как отличить упорное кольцо от опорного (садится на вал) при монтаже?
Упорное кольцо (воспринимающее нагрузку) имеет большее посадочное отверстие (его внутренний диаметр всегда больше, чем у сопрягаемого с валом кольца). Кольцо, садящееся на вал (d=70 мм), имеет отверстие с полем допуска js6 или k6 (натяг), а его наружный диаметр меньше. Упорное кольцо имеет наружный диаметр, близкий к D подшипника, и садится в корпус с зазором. Визуально на упаковке или в каталоге это указано как «shaft washer» (вал) и «housing washer» (корпус).