Увеличенный радиальный зазор в подшипнике для чего он нужен
Подшипники в России
Продажа подшипников в России. Поставщики. Советы при покупке подшипников. Цены. Каталоги. Производители. Импортные и отечественные.
Отдел продаж +7(499) 322 93 30
Почта для заявок: samip@bearingshop.ru
Зазоры в подшипниках
Виды зазоров, основные сведения
Под зазором в подшипнике качения или скольжения подразумевают величину перемещения, образующуюся при сдвиге одного кольца подшипника относительно другого в радиальном (радиальный зазор) Gr или осевом (осевой зазор) Ga направлениях. Внутренний зазор оказывает большое влияние на рабочие характеристики подшипников (усталостная долговечность, вибрация, шумность, нагревание и другие), поэтому правильно подобранный зазор по важности при подборе подшипников занимает третье место после определения его типа и размера.
Приходится часто сталкиваться с ошибочным мнением некоторых потребителей, которые, видимо, не представляя, что такое зазор и зачем он нужен, проверяют «качество» (по их мнению) изделия, перемещая кольца относительно друг друга и из того, насколько возможно это смещение (осевой зазор), делают вывод о том, насколько данный подшипник качественный. При этом нелепой процедуре часто подвергаются подшипники с заведомо увеличенным зазором или такой конструкции (например, радиально-упорные шариковые), где по определению кольца обязаны перемещаться относительно друг друга.
Для чего нужен радиальный зазор в подшипниках качения
Выделяемое при работе подшипника тепло передается валу и корпусу. Поскольку теплопроводность корпусов почти всегда выше, чем валов, температура внутреннего кольца подшипника и его тел качения зачастую на 5 — 10°С бывает выше, чем температура наружного кольца, при этом может расти в зависимости от условий работы до очень больших значений. Вследствие термического расширения существующий радиальный зазор уменьшается вплоть до недопустимо минимальных величин, что может повлечь за собой повышения силы трения и выход подшипника из строя. Для того.ю чтобы подобное не допустить и выпускаются изделия с заведомо увеличенным зазором. Отсюда пошло и принятое выражение «увеличенный тепловой зазор».
Полагают, что наиболее благоприятным условием для радиальных шариковых подшипников (наиболее распространенной группы) является рабочий зазор близкий к нулю или даже натяг малой величины. Но если эти подшипники воспринимают высокие осевые нагрузки, то они должны иметь увеличенный зазор, что позволяет увеличить рабочий угол контакта и, тем самым, повысить осевую грузоподъемность.
Начальный зазор в подшипниках
Под начальным (или теоретическим) радиальным зазором понимают зазор подшипника в состоянии поставки. Замеры осуществляются с помощью прибора путем смещения одного из колец подшипника в крайнее его положение под определенной нагрузкой. Для некоторых типов замеры радиального зазора выполняют методом подбора щупа соответствующей зазору толщины. Для разных конструктивных групп радиальных подшипников имеются свои группы (ряды) радиальных зазоров. Каждая группа ограничена минимальной и максимальной величинами допускаемого радиального зазора и обозначается номером (см. табл. 1). Наибольшее распространение получила нормальная группа, которая никак не кодируется в номере, 3 и 7. Чуть меньше распространены группы 6 и 8 (последний, а также 3 характерен для жд подшипников).
Рассмотрим на примерах несколько обозначений типов подшипников:
Группа радиального зазора — 7 (увеличенный), класс точности проставляется сразу после обозначения группы радиального зазора, это 6. Далее идет номер подшипника — 180306, а после него кодируются конструктивные особенности — У1С2Ш2У.
В номере этого роликового двухрядного подшипника можно заметить обозначение зазора 3 (также увеличенный, см. таблицу ниже), класса точности (0) и Н — канавка.
Далее приведена таблица групп радиальных зазоров для разных типов подшипников по отечественной системе обозначений.
В качестве обозначения радиального зазора в подшипнике могут применяться не только цифры, но и буква Н — она указывает на специальные требования к величине радиального зазора, не предусмотренной группами зазоров по ГОСТ или другим стандартам. Эта буква ставится на второе место в ДУОЛ и обозначает ненормализованный радиальный зазор, например, Н0-32330МУ1.
Зазоры в импортных подшипниках
По международной системе условных обозначений принято гораздо меньшее количество групп радиального зазора, их выделяют 5, при этом фактически потребители сталкиваются только с тремя — нормальным CN (в номере не указывается), С3 (неполный, но аналог нашего обозначения 7) и С4 (8 группа). Ниже приведена таблица зазоров для шариковых подшипников (на примере японских NSK).
В последнее время в продаже все чаще встречаются подшипники японских производителей (KOYO, NSK) с зазором CM — это специальный зазор для электродвигателей, который не фигурирует в ISO и являющийся чуть больше нормального, но значительно меньше, чем C3 или 70 по-нашему (позволяет снизить уровень шума).
Для получения информации о радиальных зазорах (такие же таблицы) самоустанавливающихся шарикоподшипников, подшипников для электродвигателей, роликовых цилиндрических, игольчатых, сферических и конических роликоподшипников скачайте каталог NSK здесь.
Посадочный зазор
Под посадочным радиальным зазором понимают зазор, установившийся после монтажа подшипников. Причинами его изменения является упругая деформация колец, вызванная посадочными натягами и погрешностями формы посадочных мест.
Рабочий зазор
Рабочим радиальным зазором называют зазор в подшипнике при установившихся температурном и рабочем циклах машины. При этом из-за перепада температур он может уменьшаться или увеличиваться вследствие того, какое из колец более нагрето.
Тепловое удлинение вала может увеличивать или уменьшать зазор в зависимости от конструкции подшипника и схемы его монтажа. Зазор возрастает пропорционально увеличению нагрузки на подшипник.
С учетом изложенного необходимо выбирать соответствующую группу радиального зазора подшипника.
Роликовые подшипники с цилиндрическими, коническими и сферическими роликами, как правило, должны иметь небольшой рабочий зазор в узлах общего применения. Но в отдельных случаях они устанавливаются и с преднатягом, как, например, роликовые подшипники с цилиндрическими роликами в точных шпинделях станков или конические роликовые подшипники в главной передаче автомобиля. Для удовлетворительной работы роликовые сферические подшипники всегда должны иметь положительный рабочий зазор.
Подшипник с коническим отверстием имеет несколько больший начальный радиальный зазор, чем подшипник с цилиндрическим отверстием. Это обусловлено спецификой создания обязательного натяга при установке подшипников на конические шейки валов, либо на закрепительные и стяжные втулки.
Зазоры в подшипниках скольжения
Значения зазоров неразъемных подшипников скольжения приведены в данной таблице:
Разъемные подшипники скольжения должны иметь зазоры между шейкой вала и вкладышем, приведенные в данной таблице:
Зазоры в неразъемных подшипниках скольжения определяют щупом с торцевых сторон втулок либо измерением диаметров втулок и шеек валов при разборке электрических машин.
В подшипниках скольжения с разъемными вкладышами зазоры определяются методом «оттисков» при помощи кусочков свинцовой проволоки диаметром 1—1,5 мм, укладываемых на шейку вала, и прижимаемых верхним вкладышем при полной затяжке обеих половин. Зазоры между крышкой и телом вкладыша измеряются так же. Зазор должен быть в пределах 0,05 — 0,1 мм, натяг крышки и вкладыша недопустим.
Для чего подшипнику нужен увеличенный «тепловой» зазор?
Разнообразие подшипников не ограничивается их общей классификацией по типам и размерам. Помимо этого существуют и иные параметры выбора подшипников. Для того, чтобы подшипник работал с максимальными отдачей и ресурсом, необходимо учитывать все тонкости подбора подшипников для определенных условий работы. Многие сталкиваются с понятием «увеличенный радиальный зазор» в подшипнике или «тепловой зазор». Но не все понимают, что это такое и для чего он нужен. Для того, чтобы ответить на этот вопрос, достаточно просто понять, между какими деталями в подшипнике этот зазор существует, и как ведут себя тела качения при тех или иных нагрузках.
Если на подшипник действуют повышенные нагрузки, в т.ч. ударные или вибрационные, то шарики или ролики в подшипнике могут деформироваться, что в свою очередь может вызывать повышенное трение и закусывание.
Если в подшипнике возникает высокая рабочая температура, причем важна именно интенсивность роста этой температуры, либо если подшипник охлаждается резко, то металл колец и тел качения может расширяться или сжиматься с разной скоростью. Это также может приводить к повышенному трению в подшипнике и его заклиниванию.
Если подшипник работает с высокой частотой вращения, то это также может приводить к быстрому росту температуры в подшипнике.
Заклинивание подшипника страшно не только для самого подшипника, но и для посадочных мест на валу и в отверстии. Т.к. в случае заклинивания происходит проворачивание подшипника в посадочных местах, и их износ. А это уже приводит к необходимости восстановления вала и/или отверстия в корпусе, либо к даже к более сложному и дорогостоящему ремонту оборудования.
Именно поэтому важно уделять особое внимание такому параметру как радиальный внутренний зазор в подшипнике, который часто называют «тепловым» зазором.
Подшипники с увеличенным радиальным зазором устанавливаются, например, на виброплитах, шпиндельных станках, двигателях, редукторах, печах, и т.д. Т.е. там, где присутствуют повышенные вибрации, высокая скорость, высокие нагрузки, высокая температура.
Увеличенный радиальный зазор в российских подшипниках закодирован в начале обозначения (в префиксе). Например, подшипник с зазором больше нормального по ГОСТ обозначается так: «30-3520». А в европейском стандарте ISO зазор указывается после основного обозначения (в суффиксе – как C3 или C4). Например, импортным аналогом этого же подшипника будет подшипник «22220/C3».
Вот примеры полного обозначения различных подшипников по каталогам основных мировых производителей с зазором C3 (больше нормального):
22220EJW33C3 (TIMKEN), 22205EAW33C3 (SNR), 6208NRC3 (KOYO), 6305LLUC3/5K (NTN), 6205DUC3E (NSK).
Или же обозначения подшипников с зазором С4 (больше чем C3):
NU320EMAC4 (TIMKEN), 22210EAW33C4 (NTN-SNR) ит.д.
Существуют и иные величины зазоров: C2 (меньше, чем C3) и C1 (меньше, чем C2). Но подшипники с таким зазором встречаются очень редко, и обычно они отсутствуют на складах готовой продукции (поставляются специально под заказ). Такой зазор чаще используется в подшипниках высокой точности. Пример обозначения такого подшипника: 23128CKE4C2P55S11 (SNR).
Подшипники: зазоры, класс точности, что такое C, P, ABEC, ГОСТ, как связаны, на что влияют.
Чтобы долго не томить, начну сразу с таблицы соответствий:
Зазоры по ГОСТ 520 ( ISO-492 ):
нет ( C1 ) — уменьшенный зазор (меньше чем С2)
6гр ( С2 ) — зазор подшипника меньше нормального
не обозначается/нормальная гр. ( СN**/не обозначается) – нормальный зазор
нет ( CM*** ) — зазор подшипников для электродвигателей (бОльше нормального, но меньше чем С3)
7гр ( С3 ) – зазор подшипника больше нормального
8гр ( С4 ) — зазор в подшипнике больше чем С3
9гр ( С5 ) — зазор в подшипнике больше чем С4
Класс точности: старое обозн. / ГОСТ 520 / ISO-492 / ABEC
Н / 0 или не пишется / P0 / ABEC1 — Нормальный
П / 6 / P6 / ABEC3 — Повышенный
ВП / нет / нет/ нет — Особо повышенный промежуточный
В / 5 / P5 / ABEC5 — Высокий
АВ / нет / нет / нет — Особо высокий промежуточный
А / 4 / P4 / ABEC7 — Прецизионный
СА / Т / нет / нет — Особо прецизионный
С / 2 / P2 / ABEC9 — Сверхпрецизионный:
Теперь собственно Чуть-чуть букафф:
Я довольно долго думал, что зазор и точность — одно и то-же, только «в профиль». Т.е. чем больше подшипник болтается (люфтит) — тем ниже точность.
Оказалось, что всё гораздо лучше и зазор и точность — разные величины, обозначающиеся разными цыфирьками/букаффками.
Начнем с ЗАЗОРов:
«Радильный зазор подшипника — это смещение в радиальном направлении на расстояние, на которое можно сместить наружное кольцо подшипника относительно внутреннего кольца подшипника без приложения усилия.
Осевой зазор подшипника — это смещение в осевом направлении, на расстояние, на которое можно сместить наружное кольцо подшипника относительно внутреннего кольца подшипника без приложения усилия.
Использование подшипников в зависимости от групп зазоров:
С уменьшенным зазором:
— Необходимость повышения жесткости в осевом и радиальном направлениях, например, в скоростных узлах;
— по условиям эксплуатации ожидается повышенный нагрев наружного кольца относительно внутреннего кольца.
С нормальным зазором:
— Относительно небольшие частоты вращения и нагрузки.
— Наружные кольца монтируются в корпус с зазором.
— Внутренние кольца монтируются на вал с натягом.
— Температура внутреннего кольца выше чем у наружного на 5-10 градусов.
Нормальная группа — обеспечивает при обычных для большинства случаев посадках и температурных условиях удовлетворительную работу подшипникового узла.
С увеличенным зазором:
— Повышенный нагрев внутреннего кольца.
— Подшипник работает с высокими динамическими нагрузками, поэтому кольца монтируют с повышенным натягом.
— Наличие перекосов внутренних колец относительно наружных по различным причинам.
Также зазоры бывают:
Начальный радиальный зазор — это зазор в подшипнике до установки его на вал и в корпус.
Посадочный радиальный зазор — это зазор в подшипнике после установки его на рабочее место, т.е. после уменьшения внутреннего диаметра наружного кольца и увеличения наружного диаметра внутреннего кольца в результате образования посадочного натяга. При этом в подшипнике либо сохраняется некоторый зазор, либо образуется натяг.
Естественно, маркировка касается «Начального радиального зазора»
В принципе, чем меньше зазоры, тем выше точность вращения подшипника, больше его долговечность, одновременно — работает большее количество тел качения, меньше ударная нагрузка от вибрации. Однако, подшипники с начальным радиальным зазором, равным нулю, не выпускаются. Дело в том, что если в подшипнике вследствие тех или иных причин (см. выше) образуется натяг, это приводит к еще бОльшему тепловыделению и как следствие, нагреву и еще бОльшему натягу. Если подшипник и не заклинит, то повышенный износ обеспечен. Вплоть до разрушения или заклинивания.
Подшипникам, изготовленным с радиальным зазором, соответствующим нормальной группе, дополнительно не обозначаются ни по ГОСТ ни по ISO.
В ГОСТ 520-2002 предусматриваются следующие группы: 6, нормальный, 7,8,9
В ISO — C1, C2, CN, C3, C4, C5.
Имеют следующие соответствия*:
нет ( C1 ) — уменьшенный зазор (меньше чем С2)
6гр ( С2 ) — зазор подшипника меньше нормального
не обозначается/нормальная гр. ( СN**/не обозначается) – нормальный зазор
нет ( CM*** ) — зазор подшипников для электродвигателей (бОльше нормального, но меньше чем С3)
7гр ( С3 ) – зазор подшипника больше нормального
8гр ( С4 ) — зазор в подшипнике больше чем С3
9гр ( С5 ) — зазор в подшипнике больше чем С4
По стандарту ISO, если в обозначении подшипника ничего не указано – зазор подшипника нормальный.
*) группы зазоров по ГОСТ разнятся для разных типов подшипников, тут приведено соответствие для радиальных. Для других можно ознакомиться тут: aprom.by/cgi-bin/article.pl?words=zazor
**) используется только в комбинации с буквами, обозначающими уменьшенное или смещенное поле зазора
***) в ISO такого нет, это обозначение де-факто.
Теперь ТОЧНОСТЬ
Точность изготовления подшипников влияет на очень многие параметры работы:
— скорость вращения,
— вибрации,
— срок службы.
С повышением класса точности возрастают точностные требования ко всем элементам подшипников как внутренним, обеспечивающим точность вращения и радиальные зазоры между телами качения и дорожками колец, так и внешним, обеспечивающим посадку колец в изделии.
К примеру, класс точности влияет на потери на трение при вращении: чем точнее изготовлен подшипник, тем меньше трение тел качения, сепаратора и обойм, а значит меньше тепловыделение и выше скорость вращения.
Предельная частота вращения подшипников, приведенная в справочниках соответствует классу точности 0.
Класс точности 5 позволяет повысить скорость шариковых радиальных и радиально-упорных подшипников, а также радиальных роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами в 1,5 раза, класс 4 — в 2 раза.
Соответствие: старое / ГОСТ 520-2002 / ISO-492 / ABEC
Н / 0 или не пишется / P0 / ABEC1 — Нормальный
П / 6 / P6 / ABEC3 — Повышенный
ВП / нет / нет/ нет — Особо повышенный промежуточный
В / 5 / P5 / ABEC5 — Высокий
АВ / нет / нет / нет — Особо высокий промежуточный
А / 4 / P4 / ABEC7 — Прецизионный
СА / Т / нет / нет — Особо прецизионный
С / 2 / P2 / ABEC9 — Сверхпрецизионный
Конкретные величины можно посмотреть здесь: docs.cntd.ru/document/1200086914
Фирма SKF комбинирует обозначение точности и зазора, например:
P6 Точность размеров и вращения соответствует классу 6 по стандарту ISO.
P63 P6 + C3 (точность + зазор)
P62 P6 + C2 (точность + зазор)
…
полный текст здесь: aprom.by/cgi-bin/article.pl?words=class
Теперь расшифровка обозначений подшипников:
Пример, 75-313ЕШ2:
7 — радиальный зазор по 7-му ряду ( С3 ),
класс точности 5 (В / 5 / P5 / ABEC5 — Высокий)
313 — обозначение стандартного шарикового подшипника с внутренним диаметром d=65 мм.
E- текстолитовый сепаратор,
Ш2 — требования по уровню вибрации.
Номер группы зазоров может стоять отдельно от обозначения, например, на торце кольца со стороны, противоположной нанесенному обозначению.
С-236207е — сверхпрецизионный подшипник
2М5-1000905
2 — ужесточенная группа момента трения — 2 ряд ( aprom.by/cgi-bin/article.pl?words=trenie )
М-радиальный зазор по нормальной группе
5-класс точности подшипника (В / 5 / P5 / ABEC5 — Высокий)
1000905 — основное условное обозначение подшипника
624-1080097
6 — особо ужесточенная группа момента трения — 6 ряд
2 — радиальный зазор по второй группе (2я группа присутствует для шариковых подшипников с коническим отверстием, двухрядных, роликовых, игольчатых, …)
4 — класс точности подшипника ( А / 4 / P4 / ABEC7 — Прецизионный )
1080097 — основное условное обозначение подшипника
Приведу цитату для роллеров:
«В любом спортивном магазине – в отделе зачастей для роликов или скейтов продаются подшипники 608 трех классов — АВЕС 3, АВЕС 5 и АВЕС 7. Грамотный продавец скажет, что чем выше класс, тем выше качество и поэтому выше цена. АВЕС — система классификации шариковых подшипников, принятая в США и широко распространенная в скейтово-роллерном мире.
****) На самом деле классы АВЕС (1, 3, 5, 7, 9) определяют только допуски, то есть отклонения от основных заданных размеров.
Допуски влияют на качество, но в гораздо меньшей степени, чем, например, материалы, из которых изготовлены детали, конструкция крышек и тип смазки, или то, насколько хорошо отшлифованы дорожки, по которым катятся шарики. Не менее важно, насколько плотно подшипник садится на ось и сидит в колесе: потери в посадке приводят к потерям в скорости. Специалисты скажут, что важнее не класс, а производитель подшипников. Разницу между АВЕС 1 и АВЕС 5 можно почувствовать, если разогнаться, скажем, до 32 000 оборотов в минуту, то есть до скорости больше 500 км/ч. 🙂 «
Тепловой зазор подшипника
Тепловой зазор подшипника — это определенное расстояние, на которое перемещается кольцо подшипника относительно другого, то есть это своеобразный люфт. Его тяжело заметить невооруженным глазом, особенно в подшипниках небольших размеров. Без зазора подшипник не смог бы крутиться. Несмотря на скептическое отношение людей к слову “люфт”, во многих случаях он необходим. Перечислим, насколько он важен.
Все будет зависеть от:
Особенности теплового зазора подшипника
Во время работы продукция нагружается, из-за чего происходит нагрев самого подшипника и всех его частей. Подшипники, которые работают в условиях повышенной температуры, подвержены изменению радиального зазора, все это приводит к его уменьшению и впоследствии происходит заклинивание.Это опасно, потому что происходит прокручивание подшипника в посадочных местах и все это приводит к износу. В таких случаях чаще всего применяют подшипники с увеличенным зазором (C3). Поэтому важно уделять внимание тепловому зазору. Подшипник, у которого радиальный зазор увеличен, чаще всего устанавливают в двигатель, печи, редукторах и т.д.
Могут возникнуть проблемы с правильным преднатягом подшипника. Это чревато перегревами, шумами и вибрациями. Для нормальной и стабильной работы на шариковых подшипниках обязательно должна быть какая-то нагрузка. Без нагрузки в скором времени произойдет вибрация. Поэтому к подбору изделия следует относится скрупулезно, важно учитывать размеры предыдущего зазора. Не лишним будет узнать его температуру, нагрузки и количество оборотов. Необходимо разобрать все виды продукции, чтобы узнать их отличия и рассчитать возможность успешной установки нужного изделия.
Что означает С3 на подшипнике
Существует несколько видов тепловых зазоров:
Стоит заметить, что C4 и C5 почти не встречаются в свободной продаже, они отсутствуют на складах продукции и чаще всего их делают как спец.заказ для фабрики, завода и т.д. Они применяются только в серьезных случаях.
Чаще всего дело имеют с зазором С3, который выше нормы. Тепловой зазор С3 является самым распространенным на рынке. Их применяют в случае повышенного нагрева внутреннего кольца и если подшипник работает с большими нагрузками. Чаще всего кольца монтируют с крепким натягом. При этом г абаритность подшипника не сочетается с его геометрическими размерами. Этот критерий зависит от его ширины и диаметра.
Нет никаких проблем, если вы устанавливаете подшипник 6000-2RS-C3 и вам нужно его ставить на место, где раньше был 6000-2RS-CN. А вот в случае установки зазора, у которого внутренний диаметр больше, чем у предыдущего, новый подшипник в ближайшее время испортится и перестанет работать. Чаще всего подшипник будет использоваться при больших оборотах, поэтому ему отлично подойдет C3. Большие обороты это чересчур интенсивные работы двигателя, которая является отклонением от нормы.
Исходя из вышесказанного, можно сказать, что вероятность успешного выбора зазора подшипника есть. Если после демонтажа ваша продукция показывала удовлетворительные результаты, то смысла менять подшипник с другими габаритами нет. Если у вас отсутствует информация о своем тепловом зазоре подшипника, то все то, что написано выше, может быть полезным для вас. Для исключения различных неприятных последствий, советуем выбирать изделия известных и достойных производителей, которые зарекомендовали себя на данном рынке. Только в таком случае вы поменяете подшипник с максимальным результатом.