Всё о подшипниках: типы, классификация, обозначения и выбор для насосного оборудования

Подшипник – это элемент конструкции, который помогает удерживать вал, ось или другую деталь в нужном положении. Он не только фиксирует компонент, но и обеспечивает его свободное вращение, качание или прямолинейное движение (в случае линейных подшипников). При этом подшипник минимизирует сопротивление и принимает на себя нагрузку, распределяя её дальше по системе.

Подшипники качения — используют тела качения (шары, ролики) для минимизации трения между движущимися частями. Наиболее распространены благодаря своей простоте, универсальности и высокой нагрузочной способности

Подшипники скольжения — работают за счет скольжения одной поверхности по другой, обычно с применением смазки. Используются там, где важна бесшумность и устойчивость к высоким температурам

Гидростатические подшипники — смазка подается под давлением, создавая устойчивый слой между поверхностями. Подходят для высоконагруженных и высокоточных систем

Гидродинамические подшипники — эффект разделения поверхностей возникает за счет движения самой смазки. Эффективны при высоких скоростях вращения

Газостатические подшипники — аналогичны гидростатическим, но вместо жидкости используется сжатый газ. Идеальны для сверхточной и чистой среды

Газодинамические подшипники — формируют подушку за счёт движения газа, применяются в высокоскоростных и безмасляных системах

Магнитные подшипники — обеспечивают бесконтактную поддержку вала с помощью электромагнитов. Имеют минимальное трение и максимальную точность, особенно актуальны в современных турбомашинах и вакуумных установках

Классификация подшипников — это не просто теория из учебников по машиностроению. Это практический инструмент, который помогает инженерам, конструкторам и техническим специалистам принимать верные решения при проектировании, выборе и обслуживании насосного оборудования.

На первый взгляд, маркировка подшипника — это просто набор цифр и букв. Но на деле — это целая система, в которой зашифрована техническая суть изделия: его конструкция, размеры, тип нагрузки, допуски и даже особенности исполнения. И вот почему понимание типового обозначения подшипников действительно важно:

Обозначение модели подшипника

Модель подшипника	Обозначение типа	Типоразмер (ряд ширин)	Типоразмер (ряд диаметров)	Тип подшипника
60; 62; 63	6	(1); (0); (0)	0; 2; 3	шарикоподшипники с глубокими дорожками
70; 72; 73	7	(1); (0); (0)		радиально-упорные шарикоподшипники
NU10; NU2; NU22; NU3; NU23; NU4	NU	1; (0); 2; (0); 2; (0)	0; 2; 2; 3; 3; 4	роликоподшипники

Номер диаметра расточенного отверстия

Номер диаметра расточенного отверстия	Диаметра расточенного отверстия d мм	Комментарий
04; 05; 06; ... 88; 92; 96	20; 25; 3; ... 440; 460; 480	Номер диаметра расточенного отверстия представляет собой двузначное число, полученное делением диаметра расточенного отверстия на 5. Чтобы получить величину диаметра расточенного отверстия в мм, двузначный код нужно умножить на 5. Пример: 7305 => 05 × 5 = 25 Диаметр расточенного отверстия под подшипник = 25

Код угла контакта

Код	Номинальный угол контакта	Комментарий
A B C	30° 40° 15°	радиально-упорные шарикоподшипники

Подобная маркировка часто встречается на электродвигателях Grundfos, которые комплектуются высококачественными подшипниками от ведущих мировых производителей, включая:

SKF

NSK

NTN

FAG (INA)

Такая комплектация гарантирует надежную и долговечную работу оборудования, особенно в условиях интенсивной эксплуатации и высоких нагрузок. Использование подшипников от проверенных брендов обеспечивает минимальное трение, устойчивость к перегреву и износу, а также стабильную работу электродвигателя на протяжении всего срока службы.

В конструкции подшипников качения одно из колец — внешнее или внутреннее — всегда остаётся подвижным, даже если второе зафиксировано. При этом зазор между элементами подшипника определяет допустимое смещение кольца. Существует два типа таких зазоров: радиальный и осевой внутренние зазоры.

Радиальный зазор — это допустимое смещение кольца в поперечном направлении, тогда как осевой зазор указывает на возможное перемещение вдоль оси. Обычно осевой зазор в 6–10 раз превышает радиальный.

5 классов радиальных внутренних зазоров: C2, CN, C3, C4, C5

Стандартный зазор не имеет маркировки и идет по умолчанию. Зазор C2 считается минимально допустимым, а C5 — максимальным для конкретного внутреннего диаметра подшипника. Радиальный внутренний зазор представляет собой расстояние между верхней точкой шарика и внутренней поверхностью наружного кольца.

Подшипники с зазором C3 чаще ставят в электродвигатели переменного тока — там важно, чтобы посадка была плотной, и при нагреве не происходило заклинивания. А вот зазор C4 нередко встречается в насосных двигателях, особенно на стороне привода (DE-подшипник). Такие подшипники лучше справляются с осевыми нагрузками, чем C3, и за счет этого у них дольше срок службы в условиях, где основная нагрузка идёт вдоль оси. Поэтому C4 активно применяют, например, в компактных многоступенчатых насосах.

Типы подшипников и рекомендованный зазор

Типы насосов	Осевые нагрузки	Типы подшипников и рекомендованный зазор: сторона привода	Типы подшипников и рекомендованный зазор: сторона без привода
CR (макс. 3 кВт), низконапорные TP	От умеренных до значительных усилий. Нагрузка «вытягивает» вал из электродвигателя	Зафиксированный шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C4)	Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C3)
CR от 4 кВт и больше	Сильное тяговое усилие. Нагрузка «вытягивает» вал из электродвигателя	Зафиксированный радиально-упорный подшипник	Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C3)
NB, CV (высоконапорные TP)	Умеренные усилия. Нагрузка «вытягивает» вал из электродвигателя	Зафиксированный шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C3)	Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C3)
NK, CPH	Малые усилия (упругая муфта)	Зафиксированный шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C3)	Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C3)
CR SF	Нагрузка «вдавливает» вал в электродвигатель	Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения (C4)	Зафиксированный радиально-упорный подшипник

Насосы высокого давления составляют часть широкого ряда изделий компании Grundfos. Разница между насосом высокого давления и насосом с обычным давлением заключается в том, что комплект камер в насосе высокого давления перевёрнут, что обеспечивает защиту торцевого уплотнения вала от действия давления. Под действием гидравлических осевых нагрузок насос высокого давления не вырывает вал из электродвигателя, а вталкивает его в электродвигатель.

В отличие от стандартных насосов блок подшипников перевёрнут, чтобы воспринимать давление от насоса. Подшипник на стороне без привода (NDE) устанавливается как зафиксированный радиально-упорный подшипник, который воспринимает давление, а подшипник на стороне привода (DE) устанавливается как плавающий шарикоподшипник с глубокими дорожками качения.

Преднатяг в подшипниковом узле обеспечивается с помощью пружинной шайбы, которую устанавливают напротив неподвижной опоры. В роли фиксированного подшипника может выступать как шарикоподшипник с глубокими дорожками качения, так и радиально-упорный подшипник.

Уплотнения для шарикоподшипника – это не просто запчасти, он играют ключевую роль в защите от загрязнений и удержании смазки внутри подшипника. Именно уплотнение обеспечивает стабильную и долговечную работу подшипника в самых разных условиях эксплуатации — от бытовых приборов до промышленного оборудования.

Без надёжного уплотнения внутрь корпуса легко могут попасть пыль, влага, абразивные частицы или химически агрессивные среды. Всё это способно быстро разрушить дорожки качения, повредить шарики и вывести из строя весь узел. Но не только защита «снаружи» важна — уплотнение удерживает смазку внутри, предотвращая её утечку и обеспечивая стабильное трение и охлаждение.

Уплотнение может быть как из антифрикционного металла, так и из обычного эластомера.

Рассмотрим основные виды уплотнений

Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения с металлическими защитными шайбами (тип ZZ) - рис.1

Шарикоподшипник с глубокими дорожками качения с резиновыми манжетами - рис.2

Щелевое уплотнение - рис.4

Лабиринтное уплотнение - рис.4

Установка подшипника с упругой металлической уплотнительной шайбой - рис.5

Установка подшипника с упругим металлическим уплотнением - рис.6

Осевое манжетное уплотнение - рис.7

Радиальное манжетное уплотнение - рис.8

Изолированные подшипники — это подшипники, конструкция которых предотвращает прохождение электрического тока через тело подшипника. Они широко применяются в электродвигателях, где существует риск возникновения блуждающих токов, способных повредить дорожки качения и шарики.

Применяются в двигателях >45 кВт, при работе с ЧП

Подшипники электродвигателя, как правило, нагреваются сильнее остальных. Причина в том, что они испытывают сразу две тепловые нагрузки: трение при вращении и тепло, идущее от обмоток двигателя и сердечника ротора. Поэтому таким подшипникам необходима консистентная смазка с высокой термостойкостью — либо же требуется регулярно обновлять смазку вручную. Практически все производители подшипников предлагают широкий ассортимент смазочных материалов, специально разработанных для условий эксплуатации в электродвигателях.

Герметичные подшипников с несменяемой смазкой

• Chevron SRI-2 — на основе полимочевинного загустителя
• Kluberquiet BQH 72-102 — полимочевинный загуститель обеспечивает высокую термостойкость и стабильность

Открытые подшипники, требующие периодической замены смазки

• EXXON UNIREX N3 — используется литиевый загуститель
• EXXON UNIREX N2 — литиевая основа, подходит для стандартных условий эксплуатации
• Shell Alvania G3 — литиевая смазка с хорошими антифрикционными свойствами

Показатель	UNIREX N 2	UNIREX N 3	Метод испытания
NLGI-класс пластичной смазки	2	3	DIN 51818
Пенетрация перемешанной смазки, 0,1 мм	280	235	DIN ISO 2137
Эксплуатационная область температур, ℃	от -30 до +155	от -20 до +165	DIN 51825
Загуститель	литиевое комплексное мыло
Температура каплепадения, ℃	300		DIN ISO 2176
Поведение по отношению к воде	оценка 1-80 при температуре испытания		DIN 51807, часть 2
Температура испытания на SKF-машине, ℃	140	160	DIN 51806
Нагрузка при испытании в 4-шариковом аппарате, H	2400		DIN 51350, ч. 4
Метод D: диаметр шарового сегмента, мм	2,0	1,7	DIN 51350, ч. 5
Испытание на машине Тимкена, H	39	52	DIN E 51434, часть 3
FAG-тест при 1500/6000-120, N	600–1000		DIN 51821
FAG при 1500/6000-150, N	123 147	100 175
FAG при 1500/6000-160, N	65 86	60 100
Давление течения при -20 ℃, Па	1000	1400	DIN 51805
Окисление, давление через 100 ч при 100 ℃, кПа	30		DIN 51808
SKF-Emcor, степень коррозии	0 и 0		DIN 51802
Коррозия меди, степень при 140 ℃	1		DIN 51811
Содержание воды, мг/кг	< 20		DIN 51813 (мод.)
Массовая доля воды, %	0,1	< 0,1	DIN ISO 3733
Испытания с SR-NBR 28 и 34	+9 и +6	+7 и +4	DIN 53538, DIN 53521
Кинематическая вязкость при 40 ℃, мм²/с	115		DIN 51562, часть 1
Эксплуатационные свойства, обозначение	K 2 P-30 / K 3 P-20		DIN 51825 / DIN 51502

Смазки Shell Alvania серий G1, G2 и G3 — это высококачественные индустриальные составы на основе минерального масла. Они не содержат нитритов и загущены комбинированным литиево-кальциевым мылом гидроксистеариновой кислоты. В состав входит эффективный пакет присадок, улучшающий противоизносные, антиокислительные и защитные (консервационные) свойства смазки.

Показатель	G1	G2	G3
Класс по NLGI	1	2	3
Тип мыла	Гидроксистеарат лития
Тип базового масла	Минеральное	Минеральное	Минеральное
Кинематическая вязкость, мм²/с при 40°C / при 100°C (IP 71/ASTM-D445)	100.0 / 11	100.0 / 11	100.0 / 11
Пенетрация при 25°C после перемешивания, 0.1 мм (IP 50/ASTM-D217)	310–340	265–295	220–250
Температура каплепадения, °C (IP 132 / ASTM-D256-76)	180–185	180–185	180–185
Хранение	6 месяцев при 40°C — выдерживает

Как правило, объём свежей смазки указывается в инструкции по эксплуатации или на заводской табличке насоса либо электродвигателя. Если такие данные отсутствуют, ориентировочное количество консистентной смазки можно рассчитать по следующей формуле:

На данной таблице представлены показатели для среднего ресурса подшипников при эксплуатации электродвигателя с вертикальной установкой и нагрузкой 90–100% от номинальной мощности (количество часов).

Температура окружающей среды 25°C

Кол-во полюсов	Габариты двигателя (71-80)	Габариты двигателя (90-100)	Габариты двигателя (112-132)	Габариты двигателя (160-200)
2	36 000	20 000	10 000	7 000
4	45 000	40 000	20 000	14 000

Температура окружающей среды 40°C

Кол-во полюсов	Габариты двигателя (71-80)	Габариты двигателя (90-100)	Габариты двигателя (112-132)	Габариты двигателя (160-200)
2	18 000	10 000	5 000	3 500
4	36 000	20 000	10 000	7 000

Для двигателей с горизонтальной компоновкой срок службы подшипников, как правило, в 1,4 раза выше.

Вывод

Правильный выбор типа подшипника, грамотная смазка и соблюдение условий эксплуатации позволяют минимизировать износ, предотвратить аварийные остановки и сократить затраты на обслуживание. Именно подшипники принимают на себя основные осевые и радиальные нагрузки, поэтому к их подбору и техническому обслуживанию необходимо подходить с максимальной ответственностью.