Сферические роликовые подшипники FBJ серий 22200, 22300, 23000: цилиндрическое и коническое отверстие, нагрузки и монтаж

Сферические роликовые подшипники FBJ рассчитаны на очень большие радиальные нагрузки и допускают перекос вала. В каталоге FBJ это двухрядные подшипники серий 21000–24100 и упорные серии 29300 и 29400. Статья помогает инженеру и закупщику разобраться, чем различаются серии 22200, 22300 и 23000, как читать обозначение вроде 22210 и что выбирать: цилиндрическое или коническое отверстие. Все цифры взяты из каталога FBJ.

Что такое сферические роликовые подшипники FBJ и где их применяют

По описанию каталога, двухрядные сферические роликовые подшипники выдерживают очень большие радиальные нагрузки и допускают перекос вала. Для узлов, где вал и корпус не удаётся выставить идеально, допустимый перекос — главный довод в пользу этого типа.

В каталоге группа «Сферические роликовые подшипники» делится на три смысловые части:

• двухрядные радиальные серии 21000, 22200, 22300, 23000, 23100, 23200~23300, 23900, 24000 и 24100: раздел каталога содержит исполнения с цилиндрическим и коническим (К) отверстием;
• упорная серия 29300: 8 типоразмеров, диаметр отверстия d от 85 до 150 мм;
• упорная серия 29400: 13 типоразмеров, d от 60 до 150 мм.

Упорные сферические роликовые подшипники, по данным каталога, воспринимают большие осевые нагрузки и тоже допускают перекос. Дальше речь пойдёт о радиальных сериях, прежде всего 22200, 22300 и 23000.

Серии 22200, 22300 и 23000: чем они отличаются

В каталоге FBJ диапазоны трёх серий такие:

Практический вывод из таблицы: у серии 22300 при том же диаметре отверстия больше наружный диаметр и ширина, чем у 22200, а грузоподъёмность выше (подробно в следующем разделе). Серия 23000 начинается с отверстия 110 мм.

Сравнение 22210, 22310 и 23022 по данным каталога

Чтобы увидеть разницу на конкретных размерах, сравним три подшипника. 22210 и 22310 имеют одинаковый диаметр отверстия 50 мм, но принадлежат разным сериям. 23022 — типоразмер серии 23000 с отверстием 110 мм.

Что видно из таблицы:

• при одинаковом отверстии 50 мм подшипник 22310 имеет динамическую грузоподъёмность 181 кН против 83.1 кН у 22210, но предельная частота вращения у него ниже: 3200 против 4500 об/мин на пластичной смазке;
• у 23022 отношение статической грузоподъёмности к динамической заметно выше, чем у двух других: 489 к 304 кН, тогда как у 22210 это 97.8 к 83.1 кН;
• масса растёт вместе с размером: от 0.692 кг у 22210 до 3.96 кг у 23022.

Предельная частота вращения указана в каталоге отдельно для пластичной смазки и для масла. Как поясняет справочный раздел, эти значения не означают, что любая нагрузка допустима на максимальной скорости: ограничивающий фактор — температура, зависящая от трения и отвода тепла.

Как читать обозначение: 22210, суффикс К и сепараторы

Если вы ищете 22210 подшипник, в каталоге это типоразмер серии 22200: основной номер 22210 означает отверстие d = 50 мм, наружный диаметр D = 90 мм, ширина t = 23 мм. Исполнение с коническим отверстием получает суффикс. Что говорит каталог о суффиксах для этой группы:

В примечании к таблицам серий отдельно сказано, что к основному обозначению добавляются суффиксы CC, CA, MB для соответствующей конструкции сепаратора. Подшипник с коническим отверстием K записывается, например, как 22210 K; конструкцию сепаратора и группу радиального зазора стоит указывать в запросе явно.

Цилиндрическое или коническое отверстие: что выбрать

Выбор определяется способом посадки на вал.

Цилиндрическое отверстие. Подшипник садится на вал с натягом, который задаётся допуском на посадочное место. Это удобно, когда вал обработан под точную посадку и узел не требуется часто разбирать. Каталог описывает типовой порядок: первым ставится кольцо с тугой посадкой, небольшие подшипники можно насаживать лёгкими ударами через втулку из более мягкого материала, прикладывая усилие только к монтируемому кольцу.

Коническое отверстие. Внутреннее кольцо подшипника с коническим отверстием всегда монтируется с натягом, но натяг здесь задаётся не допусками на вал, а величиной перемещения кольца по конической поверхности: посадочной шейки вала, закрепительной или стяжной втулки. Для цилиндрического вала это означает, что подшипник с коническим отверстием K крепится через втулку. Если на валу есть коническая шейка, подшипник ставят прямо на неё.

Итог: у цилиндрического отверстия посадку задаёт допуск вала, у конического — осевое положение кольца на конусе. Допуски на посадочные места приведены в справочном разделе каталога.

Сферические подшипники на закрепительной втулке

Коническое отверстие и закрепительная втулка работают как пара. В каталоге FBJ закрепительные втулки собраны в группе «Закрепительные втулки»: серии H, HE, HS и HA, а также стопорные гайки AN, ANL и стопорные кольца AW, AWL. Втулки представлены рядами H200, H300, H2300, H3000, H3100 и H3200; в таблицах приведены диаметр вала d1, длина L, диаметр D3, размер C и масса, например у серии H300. Какая втулка подходит к какому подшипнику, зависит от диаметра вала и размеров втулки, поэтому в запросе указывайте обозначения и подшипника, и втулки.

Порядок монтажа на закрепительную втулку по справочному разделу каталога:

• перед установкой отверстие подшипника и втулки промывают, а затем можно нанести тонкий слой смазки: она облегчит посадку и выдавится в работе;
• подшипники небольшого и среднего размера монтируются на посадочную поверхность втулки с помощью стопорной гайки, гайка фиксируется стопорными шайбами;
• подшипники с отверстием до 70 мм при стандартной посадке рекомендуется устанавливать молотком и монтажной втулкой; свыше 100 мм каталог рекомендует гидравлические методы вместе с осевым смещением втулки;
• для крупногабаритных подшипников (отверстие более 300 мм) наиболее рациональным методом названы гидравлические способы: масло подаётся насосом через каналы и проточки в зону контакта кольца и вала.

Радиальный зазор при монтаже на конус

Посадка подшипника с коническим отверстием контролируется уменьшением радиального зазора. Из таблицы справочного раздела:

• для отверстия подшипника свыше 40 до 50 мм (например, 22210 K) радиальный зазор уменьшается на 0.025–0.03 мм, а минимально допустимый остаточный зазор после монтажа для нормальной группы составляет 0.020 мм;
• для отверстия свыше 100 до 120 мм (например, 23022 K) уменьшение составляет 0.050–0.07 мм, остаточный зазор нормальной группы 0.050 мм.

Для сферического подшипника каталог отдельно напоминает: радиальный зазор можно измерить набором щупов сразу в обоих рядах роликов. При повторной установке ранее снятого подшипника недостаточно вернуть гайку в прежнее положение: после длительной работы посадка ослабевает из-за износа резьбы и сглаживания посадочного места, и осевое смещение занимает больше времени.

Нагрузки и ресурс: как использовать Cr и C0r

Динамическая грузоподъёмность Cr нужна для расчёта номинальной долговечности. Каталог приводит формулу L10 = (Cr / P)^p в миллионах оборотов, где P — эквивалентная динамическая нагрузка, а показатель p для роликовых подшипников равен 10/3. В часах: L10h = 1 000 000 / (60n) · (Cr / P)^p, где n — частота вращения в об/мин. Статическая грузоподъёмность C0r используется для неподвижных или очень медленно вращающихся подшипников: в этом случае долговечность по усталости не определяет выбор, важна остаточная деформация.

Расчётный пример с оговоркой: он иллюстрирует формулу и не заменяет проектный расчёт. Исходные условия: чисто радиальная эквивалентная нагрузка P = 20 кН, частота вращения n = 500 об/мин, надёжность 90 % (коэффициенты a1, a2 и a3 приняты равными 1).

• 22210, Cr = 83.1 кН: L10 = (83.1 / 20)^(10/3) ≈ 115 млн оборотов, L10h ≈ 3800 ч;
• 22310, Cr = 181 кН: L10 = (181 / 20)^(10/3) ≈ 1545 млн оборотов, L10h ≈ 51 500 ч.

При одинаковом диаметре отверстия 50 мм переход от серии 22200 к 22300 даёт в этом примере примерно в 13 раз больший расчётный ресурс. Реальные эквивалентная нагрузка, температура, смазка и вибрации определяются условиями узла; для их учёта в каталоге есть справочный раздел «Расчёт долговечности подшипника» с коэффициентами, например коэффициентом нагрузки k6.

Что учесть перед запросом

• Укажите полное обозначение: серия, размер, суффикс K для конического отверстия, конструкцию сепаратора и группу радиального зазора, если они важны для узла.
• Для конического исполнения уточните способ посадки: закрепительная втулка (с обозначением серии H и размера), стяжная втулка или коническая шейка вала.
• Сравните предельную частоту вращения для вашей смазки: значения для пластичной смазки и масла различаются, например 4500 и 6000 об/мин у 22210.
• Для упорных узлов используйте упорные серии 29300 и 29400: по данным каталога, они воспринимают большие осевые нагрузки и допускают перекос.
• Допуски и посадки смотрите в разделе «Справочник», а при выборе серии под ваши размеры используйте подбор.

Для запроса стоимости направьте запрос на почту zapros@masterfire.ru. Контактные данные есть на странице «Контакты».