Что такое радиальный и осевой зазор подшипника и почему он важен

При выборе подшипника обычно обращают внимание на размеры, тип конструкции и производителя. При этом часто забывают еще об одном важном параметре — внутреннем зазоре. От него зависит поведение подшипника при работе, уровень нагрева, распределение нагрузки и срок службы детали.

Что представляет собой зазор, чем отличаются радиальный и осевой зазор и когда нужен увеличенный зазор C3 — разберем ниже.

Что такое внутренний зазор подшипника

Внутренний зазор — это величина свободного перемещения одного кольца относительно другого, когда подшипник находится в ненагруженном состоянии.

Между дорожками качения и шариками или роликами должен оставаться определенный рабочий зазор. Он необходим для того, чтобы подшипник мог нормально работать после установки и нагрева.

Важно учитывать, что зазор измеряется до установки подшипника. После посадки на вал и в корпус его величина может измениться из-за деформации колец и натяга. При нагреве рабочего узла зазор также уменьшается.

Виды внутреннего зазора

Основными видами являются радиальный и осевой зазоры.

Радиальный зазор

Радиальный зазор — это возможность перемещения одного кольца относительно другого в направлении, перпендикулярном оси вращения.

Если зафиксировать одно кольцо, второе можно немного перемещать вверх-вниз или в стороны. Именно величина такого перемещения и характеризует радиальный внутренний зазор.

Осевой зазор

Осевой зазор — это возможность перемещения одного кольца относительно другого вдоль оси вращения.

Такой параметр особенно важен для радиально-упорных и конических роликовых подшипников, где осевое положение деталей влияет на правильность работы узла.

Какие бывают группы радиального зазора

Для обозначения внутренних зазоров используются специальные группы.

• C1 — зазор меньше, чем у нормальной группы.
• C2 — зазор меньше нормального, но больше C1.
• CN или нормальный зазор — стандартная группа, которая подходит для большого количества обычных условий эксплуатации.
• C3 — зазор больше нормального.
• C4 — зазор больше C3.
• C5 — еще более увеличенный зазор.

Подшипники с увеличенным зазором C3 часто применяют в электродвигателях и других узлах, где внутреннее кольцо может значительно нагреваться вместе с валом.

При этом нельзя считать, что C3 всегда лучше обычного зазора. Выбор зависит от конкретной посадки, температуры, нагрузки и условий работы.

Почему внутренний зазор так важен

Главная задача правильного выбора зазора — обеспечить нормальную работу подшипника после его установки и выхода на рабочую температуру.

Компенсация температурного расширения

Во время работы вал и подшипник нагреваются. Если внутреннее кольцо нагревается сильнее наружного, оно расширяется, а рабочий зазор уменьшается.

Если исходный зазор выбран неправильно и становится слишком маленьким, увеличивается трение, растет температура и повышается риск повреждения подшипника.

Поэтому для некоторых узлов требуется подшипник с увеличенным внутренним зазором.

Распределение нагрузки

Величина внутреннего зазора влияет на распределение нагрузки между телами качения. Слишком большой или слишком маленький зазор может привести к неблагоприятному распределению нагрузки и повышению контактных напряжений.

Поэтому нельзя выбирать C3 только потому, что такой подшипник считается более подходящим для тяжелых условий. Иногда нормальная группа зазора является правильным вариантом.

Влияние посадки

После установки на вал внутренний зазор может уменьшиться. То же самое происходит при установке наружного кольца в корпус.

Чем больше натяг посадки, тем сильнее может измениться исходный зазор. Именно поэтому при подборе подшипника учитывают не только температуру и нагрузку, но и посадки вала и корпуса.

Что произойдет при неправильном выборе зазора

Если зазор слишком маленький, после установки и нагрева он может практически исчезнуть. Это приводит к увеличению трения, перегреву и ускоренному износу.

При слишком большом зазоре возрастает вероятность повышенной вибрации и шума. Кроме того, нагрузка может распределяться менее благоприятно, что ускоряет износ рабочих поверхностей.

Поэтому нельзя руководствоваться принципом «чем больше зазор, тем лучше». Для каждого узла требуется подходящая группа зазора.

Когда используют C3

C3 часто встречается в электродвигателях, генераторах, насосах и другом оборудовании, где подшипник работает при повышенной температуре или установлен с определенным натягом.

Однако даже для электродвигателя нельзя автоматически выбирать C3 без учета конструкции конкретного узла. Производитель оборудования обычно указывает рекомендуемое исполнение подшипника.

Как правильно выбрать внутренний зазор

При выборе необходимо учитывать несколько факторов:

1 рабочую температуру;
2 скорость вращения;
3 нагрузку;
4 посадку внутреннего и наружного колец;
5 материал и размеры вала и корпуса;
6 особенности конструкции оборудования.

Если производитель механизма указывает конкретную группу зазора, лучше придерживаться этой рекомендации.

Краткая памятка

• C1 и C2 — уменьшенный зазор.
• CN — нормальный зазор.
• C3 — увеличенный зазор.
• C4 и C5 — еще более увеличенный зазор.
• C3 не является универсальной заменой обычному подшипнику. Неправильно выбранный зазор может привести как к перегреву при слишком маленьком значении, так и к повышенному шуму и вибрации при слишком большом.

Внутренний зазор — важная характеристика подшипника, которую нельзя выбирать только по принципу «больше — лучше». При работе узла зазор меняется из-за посадки, нагрузки и нагрева, поэтому его необходимо подбирать с учетом реальных условий эксплуатации.

Для большинства стандартных механизмов подходит нормальная группа зазора, а C3 и другие увеличенные группы применяются тогда, когда этого требуют температура, посадка или конструкция оборудования.