Радиальный зазор подшипника — группы C2, CN, C3, C4 и как выбрать

Короткий ответ: радиальный зазор — это намеренно заложенный конструктивный параметр, расстояние, на которое внутреннее кольцо подшипника может сместиться относительно наружного без приложения нагрузки. Без него подшипник работать не может — телам качения нужно пространство для свободного перекатывания. По международной системе ISO 5753-1:2009 (и идентичному отечественному ГОСТ 24810-2013) для шариковых радиальных однорядных подшипников установлены пять групп зазора: C2 (меньше нормального), CN — нормальный (стандарт для большинства задач, на подшипнике не маркируется), C3 — увеличенный (для электродвигателей, узлов с натягом и нагревом), C4 — ещё больше (тяжёлые условия), C5 — максимальный (экстремальные температуры). Дополнительно ряд производителей выпускают подшипники с зазором C1 (меньше C2) — для прецизионных применений, и японские бренды (NSK, NTN, Koyo, NACHI) выпускают группу CM — зазор в пределах CN, но с более узкими допусками для электродвигателей. Главное правило: чем больше натяг посадки и температурный перепад между кольцами, тем больше нужна группа зазора. Самые массовые в обиходе — CN и C3.

Что такое радиальный зазор и зачем он нужен

Радиальный зазор — это суммарное расстояние, на которое внутреннее кольцо подшипника может сместиться относительно наружного в радиальном направлении (перпендикулярно оси вращения) без приложения внешней силы. Если взять новый подшипник в руки, зажать одно кольцо и пошевелить другое пальцами — то ощущение «болтанки» и есть проявление радиального зазора.

Этот зазор заложен производителем намеренно. Без него подшипник физически не работал бы:

• Тела качения (шарики или ролики) должны свободно перекатываться между кольцами без заклинивания.
• При монтаже подшипника на вал с натягом внутреннее кольцо растягивается, и часть зазора уходит. Нужен запас.
• При работе вал нагревается сильнее корпуса, внутреннее кольцо расширяется больше наружного, зазор уменьшается ещё. Нужен ещё запас.
• Нулевой зазор означал бы постоянный контакт с предварительным натягом, перегрев и мгновенное разрушение при первом же повышении температуры.

Подробный разбор того, почему «люфтящий» новый подшипник — это норма, а не брак, есть в отдельной статье «Люфт в подшипнике — это брак? Что такое радиальный зазор и почему новый подшипник люфтит».

Три величины зазора: начальный, посадочный, рабочий

Когда говорят «зазор C3» — обычно имеют в виду начальный зазор, то есть зазор в свободном подшипнике до монтажа. Но в процессе эксплуатации эта величина меняется. По ГОСТ 24810-2013 различают три состояния:

То есть подшипник с начальным зазором C3 в готовом работающем узле может иметь рабочий зазор, близкий к минимальному. Это и есть нормальная картина — большой начальный зазор намеренно выбирается посадкой и нагревом до рабочего значения, при котором подшипник работает с минимальным трением и без заклинивания.

Группы зазора по ISO 5753 и ГОСТ 24810-2013

Международный стандарт ISO 5753-1:2009 и идентичный ему отечественный ГОСТ 24810-2013 устанавливают для шарикового радиального однорядного подшипника пять основных групп зазора: C2, CN, C3, C4, C5. Дополнительно ряд производителей в собственных каталогах выпускают зазор C1 (меньше C2) для прецизионных применений, и японские бренды — группу CM внутри диапазона CN. Обозначения по ISO — это буквенно-цифровые суффиксы в конце артикула подшипника.

На практике 95% обращений в магазинах и каталогах — это группы CN, C3 и C4. C1 и C2 нужны в очень специализированных применениях, C5 — в экзотических. CM встречается на японских подшипниках для электродвигателей.

Особая группа CM — японская специализация

Группа CM — это не отдельный уровень зазора по ГОСТ или ISO, а фирменная разработка японских производителей (изначально NSK, затем NTN, Koyo, NACHI). По диапазону величин CM попадает в пределы стандартной группы CN, но с двумя важными отличиями:

• Сужённый допуск. Если по CN для подшипника с d=50 мм допустимый зазор по ISO составляет 6–23 мкм (диапазон 17 мкм), то по CM для того же подшипника — 9–17 мкм (диапазон 8 мкм). То есть CM укладывается в середину зоны CN, но «зажат» с обеих сторон.
• Дополнительный контроль шума и вибрации. Подшипники CM проходят отдельные процедуры тестирования и отбраковки на уровень шума. По данным NTN, это даёт снижение шумности до 3 dB — то есть подшипник звучит вдвое тише стандартного.

Применение — электродвигатели с требованиями к низкому шуму: вентиляция жилых и офисных зданий, лифты, бытовая техника премиум-сегмента, медицинское оборудование. Если в каталоге электродвигателя указан подшипник с CM — это значит производитель машины специально выбрал зазор с минимальным разбросом для контроля шумности узла.

В качестве замены CM можно ставить CN — он попадёт в более широкий диапазон, и шумность может быть чуть выше, но узел будет работать. В обратную сторону менять не нужно — стандартного CN достаточно для большинства задач, переплата за CM имеет смысл только там, где это требование производителя оборудования.

Маркировка зазора в обозначении подшипника

На рынке встречаются две системы обозначения групп зазора: международная ISO (она же общепринятая для всех импортных производителей — SKF, FAG, NSK, NTN, Koyo, NACHI, Timken, ZKL, URB, ART, китайские бренды) и отечественная по ГОСТ 24810. На практике 90% случаев — это ISO, потому что российские заводы в массовых артикулах сегодня тоже часто маркируют по ISO, плюс почти весь рынок подшипников в РФ — это импорт.

Система ISO (основная на рынке)

Группа зазора — это суффикс в конце артикула подшипника. Без суффикса — значит CN (нормальный), производители его не указывают:

• 6204-2RS — шарикоподшипник 6204 с уплотнениями, зазор CN. Суффикса нет — это норма для CN.
• 6204-2RS C3 — тот же подшипник, увеличенный зазор.
• 6308 C4 — шарикоподшипник 6308, зазор C4.
• 22216 C3 — сферический роликовый с увеличенным зазором.
• NU312 C4 — цилиндрический роликовый с зазором C4.
• 6206 CM — японская специальная группа для электродвигателей (NSK, NTN, Koyo, NACHI).

На самом подшипнике обозначение группы зазора наносится на торце наружного кольца или на наружной цилиндрической поверхности — рядом с основным артикулом.

Система ГОСТ 24810 (отечественные обозначения)

По ГОСТ 24810-2013 в отечественной маркировке группа зазора обозначается цифрой перед основным артикулом. Особенность: для разных типов подшипников используются разные группы — например, для шарикового радиального однорядного действуют группы 6, нормальная, 7, 8, 9, а для шарикового сферического — 2, нормальная, 3, 4, 5. Нормальная группа (как и в ISO) на подшипнике не указывается.

Примеры для самого массового случая — шарикового радиального однорядного:

• 180204 — отечественный аналог 6204-2RS, нормальная группа.
• 60-180204 — группа 6 (аналог C2 по ISO).
• 70-180204 — группа 7 (аналог C3).
• 80-180204 — группа 8 (аналог C4).
• 90-180204 — группа 9 (аналог C5).

Соответствие ГОСТ ↔ ISO для шариковых радиальных однорядных

Важно: эта таблица соответствует шариковому радиальному однорядному с цилиндрическим отверстием (тип «6204», «6308» и аналогичные). Для других конструкций — шариковых радиально-упорных, роликовых цилиндрических, сферических — в ГОСТ 24810 действуют другие числовые группы (например, для роликовых цилиндрических с невзаимозаменяемыми кольцами добавляются группы 0 и 5). Поэтому всегда сверяйтесь с таблицами стандарта для конкретного типа.

Числовые значения зазоров: пример из ГОСТ 24810-2013

Чтобы понимать порядок величин — вот реальные значения радиального зазора для шарикового радиального однорядного подшипника с цилиндрическим отверстием (например, серии 6200, 6300) по ГОСТ 24810, таблица 2:

Видно, что с ростом диаметра пропорционально растут и значения зазора. Например, у подшипника 6204 (внутренний диаметр 20 мм) зазор C3 — от 13 до 28 мкм. У подшипника 6308 (внутренний диаметр 40 мм) зазор C3 — уже от 18 до 36 мкм. Полные таблицы для всех типов подшипников и всех диаметров — в отдельной статье «Таблицы зазоров подшипников по ГОСТ 24810».

Как выбрать группу зазора под задачу

Выбор зазора определяется тремя факторами: натягом посадки, температурным перепадом между кольцами и характером нагрузки.

1. Натяг посадки

Чем плотнее подшипник садится на вал и в корпус, тем больше зазора «съедается» при монтаже. Для стандартной посадки (внутреннее кольцо с лёгким натягом, наружное — переходная) хватает CN. Для тяжёлой посадки с большим натягом нужен C3 или C4.

2. Температурный перепад между кольцами

Это главный фактор. Внутреннее кольцо греется от вала, наружное охлаждается через корпус. Чем больше разница температур, тем больше внутреннее кольцо расширяется относительно наружного, и тем меньше становится рабочий зазор.

3. Характер нагрузки

При виброударных нагрузках стандартный зазор может «съесться» под динамическими деформациями. Для таких применений берут увеличенный зазор — C3 или C4.

Сводная таблица «зазор под применение»

Особенности зазора у разных типов подшипников

Шариковые радиальные

У шариковых радиальных подшипников (серия 6000 — например, 6204, 6308) различают радиальный и осевой зазоры. Радиальный зазор стандартизирован по ГОСТ 24810, осевой связан с радиальным геометрически — у нагруженного шарикоподшипника радиальный зазор примерно равен осевому, делённому на 10. Для большинства задач выбирают CN или C3.

Роликовые цилиндрические

Цилиндрические роликовые (серии N, NU, NJ — например, NU312) имеют только радиальный зазор. Осевого зазора в классическом понимании у них нет — ролик может свободно перемещаться вдоль оси без ограничения. Для роликовых цилиндрических чаще, чем для шариковых, используют C3 и C4 — они работают в более нагруженных и горячих условиях.

Сферические роликовые

Двухрядные сферические роликовые (серии 22000, 23000 — например, 22216) имеют радиальный зазор по двум рядам тел качения. Из-за тяжёлых условий применения (металлургия, тяжёлая промышленность, длинные валы с перекосами) стандартно идут в группе C3, часто C4. Группа CN для сферических роликовых — редкость.

Конические роликовые

У конических роликовых (серия 30000 — например, 30204, 32208) ситуация принципиально другая. Они не имеют собственного радиального зазора в смысле ГОСТ 24810 — два кольца поставляются отдельно (наружное «cup» и внутреннее «cone» с роликами), и зазор формируется уже при монтаже за счёт регулировки взаимного положения колец. Это называется регулировкой осевого зазора (преднатяга) и делается при сборке узла, например при установке ступичных подшипников автомобиля. Подробнее эта тема — в отдельной статье про регулировку зазора конических подшипников.

Радиально-упорные шариковые

Радиально-упорные (серия 7000 — например, 7204) обычно работают парами «в распор» с предварительным натягом. Зазор регулируется при сборке узла подбором дистанционного кольца. Производитель в каталогах указывает требуемый осевой зазор/натяг для каждого типоразмера.

Осевой зазор и его связь с радиальным

Помимо радиального, у подшипников есть осевой зазор — расстояние, на которое внутреннее кольцо может сместиться относительно наружного вдоль оси вращения. У большинства радиальных подшипников осевой зазор — производная величина от радиального, не регулируется отдельно.

Регламентируется ГОСТом отдельно только для некоторых типов:

• Шариковые радиально-упорные двухрядные — осевой зазор стандартизирован в таблицах ГОСТ 24810.
• Шариковые четырёхконтактные — то же.
• Радиально-упорные однорядные в паре — регулируется при сборке узла.
• Конические роликовые — регулируется при сборке узла, описание у производителя машины.

Для обычных шариковых радиальных и цилиндрических роликовых выбирают группу зазора, а осевой зазор получается автоматически.

Распространённые ошибки при выборе зазора

1. Замена C3 на CN «потому что CN дешевле и есть в наличии». Если в узле тяжёлый натяг и нагрев — рабочий зазор уйдёт в ноль, подшипник заклинит и разрушится. Цена при этом у CN и C3 практически одинаковая.
2. Замена CN на C3 «потому что C3 круче». В прецизионных и низкотемпературных узлах увеличенный зазор даёт повышенный шум, вибрации, ухудшение точности.
3. Покупка по принципу «возьмём с запасом — C4 на всё». В стандартных применениях C4 будет создавать избыточную «болтанку» при работе, ускоренный износ и шум.
4. Игнорирование маркировки группы зазора. Если в каталоге машины указан подшипник с C3 — ставить нужно именно C3, не CN и не C4. Производитель машины уже рассчитал тепловой режим и натяг посадки.
5. «Пальцевый тест» как критерий качества. Подшипник C3 в руках люфтит сильнее, чем CN — это нормально, а не брак. Подробнее в статье «Люфт в подшипнике — это брак?».

Подшипники с увеличенным зазором — это не «плохие»

Распространённое заблуждение: «подшипник C3 — это с дефектом» или «увеличенный зазор означает износ». Это не так. Группа зазора — это проектное решение, а не недостаток. Производитель выпускает один и тот же типоразмер во всех группах — от C1 до C5 — и каждая группа имеет своё рабочее применение.

Цена подшипника с C3 практически такая же, как с CN — иногда дороже на 5–10%. Это не премиум-функция, а просто другая модификация для других условий работы.

Где найти точные значения зазоров

Числовые значения зазоров для каждой группы зависят от типа подшипника и его внутреннего диаметра. Например, для шарикового радиального однорядного с d=10–18 мм группа C3 — это 8–23 мкм, а для d=80–100 мм — уже 30–50 мкм.

Полные таблицы значений по ГОСТ 24810-2013 для всех типов и типоразмеров — в отдельной статье «Таблицы зазоров подшипников по ГОСТ 24810».

Если нужно измерить реальный зазор в подшипнике (для входного контроля или диагностики) — смотрите статью «Как измерить зазор в подшипнике: щупы, индикаторы, методы».

Подробнее о связи зазора с тепловым расширением и о том, почему C3 называют «тепловым зазором» — в статье «Тепловой зазор в подшипниках: что это и зачем нужен C3».

Где купить подшипники с нужной группой зазора

Подшипники всех групп зазора — C2, CN, C3, C4 (а под заказ и C1, C5) — в нашем каталоге pocenter.ru. Шариковые радиальные, роликовые цилиндрические, сферические, конические, радиально-упорные — с указанием группы зазора в карточке товара. Поможем подобрать нужную группу под конкретное применение: по чертежу узла, по каталогу машины, по условиям эксплуатации (нагрузка, температурный режим, тип посадки).

Краткие ответы на частые вопросы