Тепловой зазор в подшипниках — что это и как выбрать
Короткий ответ: «тепловой зазор» в обиходе у механиков, продавцов и ремонтников — это народное название увеличенного радиального зазора, группы C3 по международной системе ISO 5753 (или группы 7 по отечественному ГОСТ 24810). Подшипник с тепловым зазором — это подшипник с маркировкой C3 в конце артикула, например 6308 C3 или 6308/C3. Такие подшипники массово ставят в электродвигатели, насосы, вентиляторы, редукторы — везде где есть нагрев в работе. C3 «больше нормального» на 30–50% и подобран с запасом, чтобы при разогреве остался положительный рабочий зазор. Ниже — таблица значений теплового зазора для самых популярных подшипников, маркировка у SKF/FAG/NSK/российских производителей, правила выбора и физика процесса.
Тепловой зазор для популярных подшипников — числовые значения
Если просто нужно числовое значение теплового зазора (C3) для конкретного подшипника — вот таблица для самых ходовых артикулов. Все значения в микрометрах (мкм). Для сравнения приведены также CN (нормальный) и C4 (ещё больше).
Шариковые радиальные подшипники (серии 6000, 6200, 6300)
| Подшипник | d, мм | CN (норм.), мкм | C3 (тепловой), мкм | C4, мкм |
|---|---|---|---|---|
| 6202, 6302 | 15 | 3–18 | 11–25 | 18–33 |
| 6203, 6303 | 17 | 3–18 | 11–25 | 18–33 |
| 6204, 6304 | 20 | 5–20 | 13–28 | 20–36 |
| 6205, 6305 | 25 | 5–20 | 13–28 | 23–41 |
| 6206, 6306 | 30 | 5–20 | 13–28 | 23–41 |
| 6207, 6307 | 35 | 6–20 | 15–33 | 28–46 |
| 6208, 6308 | 40 | 6–20 | 15–33 | 28–46 |
| 6209, 6309 | 45 | 6–23 | 18–36 | 30–51 |
| 6210, 6310 | 50 | 6–23 | 18–36 | 30–51 |
| 6212, 6312 | 60 | 8–28 | 23–43 | 38–61 |
| 6213, 6313 | 65 | 8–28 | 23–43 | 38–61 |
| 6215, 6315 | 75 | 10–30 | 25–51 | 46–71 |
| 6216, 6316 | 80 | 10–30 | 25–51 | 46–71 |
| 6218, 6318 | 90 | 12–36 | 30–58 | 53–84 |
| 6220, 6320 | 100 | 12–36 | 30–58 | 53–84 |
Сферические роликоподшипники (серии 22200, 22300)
Применяются в редукторах, тяжёлых конвейерах, насосах большой мощности.
| Подшипник | d, мм | CN, мкм | C3 (тепловой), мкм | C4, мкм |
|---|---|---|---|---|
| 22206, 22306 | 30 | 25–40 | 40–55 | 55–75 |
| 22208, 22308 | 40 | 30–45 | 45–60 | 60–80 |
| 22210, 22310 | 50 | 35–55 | 55–75 | 75–100 |
| 22212, 22312 | 60 | 40–65 | 65–90 | 90–120 |
| 22216, 22316 | 80 | 50–80 | 80–110 | 110–145 |
| 22220, 22320 | 100 | 60–100 | 100–135 | 135–180 |
Цилиндрические роликоподшипники (серии NU, NJ)
Применяются как плавающие опоры в редукторах, в шпинделях, валах с большим осевым ходом.
| Подшипник | d, мм | CN, мкм | C3 (тепловой), мкм | C4, мкм |
|---|---|---|---|---|
| NU205, NJ205 | 25 | 25–35 | 40–50 | 50–60 |
| NU207, NJ207 | 35 | 25–40 | 45–55 | 55–70 |
| NU208, NJ208 | 40 | 30–45 | 50–65 | 65–80 |
| NU210, NJ210 | 50 | 35–50 | 55–75 | 75–90 |
| NU212, NJ212 | 60 | 35–50 | 55–75 | 75–90 |
| NU308, NJ308 | 40 | 30–45 | 50–65 | 65–80 |
| NU310, NJ310 | 50 | 35–50 | 55–75 | 75–90 |
| NU312, NJ312 | 60 | 35–50 | 55–75 | 75–90 |
| NU316, NJ316 | 80 | 40–60 | 70–90 | 90–110 |
| NU320, NJ320 | 100 | 45–70 | 80–105 | 105–125 |
Почему C3 называют «тепловым» зазором
Когда подшипник стоит на складе, между телами качения и дорожками есть начальный зазор — то значение, которое замаркировано на нём по группе (CN, C3, C4) и приведено в таблицах ISO 5753 / ГОСТ 24810.
Как только подшипник установлен в узел и узел запущен, происходят три события, которые уменьшают начальный зазор:
- Натяг посадки на валу. Внутреннее кольцо надевается на вал с натягом, оно «раздаётся» — увеличивается в диаметре. Часть зазора съедается. Потеря — обычно 5–15 мкм.
- Тепловое расширение внутреннего кольца. При работе внутреннее кольцо (на горячем валу ротора, шестерни и т.д.) нагревается сильнее наружного (в корпусе, который охлаждается воздухом). Кольцо «распухает» сильнее наружного и съедает ещё часть зазора. Потеря — 5–15 мкм для типичного электродвигателя.
- Тепловое расширение тел качения. Шарики или ролики тоже нагреваются и расширяются, уменьшая просвет между дорожками. Эффект небольшой, но добавляет 2–5 мкм потери.
Суммарно начальный зазор уменьшается на 10–30 мкм в зависимости от размера подшипника и температурного режима. Именно поэтому для применений с нагревом берут увеличенный начальный зазор C3 — чтобы после всех потерь остался положительный рабочий зазор. Из-за прямой связи «увеличенный зазор → запас на нагрев» в обиходе закрепилось название «тепловой зазор» для группы C3.
Подробнее о том, как считается потеря зазора и какие группы для каких условий — в статье «Радиальный зазор подшипника — группы C2, CN, C3, C4 и как выбрать».
Маркировка теплового зазора у разных производителей
Тепловой зазор C3 во всём мире обозначается практически одинаково — суффиксом C3 в конце артикула. Различия только в форме записи (через пробел или дробь) и у отечественных подшипников.
| Производитель | Маркировка теплового зазора | Пример полного артикула |
|---|---|---|
| SKF (Швеция) | /C3 или C3 через пробел | 6308/C3, 22216 E/C3, NU312 ECP/C3 |
| FAG (Германия) | .C3 через точку или просто C3 | 6308.C3, 6308 C3 |
| NSK (Япония) | C3 через пробел | 6308 C3, 22216 EAE4 C3 |
| NTN (Япония) | C3 через пробел | 6308LLU C3 |
| Koyo (Япония, JTEKT) | C3 через пробел | 6308 C3, 6305NR C3 |
| NACHI (Япония) | C3 через пробел | 6308 C3 |
| ЕПК, СПЗ-4, ВПЗ (Россия, СНГ) | Префикс «70-» (группа 7 по ГОСТ) | 70-308, 7-308 — соответствует C3 |
| Современные российские, двойная маркировка | Префикс ГОСТ + суффикс ISO | 70-308 C3 |
Если в маркировке вообще нет суффикса C — это нормальный зазор (CN). На подшипнике с нормальным зазором ничего специально не пишут. По ГОСТ обозначение нормальной группы тоже не указывается — например, обычный 308 без префикса = группа «нормальная».
Соответствие маркировки тепловых групп
| ISO 5753 (SKF, FAG, NSK) | ГОСТ 24810 (отечественные) | Обиходное название |
|---|---|---|
| CN (без обозначения) | Нормальная (без префикса) | Обычный зазор |
| C3 | Группа 7 (префикс 70-) | Тепловой зазор |
| C4 | Группа 8 (префикс 80-) | Увеличенный тепловой |
| C5 | Группа 9 (префикс 90-) | Максимальный, для экстремальных температур |
Соответствие приведено для шарикового радиального однорядного. Для других типов (роликовых цилиндрических, сферических) числовые ряды по ГОСТ могут отличаться — справочник по всем типам в статье «Таблицы зазоров подшипников по ГОСТ 24810».
Когда нужен подшипник с тепловым зазором
Тепловой зазор C3 нужен в любом узле, где подшипник работает с нагревом или с натяжной посадкой. Конкретные применения:
- Электродвигатели асинхронные АИР, АИРМ, ВАСО, 5А, 4А — стандартная заводская комплектация именно с C3, для всех мощностей от 0,75 до 200 кВт.
- Насосы консольные и центробежные с длительной работой — особенно горячие (для горячей воды, масел).
- Вентиляторы промышленные, дымососы котлов — подшипники нагреваются от перекачиваемого воздуха.
- Редукторы общего назначения — цилиндрические, конические, червячные с длительной работой.
- Транспортёры и конвейеры — особенно для горячих материалов (металлургия, литейное производство, обжиг).
- Компрессоры воздушные, холодильные.
- Сельхозтехника — комбайны, тракторы, плуги (нагрев от длительной работы и узлов с натягом).
- Автомобильные опоры вентилятора, шкивы, помпы — все вращающиеся узлы под капотом с нагревом от двигателя.
- Электроинструмент — болгарки, дрели, перфораторы (короткие интенсивные нагрузки с нагревом).
Если узел не нагревается в работе и не имеет тяжёлого натяга посадки — тепловой зазор не нужен. Примеры: рулевые опоры велосипедов, ролики самокатов, шарикоподшипники в бытовых вентиляторах и кухонной технике с лёгкой нагрузкой. В таких случаях ставят обычный CN.
Можно ли заменить обычный подшипник на подшипник с тепловым зазором
Это самый частый вопрос при ремонте оборудования. Кратко:
- CN → C3 (обычный → тепловой) — можно практически всегда. Это улучшение. Подшипник с тепловым зазором лучше переносит нагрев, узел работает спокойнее. Это типичная замена в ремонте электродвигателей, насосов, вентиляторов. На неприхотливых применениях типа сельхозтехники такая замена даже считается стандартом.
- C3 → CN (тепловой → обычный) — нежелательно, если узел работает с нагревом. После прогрева зазор может уйти в ноль или в преднатяг, и подшипник быстро выйдет из строя. Особо опасно для электродвигателей и редукторов.
- C3 → C4 (тепловой → увеличенный тепловой) — можно, если узел работает с сильным нагревом или тяжёлыми вибрациями. Для бытовых применений будет избыточный шум и снижение точности.
- CN → C4 (обычный → увеличенный) — нежелательно, кроме случаев с тяжёлым нагревом. На обычном узле даст избыточный люфт.
Где замену на C3 делать нельзя: прецизионные шпиндели станков, измерительные приборы, прецизионные приводы — там нужны малые зазоры (CN или C2) для точности вращения, тепловой зазор испортит точность.
Когда вместо C3 нужен C4
Группа C4 — это «суперувеличенный» зазор, ещё больше теплового C3. Нужен когда:
- Большой суммарный нагрев. Разность температур кольцо-кольцо более 20°C — типично для тяжёлых редукторов, горячих узлов металлургии, химического оборудования.
- Тяжёлый натяг посадки. Конструктивно требуется посадка m6, n6, p6 на валу (тяжёлые нагрузки с ударами, вибрационные применения).
- Сферические роликоподшипники на закрепительной или стяжной втулке (артикулы с суффиксом K, например
22216 EK). При затяжке внутреннее кольцо раздаётся сильнее, чем при обычной посадке с натягом. - Вибромашины — виброгрохоты, виброплиты для уплотнения грунта, вибромолоты. Сильные знакопеременные нагрузки + нагрев.
- Электродвигатели большой мощности (свыше 200 кВт) с длительной работой и принудительным охлаждением — оптимально C4.
Для обычных электродвигателей до 100–200 кВт и стандартных редукторов C4 будет избыточен — даст увеличенный шум, вибрацию и снижение точности вращения. Лучше остановиться на C3.
Физика теплового зазора — для тех кому нужен расчёт
Если нужен точный инженерный расчёт, на сколько именно тепловое расширение уменьшит зазор в конкретном узле — используется упрощённая формула:
ΔGr = α × d × ΔTк
где:
- ΔGr — потеря радиального зазора от нагрева, мкм;
- α = 11,5×10⁻⁶ 1/°C — коэффициент линейного теплового расширения подшипниковой стали ШХ15;
- d — диаметр отверстия подшипника, мм;
- ΔTк — разность температур между внутренним и наружным кольцами, °C.
Эмпирическое правило: разность температур колец обычно составляет половину от разности температур вала и корпуса:
ΔTк ≈ 0,5 × (Tвал − Tкорпус)
Пример расчёта для электродвигателя АИР с подшипником 6308
Асинхронный двигатель АИР мощностью 5,5 кВт, опорный подшипник на валу ротора — 6308 (d=40 мм). Температура подшипниковой зоны вала Tвал = 65°C, корпуса Tкорпус = 40°C.
ΔTк = 0,5 × (65 − 40) = 12,5°C
ΔGr = 11,5×10⁻⁶ × 40 × 12,5 = 0,00575 мм ≈ 6 мкм
Добавим потерю от натяга посадки на валу (типовая посадка k5 для электродвигателя) — это ещё 5–8 мкм. Итого суммарная потеря зазора: 11–14 мкм.
Что остаётся после прогрева:
| Группа | Начальный зазор, мкм | Рабочий зазор после прогрева, мкм | Подходит? |
|---|---|---|---|
| CN | 6–20 | −8 ... +9 | Нет — риск нулевого зазора и преднатяга |
| C3 | 15–33 | +1 ... +22 | Да — рабочий зазор положительный, в норме |
| C4 | 28–46 | +14 ... +35 | Избыточно — большой рабочий зазор, повышенный шум |
Видно, почему в электродвигателях АИР подшипник 6308 ставят именно с тепловым зазором C3, а не с обычным CN — после прогрева остаётся рабочий зазор 1–22 мкм, что и нужно для нормальной работы.
Где купить подшипники с тепловым зазором
Подшипники с тепловым зазором C3 — в наличии для популярных артикулов в нашем каталоге pocenter.ru. Шариковые радиальные 6204, 6205, 6206, 6207, 6208, 6209, 6210, 6212, 6304, 6305, 6306, 6307, 6308, 6309, 6310, 6312 и многие другие — с маркировкой C3 для электродвигателей и насосов. Сферические роликовые 22216, 22308, 23120, 22220 — с зазором C3 и C4 для редукторов и тяжёлых применений. Цилиндрические роликовые NU/NJ — для редукторов и прокатного оборудования. Если у вас нестандартный артикул или редкая группа зазора (C2, C5, C1) — поможем подобрать или заказать. Подбираем замены оригинальным подшипникам SKF, FAG, NSK с сохранением группы зазора.
Связанные статьи
- Радиальный зазор подшипника — группы C2, CN, C3, C4 и как выбрать — основная статья о группах зазора, особенностях японской группы CM.
- Таблицы зазоров подшипников по ГОСТ 24810 — полный справочник числовых значений для всех типов подшипников.
- Зазоры подшипников SKF — таблицы по типам — специфика подшипников SKF, обозначения, серии.
- Как измерить зазор в подшипнике — щуп, индикатор, методика входного контроля.
- Люфт в подшипнике — это брак? — почему ощутимый люфт нового подшипника норма.
Краткие ответы на частые вопросы
Что такое тепловой зазор в подшипнике?
На практике «тепловой зазор» — народное название увеличенного радиального зазора, группы C3 по ISO 5753 (или группы 7 по ГОСТ 24810). Это зазор больше нормального, специально подобранный с запасом на тепловое расширение. Когда говорят «подшипник с тепловым зазором» — почти всегда имеют в виду подшипник с маркировкой C3.
Какой тепловой зазор у подшипника 6308?
Тепловой зазор C3 у 6308 (d=40 мм): 15–33 мкм. Для сравнения: CN (нормальный) — 6–20 мкм, C4 — 28–46 мкм. На электродвигателях АИР, АИРМ, ВАСО подшипники 6308 ставят с C3 как заводской стандарт.
Какой тепловой зазор у подшипника 6204?
Тепловой зазор C3 у 6204 (d=20 мм): 13–28 мкм. В других группах: CN — 5–20 мкм, C4 — 20–36 мкм.
Почему для электродвигателей берут подшипники с тепловым зазором?
В электродвигателе подшипник греется на 25–40°C выше окружающей среды. Внутреннее кольцо горячее наружного на 10–20°C, расширяется сильнее и съедает зазор. Плюс натяг посадки на валу. Суммарно начальный зазор уменьшается на 10–25 мкм. В CN зазор у 6308 — 6–20 мкм, после прогрева может уйти в ноль и подшипник заклинит. C3 (15–33 мкм) даёт после прогрева рабочих 5–20 мкм — это безопасный режим.
Можно ли заменить обычный подшипник на C3?
Заменить CN на C3 — практически всегда можно, это даже улучшение для узлов с нагревом. Типичная замена при ремонте электродвигателей, насосов, вентиляторов. Обратная замена (C3 на CN) нежелательна, если узел нагревается. Замена на C3 нежелательна только в прецизионных шпинделях и измерительной технике — там нужна высокая точность вращения.
Как обозначается тепловой зазор у разных производителей?
У всех мировых производителей (SKF, FAG, NSK, NTN, Koyo, NACHI) — суффикс C3 в конце артикула: 6308 C3 или 6308/C3. У отечественных российских и СНГ — префикс 70- (группа 7 по ГОСТ): 70-308 = 6308 C3.
Когда вместо теплового C3 нужен C4?
C4 нужен для тяжёлых редукторов (разность температур более 30°C), вибромашин, сферических роликоподшипников на закрепительных втулках, электродвигателей свыше 200 кВт. Для обычных электродвигателей и стандартных редукторов C4 избыточен — даст увеличенный шум.
