Подшипники выносных опор автокранов

12.12.2025
Познавательное

Содержание статьи

1. Введение: роль подшипников в системе аутригеров
2. Конструкция системы выносных опор автокрана
3. Сферические подшипники скольжения
4. Шарнирные наконечники (головки штока)
5. Нагрузки на подшипники аутригеров
6. Расчёт и подбор подшипников
7. Техническое обслуживание и смазка
8. Нормативная документация
9. Вопросы и ответы

1. Введение: роль подшипников в системе аутригеров

Аутригеры (выносные опоры) автомобильных кранов представляют собой силовые телескопические конструкции, обеспечивающие устойчивость грузоподъёмной техники при выполнении рабочих операций. Подшипниковые узлы гидроцилиндров аутригеров являются ответственными элементами, от надёжности которых напрямую зависит безопасность эксплуатации крана.

Гидроцилиндры выносных опор работают в условиях значительных статических нагрузок, ударных воздействий и переменных усилий, что предъявляет особые требования к подшипниковым узлам. Сферические подшипники скольжения и шарнирные наконечники обеспечивают три степени свободы соединения, компенсируют перекосы конструкции и передают усилия от штока гидроцилиндра к опорной раме.

Правильный выбор и расчёт подшипников гидроцилиндров аутригеров критически важен для обеспечения устойчивости крана. При подъёме тяжёлых грузов нагрузка на одну опору может составлять до 70% от общей массы автогидроподъёмника с грузом.

2. Конструкция системы выносных опор автокрана

2.1. Общая компоновка аутригеров

Система выносных опор автокрана включает горизонтальные и вертикальные гидроцилиндры, работающие совместно для обеспечения устойчивости техники. Горизонтальные гидроцилиндры выдвигают балку опоры, увеличивая опорный контур, а вертикальные гидроцилиндры вывешивания поднимают шасси крана и обеспечивают его горизонтирование.

Типы опорных контуров:

В зависимости от конструкции различают Н-образный и Х-образный опорный контур. Выбор конфигурации определяется грузоподъёмностью крана, требованиями к манёвренности и условиями эксплуатации.

Параметр	Гидроцилиндр выдвижения	Гидроцилиндр вывешивания
Направление работы	Горизонтальное	Вертикальное
Типичный диаметр поршня, мм	63	100-125
Типичный диаметр штока, мм	40-50	60-100
Ход поршня, мм	1680-1900	500-1000
Номинальное давление, МПа	12-16	16-25
Характер нагрузки	Умеренная	Тяжёлая статическая

2.2. Расположение подшипниковых узлов

Подшипниковые узлы в системе аутригеров располагаются в следующих точках:

Со стороны гильзы гидроцилиндра: сферический подшипник в проушине задней крышки обеспечивает шарнирное соединение с рамой крана. Со стороны штока: шарнирный наконечник или проушина со сферическим подшипником передаёт усилие на опорную лапу (подпятник). Шарнирное соединение подпятника с опорной поверхностью может включать дополнительный сферический элемент для компенсации неровностей грунта.

3. Сферические подшипники скольжения

3.1. Конструкция и принцип работы

Сферический подшипник скольжения состоит из наружного и внутреннего колец со сферической рабочей поверхностью. Благодаря такой геометрии подшипник способен воспринимать значительные радиальные нагрузки, осевые нагрузки в обоих направлениях и компенсировать угловые перекосы. Допустимый угол перекоса зависит от серии и размера подшипника.

Рабочие поверхности подшипника образуют пару скольжения, которая может быть выполнена из различных материалов. Выбор пары трения определяется условиями эксплуатации: величиной нагрузки, частотой и амплитудой колебательных движений, требованиями к обслуживанию.

3.2. Классификация по типу пары трения

Тип пары трения	Обозначение (INA/FAG)	Обслуживание	Область применения
Сталь/сталь	GE..DO, GE..FO, GE..LO	Требуется смазка	Тяжёлые ударные нагрузки, низкие скорости
Твёрдый хром/PTFE	GE..UK, GE..FW	Необслуживаемый	Средние нагрузки, без доступа для смазки
Сталь/бронза с PTFE	GE..ES-2RS	Необслуживаемый	Колебательные движения, средние нагрузки

3.3. Обозначение по ГОСТ и ISO

Отечественная система обозначений сферических подшипников скольжения регламентируется ГОСТ 3635-78 "Подшипники шарнирные. Технические условия". Методы расчёта грузоподъёмности установлены в ГОСТ 34869-2022 (ISO 20015:2017). Основные типы подшипников по ГОСТ 3635-78:

Обозначение	Описание	Исполнение
ШС	Шарнирный сферический	Без отверстий и канавок для смазки
ШС...К	Шарнирный сферический	С отверстиями и канавками для смазки во внутреннем кольце
ШСШ...К	Шарнирный сферический широкий	С широким внутренним кольцом, с канавками для смазки
ШМ	Шарнирный метрический	Без отверстий и канавок для смазки

Международная система обозначений соответствует стандартам DIN ISO 12240-1 для радиальных сферических подшипников скольжения. Размерный ряд подшипников серии GE..LO соответствует требованиям DIN 24338 для гидроцилиндров.

3.4. Допустимые углы наклона

Допустимый угол наклона (перекоса) сферического подшипника скольжения зависит от соотношения ширины внутреннего и наружного колец. Подшипники с более широким внутренним кольцом (серии F) допускают большие углы перекоса. Согласно каталогам производителей, типичные значения составляют от 5 до 12 градусов в зависимости от серии.

4. Шарнирные наконечники (головки штока)

4.1. Назначение и конструкция

Шарнирный наконечник (головка штока, rod end) представляет собой конструктивный элемент, объединяющий сферический подшипник скольжения с резьбовым хвостовиком для присоединения к штоку гидроцилиндра. Конструкция обеспечивает шарнирное соединение с компенсацией угловых перекосов.

Шарнирные наконечники применяются в качестве альтернативы проушинам с установленными сферическими подшипниками, когда требуется компактное исполнение или резьбовое соединение со штоком.

4.2. Типы шарнирных наконечников

Тип	Обозначение	Особенности
С внутренней резьбой	SI, EI, PHS	Шток ввинчивается в корпус наконечника
С наружной резьбой	SA, EA, POS	Наконечник ввинчивается в резьбовое отверстие штока
Сварной (приварной)	GK, GIKL	Корпус приваривается к штоку или гильзе

4.3. Проушины гидроцилиндров

Проушина представляет собой элемент крепления гидроцилиндра, состоящий из корпуса с посадочным местом под сферический подшипник. Различают проушины штока и проушины гильзы. Проушины могут быть резьбовыми, приварными или интегрированными в конструкцию крышки гидроцилиндра.

Функции проушины гидроцилиндра:

Обеспечение шарнирного соединения для изменения угла положения гидроцилиндра в процессе работы. Передача усилия от штока гидроцилиндра на рабочий орган или раму оборудования. Компенсация несоосности между цилиндром и точками крепления. Исключение передачи изгибающих моментов на шток и поршень цилиндра.

Для предохранения гидроцилиндра от изгиба в проушину устанавливают сферический подшипник. Это особенно важно для гидроцилиндров аутригеров, работающих под значительными статическими нагрузками при малых угловых скоростях.

5. Нагрузки на подшипники аутригеров

5.1. Характер нагрузок

Подшипники гидроцилиндров аутригеров работают преимущественно в условиях статического нагружения при относительно низких скоростях скольжения. Основные виды нагрузок:

Статическая нагрузка от веса крана с грузом при вывешивании. Динамическая нагрузка при подъёме и перемещении груза. Ударная нагрузка при опускании опор на грунт и при работе стрелы. Переменная нагрузка от колебаний при движении в транспортном положении.

5.2. Распределение нагрузок по опорам

Распределение нагрузок между опорами зависит от положения стрелы и груза относительно опорного контура. Наиболее нагруженной является опора, ближайшая к грузу.

Распределение нагрузки для автокрана грузоподъёмностью 25 т:
Задний аутригер при положении стрелы над ним: до 60% от полной массы крана с грузом.
Передний аутригер при положении стрелы над ним: до 70% от полной массы крана с грузом.
Толкающее усилие на штоке гидроцилиндра вывешивания: около 188 кН.

5.3. Реакция опоры

Реакция опоры определяет нагрузку на подшипниковый узел гидроцилиндра вывешивания. Расчёт реакций опор выполняется из условий статического равновесия крана с учётом положения центра масс системы "кран-груз" и геометрии опорного контура.

5.4. Направление нагрузок на подшипник

Режим работы	Радиальная нагрузка	Осевая нагрузка	Примечание
Вывешивание на горизонтальной площадке	Основная	Незначительная	Ось цилиндра вертикальна
Вывешивание на уклоне	Основная	До 30% от радиальной	Появляется боковая составляющая
Работа стрелы	Переменная	Переменная	Динамическое перераспределение
Транспортировка	Умеренная	Ударная	Вибрации от дороги

6. Расчёт и подбор подшипников

6.1. Критерии выбора

Подшипники гидроцилиндров аутригеров работают преимущественно в режиме статического или квазистатического нагружения (угловая скорость менее 0,1 рад/с, частота вращения менее 1 об/мин). Поэтому основным критерием выбора является статическая грузоподъёмность подшипника C₀.

Согласно ГОСТ 18854-2013 (ISO 76:2006) и ГОСТ 34869-2022 (ISO 20015:2017), под статической грузоподъёмностью понимают максимальную нагрузку, которую подшипник может воспринимать без возникновения недопустимой деформации контактных поверхностей.

6.2. Расчёт по статической грузоподъёмности

Условие статической прочности:

P₀ ≤ C₀ / S₀

или эквивалентно: S₀ = C₀ / P₀ ≥ [S₀]

где:
P₀ - эквивалентная статическая нагрузка, кН
C₀ - базовая статическая грузоподъёмность подшипника, кН
S₀ - статический коэффициент безопасности (коэффициент запаса)
[S₀] - минимально допустимое значение коэффициента запаса

Рекомендуемые значения S₀ согласно ГОСТ 18854-2013:
Плавная работа без вибраций: S₀ = 1,5-2,0
Нормальные условия эксплуатации: S₀ = 2,0-2,5
Ударные нагрузки, повышенные требования: S₀ = 2,5-3,5
Тяжёлые ударные нагрузки (краны, прессы): S₀ = 3,5 и более

6.3. Эквивалентная статическая нагрузка

Для сферических подшипников скольжения, воспринимающих комбинированную нагрузку (радиальную и осевую), эквивалентная статическая нагрузка определяется по формуле согласно ГОСТ 18854-2013:

Эквивалентная статическая нагрузка:

P₀ = X₀ * F_r + Y₀ * F_a

где:
F_r - радиальная нагрузка, кН
F_a - осевая нагрузка, кН
X₀ - коэффициент статической радиальной нагрузки (для радиальных сферических подшипников X₀ = 1)
Y₀ - коэффициент статической осевой нагрузки (для радиальных сферических подшипников скольжения Y₀ = 2,5...3,0 в зависимости от серии)

Примечание: При чисто радиальной нагрузке (F_a = 0) эквивалентная нагрузка P₀ = F_r. Конкретные значения коэффициентов следует уточнять по каталогам производителей подшипников.

6.4. Пример расчёта

Исходные данные:
Автокран грузоподъёмностью 25 т
Максимальная реакция опоры R_max = 200 кН
Угол наклона площадки: до 3 градусов

Расчёт нагрузок на подшипник:
Радиальная нагрузка: F_r = R_max = 200 кН
Осевая нагрузка: F_a = R_max * tan(3 град) = 200 * 0,052 = 10,5 кН

Эквивалентная статическая нагрузка (X₀ = 1, Y₀ = 2,7):
P₀ = 1 * 200 + 2,7 * 10,5 = 228,4 кН

Требуемая статическая грузоподъёмность (S₀ = 2,5):
C₀ ≥ P₀ * S₀ = 228,4 * 2,5 = 571 кН

Выбор подшипника:
По каталогу SKF выбираем подшипник GE50ES-2RS с C₀ = 785 кН (d = 50 мм, D = 75 мм, B = 35 мм)
Проверка: S₀ = 785 / 228,4 = 3,44 > 2,5 - условие выполнено

6.5. Параметры типовых сферических подшипников для гидроцилиндров

Обозначение	d, мм	D, мм	B, мм	C (дин.), кН	C₀ (стат.), кН
GE50ES / ШСЛ50	50	75	35	157	785
GE60ES / ШСЛ60	60	90	44	245	1220
GE70ES / ШСЛ70	70	105	49	313	1560
GE80ES / ШСЛ80	80	120	55	400	2000
GE100ES / ШСЛ100	100	150	70	608	3040
GE120ES / ШСЛ120	120	180	85	952	4760

Значения грузоподъёмности приведены по данным каталога SKF для подшипников серии GE..ES-2RS. При проектировании необходимо использовать актуальные данные из каталогов конкретного производителя подшипников, так как параметры могут различаться в зависимости от серии и исполнения.

7. Техническое обслуживание и смазка

7.1. Требования к смазке

Подшипники с парой трения "сталь/сталь" требуют регулярной смазки для предотвращения износа и коррозии. Смазка также отводит тепло от подшипника и защищает рабочие поверхности от загрязнений. Согласно ГОСТ 3635-78, при твёрдости колец 59-65 HRC постоянно действующая температура не должна превышать 120 градусов C. Допускается кратковременная работа подшипников при температуре до 150 градусов C.

7.2. Периодичность обслуживания

Тип подшипника	Периодичность смазки	Примечание
Сталь/сталь (GE..DO, ШС..К)	Каждые 50-100 часов работы	При тяжёлых условиях - чаще
Сталь/PTFE (GE..UK)	Необслуживаемый	На весь срок службы
С уплотнениями (GE..ES-2RS)	Каждые 200-500 часов	Уплотнения защищают от загрязнений

7.3. Признаки износа и критерии замены

Визуальный осмотр: задиры, питтинг, коррозия на рабочих поверхностях. Увеличенный радиальный зазор более допустимого значения. Появление посторонних шумов и заеданий при движении штока. Нарушение соосности гидроцилиндра, вызванное износом подшипника.

При обнаружении признаков износа подшипников гидроцилиндров аутригеров необходимо немедленно прекратить эксплуатацию крана и выполнить замену изношенных деталей. Эксплуатация с изношенными подшипниками может привести к потере устойчивости крана.

8. Нормативная документация

8.1. Российские и межгосударственные стандарты

Обозначение	Наименование	Статус
ГОСТ 3635-78	Подшипники шарнирные. Технические условия	Действующий
ГОСТ 34869-2022	Подшипники шарнирные. Метод расчёта статической и динамической грузоподъёмностей	Действующий
ГОСТ 18854-2013	Подшипники качения. Статическая грузоподъёмность	Действующий
ГОСТ 18855-2013	Подшипники качения. Динамическая грузоподъёмность и номинальный ресурс	Действующий
ГОСТ 24955-81	Подшипники качения. Термины и определения	Действующий

8.2. Международные стандарты

Обозначение	Наименование
ISO 12240-1:1998	Радиальные сферические подшипники скольжения
ISO 12240-4:1998	Шарнирные головки со сферическими подшипниками
ISO 20015:2017	Шарнирные подшипники. Метод расчёта статической и динамической грузоподъёмностей
ISO 76:2006	Подшипники качения. Статическая грузоподъёмность
ISO 281:2007	Подшипники качения. Динамическая грузоподъёмность и номинальный ресурс
DIN 24338	Шарнирные головки для гидроцилиндров
ISO 8132	Размеры принадлежностей для гидроцилиндров на 25 МПа
ISO 8133:2022	Размеры принадлежностей для гидроцилиндров на 16 МПа

9. Вопросы и ответы

Какой тип подшипника лучше для гидроцилиндра аутригера: обслуживаемый или необслуживаемый?

Для аутригеров автокранов рекомендуются обслуживаемые подшипники с парой трения "сталь/сталь" (серии GE..DO, ШС..К). Они обеспечивают максимальную грузоподъёмность и устойчивость к ударным нагрузкам. Необслуживаемые подшипники с PTFE-покрытием применяются в случаях, когда доступ для смазки затруднён, но при этом нагрузки должны быть умеренными.

Как определить, что подшипник гидроцилиндра аутригера изношен?

Признаки износа включают: увеличенный люфт в шарнирном соединении, затруднённое или неравномерное перемещение штока, посторонние звуки при работе, видимые повреждения рабочих поверхностей при осмотре (задиры, коррозия, выкрашивание). Также на износ указывает отклонение штока от соосности с гильзой.

Какой коэффициент запаса следует применять при расчёте подшипников аутригеров?

Для гидроцилиндров аутригеров автокранов рекомендуется коэффициент запаса статической грузоподъёмности S₀ не менее 2,0. При наличии ударных нагрузок, работе на пересечённой местности или при повышенных требованиях к надёжности коэффициент запаса следует увеличить до 2,5-3,0.

Можно ли заменить подшипник ШС по ГОСТ на импортный аналог серии GE?

Да, подшипники серии GE по ISO 12240-1 являются функциональными аналогами подшипников ШС по ГОСТ 3635-78. При замене необходимо обеспечить соответствие основных размеров (d, D, B), статической грузоподъёмности и типа пары трения. Некоторые серии имеют размерную взаимозаменяемость.

Как часто нужно смазывать подшипники гидроцилиндров аутригеров?

Обслуживаемые подшипники с парой трения "сталь/сталь" требуют смазки каждые 50-100 часов работы крана. При работе в условиях повышенной запылённости, влажности или при низких температурах периодичность смазки следует сократить. Смазка производится через пресс-маслёнку до появления свежей смазки из зазора подшипника.

Почему для аутригеров применяют сферические подшипники, а не цилиндрические втулки?

Сферические подшипники скольжения обеспечивают три степени свободы соединения, что позволяет компенсировать перекосы и несоосности, неизбежные в реальных условиях эксплуатации. Цилиндрические втулки при наличии перекоса подвергаются неравномерному износу и могут вызвать заедание штока или повреждение уплотнений гидроцилиндра.

Какая максимальная нагрузка на опору автокрана грузоподъёмностью 25 т?

При работе автокрана грузоподъёмностью 25 т максимальная нагрузка на одну опору может составлять до 70% от общей массы крана с грузом, что соответствует примерно 180-200 кН. Эти значения определяют выбор подшипников с соответствующей грузоподъёмностью и должны подтверждаться расчётом для конкретной модели крана.

Какие стандарты регламентируют расчёт шарнирных подшипников?

Методы расчёта статической и динамической грузоподъёмности шарнирных подшипников установлены в ГОСТ 34869-2022 (ISO 20015:2017). Технические условия на подшипники определены ГОСТ 3635-78. Для расчёта грузоподъёмности подшипников качения применяются ГОСТ 18854-2013 и ГОСТ 18855-2013.

Связанные товары и решения

Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:

Отказ от ответственности

Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего информирования технических специалистов. Автор и издатель не несут ответственности за любые прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования информации, представленной в данном материале. Расчёты и рекомендации, приведённые в статье, являются справочными и не заменяют проектную документацию, выполненную квалифицированными специалистами. При проектировании и эксплуатации грузоподъёмного оборудования необходимо руководствоваться действующими нормативными документами, технической документацией производителя и требованиями промышленной безопасности.

Источники

ГОСТ 3635-78 (ИСО 6124/1-82, ИСО 6124/2-82, ИСО 6124/3-82, ИСО 6125-82) Подшипники шарнирные. Технические условия
ГОСТ 34869-2022 (ISO 20015:2017) Подшипники шарнирные. Метод расчёта статической и динамической грузоподъёмностей
ГОСТ 18854-2013 (ISO 76:2006) Подшипники качения. Статическая грузоподъёмность
ГОСТ 18855-2013 (ISO 281:2007) Подшипники качения. Динамическая грузоподъёмность и номинальный ресурс
ISO 12240-1:1998 Spherical plain bearings - Part 1: Radial spherical plain bearings
ISO 12240-4:1998 Spherical plain bearings - Part 4: Spherical plain bearing rod ends
ISO 8132 Hydraulic fluid power - Mounting dimensions for accessories for single rod cylinders, 25 MPa series
ISO 8133:2022 Hydraulic fluid power - Mounting dimensions for accessories for single rod cylinders, 16 MPa compact series
DIN 24338 Hydraulikzylinder - Gabelkoepfe fuer Zylinderrohre und Kolbenstangen
Каталог продукции SKF "Spherical plain bearings and rod ends"
Каталог продукции Schaeffler (INA/FAG) "Gelenklager und Gelenkkoepfe"
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2. - М.: Машиностроение
Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.

Задать вопрос