Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

4.3. Сборка подшипников качения

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Технологический процесс сборки подшипников качения состоит из подготовительных, сборочных и регулировочных операций.

Подготовительные операции

Подготовительные операции – проверка качества посадочных мест на валу и в корпусе, проверка исправности и комплектности соединительных и уплотнительных деталей. Посадочные места не должны иметь забоин, рисок, пятен коррозии, трещин, заусенцев. Чистота поверхности – не ниже 6…9 классов. Не допускается кернение посадочных мест, опиловка шеек и установка прокладок. Сопрягаемые с подшипниками поверхности валов и корпусов должны быть тщательно промыты, протёрты, просушены и смазаны тонким слоем смазочного материала. Каналы для подвода смазки должны быть продуты и очищены от стружки и других частиц.

Рабочий инструмент должен быть чистым, тщательно подобранным, без заусенцев. Во избежание повреждений рабочих поверхностей подшипников запрещается вращать подшипники непромытыми. Не разрешается вращать сухие подшипники, не имеющие на рабочих поверхностях масла.

Диаметральные размеры контролируются измерительным инструментом с микрометрическим винтом в нескольких сечениях по длине посадочного места в трёх диаметральных направлениях, расположенных под углом 120° по окружности. После этого вычисляется среднеарифметическое значение размера. Биение заплечиков измеряют индикатором, установленным у торца заплечика, при вращении вала. Геометрические оси сопрягаемых с подшипником деталей должны быть перпендикулярны к торцевым посадочным поверхностям.

В результате деформаций, связанных со старением металла или недостаточной жёсткостью корпуса, возможна деформация наружных колец подшипников в плоскости разъёма. Для устранения дефекта в разъёмных корпусах шаберами выполняют развалку:

а = 10-2 × b; b = 3,6 × 10-2 × (D + 165),

где а, b – ширина и высота развалки, мм.

Валы, особенно при соотношениях длины и наибольшего диаметра более 8, следует проверять на прямолинейность оси (отсутствие изгиба). Проверку проводят при вращении вала в центрах с помощью индикаторов. Увеличение эксцентриситета от сечения к сечению в направлении от края к середине указывает на искривление вала.

Необходимо проверить отклонение соосности всех посадочных поверхностей, расположенных на одной оси. Если подшипники, служащие опорой одного вала, устанавливают в различные (раздельные) корпуса, соосность корпусов обеспечивается с помощью прокладок или других средств в соответствии с требованиями технической документации.

Для подготовки подшипников к монтажу проверяют надписи на упаковке и подшипниках. Распаковывают подшипники непосредственно перед началом работ. Расконсервацию подшипников проводят в горячем (80…90 °С) минеральном масле. Хранить расконсервированные подшипники более двух часов без защиты от коррозии не рекомендуется.

Перед монтажом подшипник следует проверить на соответствие внешнего вида, лёгкости вращения, зазоров требованиям нормативно-технической документации. Визуально у подшипников открытого типа проверяют наличие забоин, следов загрязнений, коррозии, полного комплекта заклёпок, плотности их установки, полного комплекта тел качения, наличие повреждений сепаратора. У подшипников закрытого типа следует проверить, не повреждены ли уплотнения или защитные шайбы.

Лёгкость вращения предварительно смазанного подшипника проверяют вращением от руки наружного кольца. Проверку ведут, удерживая подшипник за внутреннее кольцо в горизонтальном положении. Кольца должны вращаться плавно, без резкого торможения.

Для проверки радиального зазора одно из колец подшипника закрепляют при горизонтальном положении оси и определяют зазор с помощью индикатора, смещая свободное кольцо под действием измерительного усилия в радиальном направлении в два диаметрально противоположные положения. Разница показаний прибора соответствует значению радиального зазора. Проводят три измерения, поворачивая свободное кольцо относительно начального положения оси подшипника. Аналогично проводят измерение осевого зазора, но при вертикальном положении оси подшипника. Закрепляя одно из колец, другое смещают в осевом направлении в два крайние положения под действием измерительного усилия и фиксируют разность показаний индикатора. Радиальные зазоры в радиальных двухрядных сферических роликовых подшипниках и подшипниках с цилиндрическими роликами без бортов на наружных кольцах с диаметром посадочного отверстия свыше 60 мм могут быть измерены с помощью щупа.

При установке на одну посадочную шейку двух подшипников (радиальных: шариковых, роликовых сферических и цилиндрических) разница в радиальных зазорах не должна превышать 0,03 мм, а по внутреннему и наружному диаметрам колец – не более половины поля допуска.

Сборочные операции

Сборочные операции – совмещение внутренних колец с валами и наружных с корпусами. Для совмещения внутренних колец с валами используют три способа:

  1. Механическое сопряжение возможно при сборке небольших подшипников с внутренним диаметром до 50…60 мм. При монтаже подшипника усилие напрессовки должно передаваться только через напрессовываемое кольцо – через внутреннее при монтаже на вал и через наружное – в корпус. Запрещается проводить монтаж так, чтобы усилие передавалось с одного кольца на другое через тела качения. Если подшипник одновременно монтируется на вал и в корпус, то усилия передаются на торцы обоих колец.
    Не допускается приложение монтажных усилий к сепаратору. Нельзя наносить удары непосредственно по кольцу. Допускается нанесение лёгких ударов по кольцу только через втулку из мягкого металла.
  2. Тепловые посадки применяют для качественного монтажа. Нагрев проводят в масляных ваннах или с помощью электроиндукционных установок. При монтаже подшипников открытого типа с цилиндрическим отверстием на вал с натягом, подшипник погружают в ванну с чистым минеральным маслом, обладающим высокой температурой вспышки, нагретым до 80…90 °С, и выдерживают в течение 15…20 минут. При монтаже подшипников с защитными шайбами и постоянно заложенной смазкой, их нагрев до той же температуры проводят в термостате.
    Температура нагрева подшипника:

    Т = Тпом + k × i / α × d,

    где Тпом – температура помещения; k – коэффициент, учитывающий условия сборки (k = 2…3 – при нагреве, k = 1,5…2 – при охлаждении); i – значение натяга, определяемое посадкой; α – коэффициент линейного расширения детали (α = 10…12 × 10–6 град-1); d – диаметр контактирующей поверхности.
    Нагрев открытым пламенем может сопровождаться местными деформациями, приводящими к температурным напряжениям, микротрещинам, изменению исходной структуры и физико-механических свойств материалов сопрягаемых поверхностей.
    Нагретый подшипник устанавливают на вал и доводят до места небольшим усилием. При этом сторона подшипника, на которой нанесено заводское клеймо, должна быть снаружи.
    Для монтажа крупногабаритных подшипников целесообразным является применение гидравлического распора, обеспечивающего качественную установку подшипника, отсутствие каких-либо повреждений монтажных поверхностей и высокую производительность. Этот способ рекомендуется для монтажа подшипников с внутренним коническим отверстием диаметром более 120…150 мм.

  3. Охлаждение вала повышает предел прочности и твёрдость сталей, не меняя их пластических свойств. Исключение составляют стали с остаточным аустенитом (стали, легированные вольфрамом, ванадием, молибденом – работающие при ударных нагрузках). Мартенситное превращение таких сталей начинается при положительных температурах, заканчивается при отрицательных. Сопровождается необратимым увеличением объёма и посадочного диаметра. Например, превращение 10% аустенита в мартенсит вызывает увеличение диаметра 100 мм вала примерно на 130 мкм.
    При посадке подшипника в корпус с натягом, рекомендуется перед монтажом предварительно охладить подшипник жидким азотом (-160 °С) или сухим льдом либо нагреть корпус.

Наиболее целесообразными являются способы монтажа, при которых осуществляется одновременное и равномерное давление по всей окружности монтируемого кольца. При таких способах не возникает перекос монтируемого кольца. Для осуществления применяют трубы из мягкого металла, внутренний диаметр которых несколько больше диаметра отверстия кольца, а наружный немного меньше наружного диаметра кольца. На свободном конце трубы устанавливают заглушку со сферической наружной поверхностью, к которой прилагают усилие при монтаже.

Усилие при монтаже следует создавать с помощью механических либо гидравлических прессов и приспособлений. При отсутствии механических и гидравлических приспособлений и монтаже с небольшими натягами подшипников малых размеров, допустимо нанесение несильных ударов молотком через монтажную трубу с заглушкой.

При любых способах монтажа, особенно при монтаже с помощью молотка, необходимо тщательно следить за обеспечением равномерного, без перекоса, осевого перемещения кольца. Наличие перекоса при монтаже приводит к образованию задиров на посадочной поверхности, неправильной установке подшипника, вызывающей сокращение срока его службы, а в отдельных случаях – разрыв монтируемого кольца.

Регулировочные операции

Двухрядные сферические шариковые и роликовые подшипники с коническим отверстием устанавливают на цилиндрическом валу с помощью закрепительных и стяжных втулок, а на валах с конической шейкой – непосредственно на шейку вала. Монтаж подшипников с диаметром отверстия до 70 мм и нормальными натягами целесообразно осуществлять с помощью монтажной втулки, навёртываемой на резьбовой конец вала. Нажимная часть воздействует на торец закрепительной втулки или непосредственно на торец внутреннего кольца (при монтаже без закрепительных и стяжных втулок). Подшипники с диаметром отверстия свыше 70…100 мм следует монтировать гидравлическими методами. По мере осевого продвижения закрепительной втулки внутреннее кольцо подшипника деформируется (расширяется), радиальный зазор уменьшается. Радиальный зазор необходимо контролировать с помощью щупа. Допустимое минимальное значение радиального зазора после сборки узла для подшипников, изготовленных с зазорами нормальной группы, ориентировочно может быть определено по формуле:

Smin = d / 3000,

где d – номинальный диаметр отверстия подшипника, мм.

При монтаже игольчатого подшипника без сепаратора, последняя игла должна входить с зазором, равным от 0,5 до 1 диаметра иглы. Иногда для выполнения этого условия устанавливают последнюю иглу с меньшим диаметром.

В процессе установки подшипников (особенно воспринимающих осевые усилия) с помощью щупа толщиной от 0,03 мм или по световой щели следует убедиться в плотном и правильном прилегании торцов колец подшипника к торцам заплечиков. Аналогичной проверке должны быть подвергнуты противоположные торцы подшипников и торцы прижимающих их в осевом направлении деталей.

Необходимо проверить правильность взаимного расположения подшипников в опорах одного вала. Вал после монтажа должен вращаться от руки легко, свободно и равномерно.

Осевой зазор радиально-упорных и упорных подшипников устанавливают осевым смещением наружного и внутреннего колец с помощью прокладок, гаек, распорных втулок. Для проверки осевого зазора в собранном узле к торцу выходного конца подводят измерительный наконечник индикатора, укреплённого на жёсткой стойке. Осевой зазор определяют по разнице показаний индикатора при крайних осевых положениях вала. Вал смещают в осевом направлении до полного контакта тел качения с поверхностью качения соответствующего наружного кольца.

Для повышения точности вращения, особенно в быстроходных узлах, например, электрошпинделях для шлифования, зазоры в радиально-упорных подшипниках выбирают, создавая стабильный натяг на подшипники. Это достигается приложением к вращающемуся кольцу подшипника осевого усилия через тарированную пружину. При этом тела качения точно фиксируются на дорожках качения.

Для предотвращения “закусывания” крупных подшипников при монтаже или в процессе эксплуатации, перед установкой их в разъёмные корпуса, допускается проводить пришабривание поверхностей полуотверстий в местах разъёма. Полноту прилегания крупных подшипников к посадочным местам в разъёмных корпусах проверяют с помощью калибра и краски (отпечатки краски должны составлять не менее 75% общей посадочной площади). В разъёмных корпусах с помощью щупа проверяют также плотность и равномерность прилегания основания крышки (зазор не более 0,03…0,05 мм).

В собранном узле необходимо проверить наличие зазоров между вращающимися и неподвижными деталями. Особое внимание следует обратить на наличие зазоров между торцами неподвижных деталей и торцами сепараторов, которые иногда выступают за плоскость торцов колец. Проверяют совпадение проточек для подачи смазки в корпусах со смазочными отверстиями в наружных кольцах подшипников.

Для подшипников с цилиндрическими роликами и без бортов после монтажа проверяют относительное смещение наружного и внутреннего колец в осевом направлении. Оно не должно быть более 0,5…1,5 мм для подшипников с короткими роликами и более 1…2 мм – для подшипников с длинными роликами (большие значения – для подшипников больших размеров).

Пробные запуски

После завершения сборочных операций и введения в подшипниковые узлы смазочного материала, проверяют качество монтажа подшипников пробным пуском сборочной единицы на низких оборотах без нагрузки. При этом прослушивают шум вращающихся подшипников с помощью стетоскопа. Прослушивая подшипники, необходимо учитывать особенности узла и природу шума. Кроме дефектов подшипниковых узлов, ненормальный шум может быть вызван зубчатыми передачами, соединительными муфтами. Окончательное заключение о причинах ненормального шума можно сделать после тщательной проверки и прослушивания работы всех деталей механизма.

Другим показателем качества и стабильности работы подшипникового узла является температура. При обычных условиях работы температура подшипника не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 30 °С. Причиной повышенной температуры может быть малый зазор в подшипнике, чрезмерно большой натяг, недостаток смазки, увеличенный момент трения вследствие износа рабочих поверхностей подшипника или взаимного перекоса колец. В течение 1…2 дней после смазывания (в том числе повторного) имеет место некоторое повышение температуры подшипника.

< 4.2. Сборка и разборка резьбовых соединений Содержание 4.4. Примеры монтажных схем подшипников качения >

1 комментарий

  1. 21.08.2017    

    Всё в соответствии требованиями по ремонту и эксплуатации подшипников качения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • 7.7. Обработка поверхности Обозначение шероховатости поверхности (смотри таблицу 7.3, таблицу 7.4): – знак I применяется для поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается; – знак II применяется для поверхности, которая должна быть обработана удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п.; – знак III применяется для поверхности, образуемой без удаления слоя материала, например, литьём, [...]
  • 7.6. Основы термообработки Термообработка металлов и их сплавов — процесс целесообразно выбранных операций нагрева и охлаждения, в результате которого повышаются механические свойства, изменяются физические свойства, а следовательно, увеличивается срок эксплуатации деталей. Основными видами термообработки являются: отжиг, нормализация, закалка и [...]
  • 7.5. Сопротивление материалов Модуль Юнга (модуль упругости первого рода) Е, МПа, Н/мм2 — постоянная упругости в законе Гука в пределах, когда деформация пропорциональна напряжению. Модуль Юнга численно равен напряжению, увеличивающему длину образца в два раза: для стали, Ест = (2,0-2,2)×105 МПа; для чугуна, Еч = 1,2×105 МПа; для меди, Ем = 1,0×105 МПа; для алюминия, Еал = 0,6×105 МПа; [...]
  • 7.4. Мерительный инструмент Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с. Мерительный инструмент В зависимости от назначения в процессе производства средства измерения и контроля линейных и угловых величин подразделяются на [...]
  • 7.3. Обозначения и свойства сталей, бронз, баббитов Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики