Основное требование, которое предъявляется к подшипникам скольжения, – это минимальная величина силы трения при равномерно распределенной нагрузке во время работы механизма. Достигнуть этого позволяет сама конструкция подшипника: на опорных поверхностях втулок и вкладышей предусмотрены масляные канавки. Размеры и формы канавок зависят от того, из какого материала они (втулки и вкладыши) изготовлены, какой вид смазки используется и как осуществляется ее подача, каковы величины воспринимаемой узлом нагрузки.
Теоретически это размер, рассчитанный с его предельными значениями или измеренный в заданном направлении, замыкающей несущей связи в цепочке размеров несущих частей — браслетов и элементов качения в собранном подшипнике. Если эта величина является отрицательным знаком, у нас есть плотность, а не разрыв. На практике фактический зазор представляет собой значение свободного перемещения одной скобки относительно другой в данном направлении. Подшипниковые подшипники в зависимости от направления, в котором они измеряются, являются обычно радиальными и осевыми.
Втулки и вкладыши подшипников скольжения изготавливаются из различных антифрикционных материалов: чугуна, бронзы, латуни, текстолита, капрона. Сами подшипники могут быть разъемными и неразъемными.
Сборка неразъемных подшипников скольжения начинается с запрессовки и закрепления втулки в отверстии корпуса механизма (рис. 58).
Для большинства подшипников зазор можно рассматривать как радиальный и осевой, то есть между радиальными и осевыми канавками, в зависимости от типа подшипника и его внутренней структуры, существует некоторая математическая зависимость. В зависимости от того, какова основная цель данного типа подшипников, радиальные или осевые зазоры регулируются соответствующим образом. К примеру, для радиальных шарикоподшипников, как радиальных, так и двунаправленных подшипников, радиальные осевые шарикоподшипники определяются в осевом направлении — осевые канавки.
Рис. 58. Установка неразъемного подшипника скольжения: а – запрессовка: 1 – втулка; 2 – оправка; 3 – установочный палец; 4 – корпус детали; 5 – место и направление ударов молотка (нажатия штока пресса); б – продольное крепление втулки; в – поперечное крепление втулки.
Запрессовку можно выполнять на прессах и вручную (нас, конечно же, больше интересует второй способ).
В зависимости от состояния, в котором расположены подшипники, зазор составляет:. начальный, т.е. зазор перед узлом подшипника в подшипниковом узле и который производитель регулировал в своих каталогах и, соответственно, маркировался знаком в обозначении подшипника. Отсутствие знака означает, что разрыв является нормальным, или тип вообще не регулируется — например. для конических роликовых, шариковых, роликовых и игольчатых осевых подшипников. В большинстве случаев фактические первоначальные пробелы лагерей находятся в допустимых областях, регулируемых некоторыми международными или национальными стандартами.
Ручная запрессовка втулок подшипников осуществляется в следующем порядке: саму втулку надевают на оправку, которая центрируется (устанавливается по центру) в отверстии установочного пальца; удары молотка по оправке перемещают ее вместе с втулкой по отверстию, и та без перекосов входит в посадочное отверстие детали. Запрессованная втулка крепится в корпусе винтовыми, гладкими или коническими стопорами. Для этого во втулке сверлится сквозное (при поперечном креплении) или глухое (при продольном креплении) отверстие.
В некоторых случаях подшипники могут иметь нестандартные промежутки, для которых они также снабжены знаками в своих обозначениях. После выполнения сборочных операций начальные пробелы изменяются, как правило, уменьшаются. Степень уменьшения зазора напрямую зависит от герметичности стыков между несущими браслетами и монтажными поверхностями валов и корпусов. Для подшипников с нерегулируемыми начальными зазорами, осевые, конусы и т.д. во время установки зазоры регулируются в соответствии с инструкциями производителей соответствующей машины, на которой они установлены. работая, т.е. фактический зазор после частей подшипника из-за тепла, создаваемого вращением подшипника и передачи из других источников тепла, нагревается до равновесных рабочих температур, которые обычно различаются для отдельных частей подшипника.
Погрешности, допущенные при выборе втулки и ее запрессовке, приводят к быстрому износу подшипников. Поэтому до и после установки подшипника слесарь должен следить за состоянием его опорной поверхности (не должно быть трещин, царапин, отслаивания антифрикционного слоя), за соответствием геометрических размеров втулки и шейки вала, на который подшипник устанавливается, за соосностью втулки и шейки вала.
Различия в рабочих температурах отдельных частей подшипника предопределяют их разное расширение объема, что предопределяет изменение зазора от монтажа до рабочей. Изменение разрыва в результате теплового расширения может быть в направлении уменьшения или увеличения. Направление изменения зазора зависит от того, какая из двух основных частей имеет лучшее удаление тепла. Обычно это внешняя скоба, которая установлена в части тела, с большой массой, площадью, с охлаждающими ребрами и т.д. Поэтому температура ниже.
Первоначальный рабочий зазор в процессе работы постоянно увеличивается из-за естественного износа как подшипника, так и других движущихся частей машины. Свидетельством тому является повышение уровня вибрации. Основным правилом при определении начального разрыва является.
Разъемный подшипник скольжения состоит из нижнего и верхнего вкладышей, которые устанавливаются в полуотверстия разъемных элементов узла – основания и крышки (рис. 59).
Рис. 59. Разъемный подшипник: а – основные элементы подшипника.
Рис. 59 (продолжение). Разъемный подшипник: б – толстостенный вкладыш; в – тонкостенный вкладыш; г – регулировка радиального зазора прокладками: 1 – прокладка.
Первоначальный зазор должен быть таким, чтобы после установки подшипника в сборке и установления постоянной рабочей температуры рабочий зазор был равен нулю или даже небольшой герметичности вместо зазора. Отсутствие игры предопределяет более длительный срок службы подшипника и машины, на которой он построен. Отсутствие зазора предопределяет большую жесткость узла, а также низкий уровень вибрации и шума. Разрыв вреден для машины!
При подготовке к монтажу сборочных работ необходимо соблюдать несколько основных правил, чтобы они были чистыми, а именно: части узла подшипника, в которых должен быть установлен бетонный подшипник, и все монтажные инструменты должны быть тщательно очищены по-прежнему это устраняет все вечные возражения на них; операции по сборке должны проводиться в чистых, незагрязненных помещениях и, если это необходимо сделать в непригодных условиях или в полевых условиях, необходимо принять все меры, чтобы не вызвать загрязнения, особенно в рабочих зонах подшипников; подшипник, подлежащий встраиванию, должен быть распакован непосредственно перед его установкой.
Разъемные подшипники могут быть толстостенными (отношение толщины стенки к наружному диаметру подшипника находится в пределах 0,065–0,095) и тонкостенными (отношение в пределах 0,025–0,045). Тонкостенные подшипники обычно изготавливаются из малоуглеродистой стали, поэтому после установки такой подшипник заливают антифрикционным материалом (баббитом или свинцовой бронзой) с последующей обработкой отверстия. Толщина слоя заливки соотносится с внутренним диаметром подшипника: t = 0,01d, где t – толщина заливочного слоя, d – внутренний диаметр подшипника.
Как правило, смазочный материал для обслуживания не требуется удалять, если он не является слишком старым, закаленным или толстостенным, или смазка смазывается смазкой, несовместимой с обычными минеральными смазочными материалами. В тех случаях, когда оригинальная упаковка соответствующего подшипника порвана или повреждена, где она может быть загрязнена, ее очищают, промывают, сушат и смазывают чистым минеральным маслом. Промывка может осуществляться с помощью бензина, керосина или других моющих средств, соблюдая правила обращения с огнеопасными материалами.
Вкладыши толстостенных подшипников устанавливаются в полуотверстия основания и крышки с небольшим зазором. Чтобы избежать их смещения при монтаже, используют установочные штифты, которые крепят в корпусе подшипника с натягом 0,04–0,07 мм, при этом отверстие под штифт во вкладыше сверлят с учетом необходимого зазора в 0,1–0,3 мм между стенками отверстия и штифтом. Отверстия эти должны иметь овальную форму, что позволяет вкладышу самостоятельно центрироваться в случае перекоса.
Подшипники имеют тип, заправленный на заводе пластиковой смазкой, не промываются, а только очищаются и смазываются на их монтажных поверхностях; все монтажные поверхности смазываются чистым минеральным маслом. В зависимости от размеров и массы подшипников операции по сборке выполняются с использованием одной из нескольких основных технологий, всегда начиная с сборки самых жестких фитингов: прямой изгиб с помощью универсального монтажного пресса или забивание на монтажном устройстве, стараясь не закрывать силовую цепь монтажной силы через элементы качения или повреждать другие части подшипника.
Тонкостенные подшипники обычно не стопорятся, а удерживаются от осевого смещения фиксирующими усами, которые являются составной частью вкладышей. Вкладыши таких подшипников взаимозаменяемы, а посадочные гнезда под них обрабатывают с повышенной точностью.
Сборка разъемных подшипников даже в серийном производстве выполняется с подгонкой (что уж говорить о единичной сборке в условиях домашней мастерской). После того как вкладыши установлены в посадочные гнезда корпуса и крышки, их поверхности пришабривают по шейкам вала (с контролем на краску). Окончательную подгонку вкладышей осуществляют в ходе проверочной установки крышки подшипника: затягивают гайки первого подшипника, проворачивают вал на 2–3 оборота, отпускают гайки первого и затягивают гайки второго подшипника, вал снова проворачивают и так далее, если в сборочном узле более двух подшипников.
Это требование основывается главным образом на правильности монтажных инструментов и устройств, особенно тех, которые предназначены для одновременного тиснения двух браслетов, когда обе сборки плотно затянуты. Эта технология является общей для установки небольших подшипников, главным образом в ремонтных и реставрационных работах, где усилия по монтажу для преодоления герметичности относительно малы и не превышают динамическую несущую способность подшипника; поворот с помощью крепежных гаек или винтов, для завинчивания которых предусмотрены соответствующие резьбовые поверхности вала, возможно, в корпусе.
По тому, как вращается вал, можно уже сказать о качестве сборки подшипников: если вал проворачивается с трудом, значит, зазор между подшипником и шейкой вала имеет размер меньше необходимого, это может быть вызвано перекосом в соосности подшипников или ошибками в диаметральных размерах. Во избежание сбоев в работе всего механизма в целом собранные подшипники контролируют на отклонения от соосности, а также проверяют радиальные и осевые зазоры.
Практичный для малых и средних подшипников; согните соответствующую скобу с плотным прилеганием, которому предшествует нагревание браслета или всего подшипника до температуры до 130 градусов Цельсия, чтобы продлить и тем самым уменьшить усилия по монтажу. Он используется при монтаже больших подшипников. В этом случае особенно важно, чтобы нагрев не допускал локального перегрева отдельных браслетов. С этой точки зрения недопустимо нагревать горелки. Наиболее подходящим вариантом для нагрева является масляная ванна с предварительно нагретым, при необходимой температуре, маслом. в результате чего гидравлическое масло под высоким давлением вводится в какой-то момент между поверхностями, делающими плотное прилегание, тем самым уменьшая усилие крепления.
Отклонения от соосности можно проверить с помощью контрольного или макетного вала и щупа, проверочной линейки, струны и штихмаса или электрическим способом. Самый простой и, соответственно, самый приемлемый для домашней мастерской способ контроля – это использование струны, натянутой по оси вала, или проверочной линейки, также расположенной по оси вала. Однако такой способ не дает необходимой точности, поскольку точность измерения зависит от определения момента касания струны головкой штихмаса. Увеличить точность измерения можно, включив струну в цепь низкого напряжения, тогда момент касания будет устанавливаться по загоранию лампочки. Самые точные показания отклонения соосности может дать использование контрольного или макетного вала: при совпадении осей установленных подшипников вал в отверстие входит свободно, а при их перекосе не входит.
Эта технология наиболее часто применяется при монтаже больших подшипников с коническими отверстиями на конических ниппелях валов, в которых предварительно изготовленные каналы подачи масла предварительно собраны в зоне сборки. Для подшипников, для которых необходимо строго соблюдать монтажные канавки — радиальные или осевые, следует строго соблюдать инструкции изготовителя. Естественно, команда альпинистов должна иметь необходимое измерительное оборудование и соответствующие устройства. Одной из распространенных ошибок является «глазное» регулирование, что неприемлемо, особенно для высокоскоростных и точных подшипников.
Для проверки радиального зазора чаще всего используют свинцовую проволоку диаметром на 0,2–0,3 мм больше возможного зазора: кусочки проволоки закладывают в нескольких местах между вкладышем и шейкой вала и в местах разъема вкладышей. Когда крышку подшипника затягивают гайками, а вал проворачивают на один оборот, проволока деформируется, и по ее толщине после извлечения из узла судят о величине зазора. Радиальный зазор в подшипнике (он еще называется масляным) зависит от диаметра шейки вала (D) и приближенно должен быть равен 0,001D + 0,05 мм. При необходимости радиальные зазоры можно отрегулировать (увеличить) с помощью прокладок, которые устанавливаются на штифтах.
После сборки вновь собранные подшипники должны быть осторожно повернуты под неполной нагрузкой и со скоростью до 50% допустимого уровня, а их температура и шум должны контролироваться. Это особенно важно для высокоскоростных подшипников, например. шлифовальных шпинделей. Эта процедура часто упоминается как «обучение носителям». Первоначальная более высокая температура является нормальным явлением. Следовательно, если установка выполняется правильно и подшипники не повреждены, температура должна падать и оседать в пределах ее нормального диапазона.
После окончательной сборки, контроля и регулировки подшипников в них устанавливают вал и при медленном его вращении с подачей смазочного материала прирабатывают вкладыши. В процессе приработки уплотняется их поверхностный слой за счет уменьшения шероховатости и увеличивается площадь контакта шейки вала и вкладышей. При этом следует проконтролировать температуру нагрева подшипников: слишком резкое ее увеличение свидетельствует о некачественной сборке всего узла.
Во время вращения, во время разгона и регулировки, в течение которого время смазки распределяется и, возможно, смещение избытка от рабочих зон, подшипники могут иметь несколько более высокий уровень шума. Важно, чтобы этот шум был равным и монотонным, без измельчения, игры, свиста. Наличие неравномерных, не ритмических звуков указывает на загрязнение в рабочих зонах или повреждение, вызванное во время установки. Самый элементарный, но достаточно практичный способ «прислушиваться к лагерям» — это деревянная сухая и гладкая дубинка, один конец которой опирается на тело возле проверяемого лагеря, а другой на ухо слушателя.
Из книги: Коршевер Н. Г. Работы по металлу
Следующая страница>>
Сборка узлов с подшипниками качения. Напрессовка подшипников.
Сборка узлов с подшипниками качения выполняется следующим образом. При монтаже подшипников необходимо создать зазоры, обеспечивающие свободное, без защемления шариков или роликов вращение подшипников. При слишком плотной посадке происходит расширение внутреннего кольца подшипника и сжатие его наружного кольца, в результате чего шарики или ролики защемляются и подшипник быстро выходит из строя. Чрезмерный зазор в посадочных местах также ухудшает работу подшипника: кольца его начинают проскальзывать, вызывая износ посадочных поверхностей и вибрацию механизма.
Однако для идентификации захваченных звуков необходим определенный опыт. Несмотря на то, что не все повреждения в результате несчастного случая требуют срочного ремонта или замены, во всех случаях это означает снижение эффективности и ухудшение характеристик узла подшипника, в частности, или машины в целом. Вопрос о выборе точного времени для проведения ремонтных работ при наличии определенных симптомов, указывающих на нарушения нормальной работы, необходим специалистам по техническому обслуживанию.
В последнем выпуске журнала «Технический журнал» мы рассмотрели методы диагностики подшипников качения в процессе работы на основе экспертных оценок, а также использовали различные технические средства для оценки их состояния. Предметом данной статьи являются диагностические методы, основанные на анализе состояния демонтированных подшипников качения.
Перед сборкой подшипники тщательно промывают в смеси бензина и минерального масла или в обезвоженном чистом керосине. Промытые подшипники укладывают на чистую бумагу и просушивают или обдувают сжатым воздухом. Сразу после просушки их смазывают, покрывая тонким слоем масла все поверхности, особенно внутренние дорожки качения, шарики и ролики. Посадку подшипников на вал производят по системе отверстия, а в корпус- по системе вала.
Основным требованием для оптимального режима работы подшипникового узла является правильный и скоординированный отбор, установка и обслуживание всех его составляющих элементов, включая подшипники, уплотнения, смазки, соединительные элементы. В большинстве случаев причина повреждения узла подшипника находится вне его. Чрезвычайные ситуации из-за неправильного выбора лагеря, например, являются очень редким случаем на практике. На рис. 1 показано процентное распределение основных причин повреждения подшипников качения на основе анализа накопленной статистической информации.
Посадка подшипников на залы, в гнезда корпусов деталей может быть выполнена при помощи ручных, гидравлических или пневматических прессов; с подогревом в горячем масле (80-90° С) или с охлаждением твердой углекислотой — сухим льдом (температура — минус 75-80° С).
Для напрессовки подшипника на шейку вала могут быть использованы ручные приспособления — монтажные стаканы и оправки (рис. 98).
Рис. 98. Оправка для напрессовки подшипников :
а — напрессовка подшипника с помощью оправки и ручного пресса, б- с помощью стакана 1 и кольца 2, в — с помощью ручной оправки
Применение оправок обеспечивает равномерную посадку подшипника на шейку вала, предотвращает перекос при установке и предохраняет подшипник от повреждений. Для напрессовок подшипников на валы, имеющие на конце резьбу, часто используют винтовые устройства (рис. 99, а, б).
Рис. 99. Приспособления для напрессовки подшипников :
а — гаечное: 1 — гайка, 2 — корпус, 8 — шайба, 4 — ручка; б- винтовое: 1 — подшипник, 2 -вал, 3 — втулка, 4 — гайка, 5 — соединительный винт, 6 — переходная втулка, 7 — винт, 8 — шайба, 9 — корпус, 10 — ручка; в — гидравлическая гайка с насосом
Для напрессовки и распрессовки крупных подшипников применяют гидравлическую гайку (рис. 99, в), которая состоит из корпуса 1 и поршня 2. Поршень имеет две канавки для уплотнительных колец и перемещается в корпусе гайки под давлением масла, подаваемого ручным насосом 4 по трубке 3. Корпус гайки внутри имеет метрическую или трапецеидальную резьбу.
При монтаже подшипников качения следует учитывать, что усилие запрессовки должно передаваться непосредственно на торец сопрягаемого кольца.
В упорных шарикоподшипниках кольца имеют разные диаметры — как наружные, так и внутренние. Чтобы подшипник работал нормально, при сборке следует всегда устанавливать кольцо с меньшим внутренним диаметром на валу, а кольцо с большим внутренним диаметром — в корпусе.
При установке вала в двух радиальных шарикоподшипниках один из них закрепляют неподвижно на валу и в корпусе, а второй — только на валу, потому что вал во время работы нагревается и его длина несколько возрастает. При удлинении вала подшипник перемещается в корпусе. Если закрепить оба подшипника неподвижно, вал, нагревшись, начнет туго поворачиваться и произойдет защемление шариков или роликов и оба подшипника могут быстро выйти из строя. Запрессованный подшипник проверяют, поворачивая его вручную. Вращение подшипника должно быть плавным, без заеданий. При этом может прослушиваться незначительный равномерный шум. Проверяют также прилегание наружного кольца к бортику отверстия корпуса, а внутреннего кольца — к заплечику вала.