Как вставить втулку в подшипник

Сборка подшипников скольжения

Сборка сборочных единиц с подшипниками скольжения – одна из самых ответственных операций сборки, от выполнения которой зависит точность и долговечность работы машины.

Подшипники скольжения могут быть цельными и разъемными. В первом случае подшипник представляет собой втулку, изготовленную из антифрикционного материала, запрессовываемую в корпус. Во втором случае подшипник состоит из двух частей – вкладышей с диаметральным разъемом.

Основные типы подшипников скольжения показаны на рис. 1.

Рис. 1. Конструктивные решения подшипников скольжения: а – цилиндрический с неразъемной втулкой; б – с разрезными коническими втулками; в – с втулкой с конической внутренней поверхностью

В цилиндрических подшипниках с цельной втулкой (рис. 1, а) регулировка величины масляного зазора не производится в тех случаях, когда одна из поверхностей подшипника (наружная или внутренняя) имеет коническую форму, такая регулировка при сборке возможна. Подшипниковая втулка 3 (рис. 1, б) имеет прорези, которые позволяют ей деформироваться. Так как втулка 3 передает усилие на корпус через промежуточную буксу 2, то сопряжение этих деталей по конусной поверхности должно быть плотным и с равномерной площадью контакта. Для достижения этого отверстие в буксе 2 часто пришабривают с проверкой на краску по конусу втулки 3. Регулировка масляного зазора осуществляется вращением гаек 1 и 4, благодаря чему втулка 3 затягивается или выдвигается из конуса буксы. О величине зазора судят по моменту, требуемому для вращения вала, или по показанию индикатора при одностороннем отжатии вала.

Конусная подшипниковая втулка (рис. 1, в) не имеет надрезов и благодаря этому обладает большой жесткостью. Регулировка масляного зазора здесь также производится смещением втулки вдоль оси посредством круглых гаек.

Внутренняя поверхность втулки при сборке пришабривается по конусной шейке вала.

Подшипники скольжения могут быть также разъемными в диаметральной плоскости (вкладыши).

1. Сборка неразъемных подшипников скольжения

Процесс установки цилиндрической неразъемной втулки в корпус включает ее запрессовку, закрепление от провертывания и подгонку отверстия до нужного размера.

1.1. Запрессовка втулок

Запрессовку в зависимости от размеров втулки и натяга в сопряжении производят при обычной температуре, с нагревом или же с охлаждением самой втулки.

Широкое распространение имеют подшипники скольжения из пластических масс, в частности из полиамидов (поликапролактама, нейлона, капролона и др.). Цельные пластмассовые втулки запрессовывают обычными методами. Зазоры в сопряжениях с валом здесь несколько больше, чем при металлических втулках. Например, для втулки из поликапролактама с порошкообразным наполнителем при диаметре отверстия 40 мм зазор не должен быть менее 0,12 мм, так как размеры втулки при работе изменяются и при меньшем зазоре происходит заклинивание вала.

Порядок сборки сборочных единиц с подшипниками скольжения зависит, прежде всего, от конструкции последних.

Плотность посадки втулки проверяют предварительно: производят контроль посадки сопряженных деталей (например, H9/x8; H9/u8; H9/s8) и контроль силы запрессовки в процессе сборки.

Простейший способ запрессовки втулки в корпус – при помощи обычной универсальной выколотки и молотка. Этот способ, широко распространенный при ремонте, в индивидуальном и мелкосерийном производстве, дает удовлетворительные результаты лишь при малых натягах в сопряжении, относительно большой толщине стенок втулки и при тщательном выполнении операции (рис. 2). При запрессовке втулок с помощью обычной универсальной выколотки и молотка направление втулки создается только отверстием в корпусе. При неточной первоначальной установке возможны задир наружной поверхности, перекосы, сдавливание втулки, поэтому при относительно больших натягах сопряжений (0,05-0,1 мм) и при посадке тонкостенных втулок необходимо точное центрирование их относительно отверстий в корпусе и точное направление во время запрессовки.

Pиc. 2. Запрессовка втулок в корпус подшипника: а – с помощью накладки; б – с помощью ручного пресса; в – с направляющим кольцом; 1 – накладка; 2 – втулка; 3 – корпус; 4 – шток пресса; 5 – оправка; 6 – молоток; 7 – направляющее кольцо

Направление движения втулки при запрессовке зависит от наличия заходной фаски под углом 30° снаружи на торце втулки, правильной первоначальной установки втулки относительно отверстия в корпусе и от направления и величины силового воздействия (предпочтительно вдоль оси втулки). Это предотвращает перекос и деформацию втулки и задиры поверхности отверстия в корпусе.

Операция запрессовки значительно упрощается применением несложных приспособлений, которые обеспечивают втулке необходимое направление. Это может быть оправка, выполненная по внутреннему диаметру втулки с буртом, накладка в виде пластины из медных или алюминиевых сплавов, которая накладывается на торец втулки противоположный запрессовываемому, и более сложные приспособления.

Необходимо учитывать, что диаметр отверстия втулки после ее запрессовки уменьшается и это находится в зависимости от натяга, создаваемого посадкой. Если это не учтено при изготовлении втулки до запрессовки, то отверстие ее приходится дополнительно обрабатывать. Для получения заданного размера внутреннюю поверхность втулки после запрессовки пришабривают по валу, калибруют, развертывают, растачивают и другими способами.

После запрессовки втулку необходимо обработать так, чтобы обеспечивалась строгая соосность поверхностей скольжения.

После окончательной обработки втулки острые кромки зачищают шабером и тщательно промывают узел.

В качестве примера приведем метод окончательной обработки отверстия втулки после ее запрессовки калиброванием шариком или пуансоном-прошивкой (рис. 3).

Рис. 3. Калибровка подшипников-втулок после запрессовки: а – с отбортовкой; б – с созданием натяга

Шарик применяют при отношении длины отверстия к его диаметру менее 8, а прошивку – при более длинных отверстиях. В результате калибрования получают высокую точность и шероховатость поверхности Ra=0,63-0,16 мкм.

Припуск на калибрование для отверстий диаметром 30-50 мм составляет примерно 0,12-0,15 мм для стальных втулок, 0,10-0,12 для чугунных и 0,09-0,12 для бронзовых. Калибрование может быть применено и для фиксирования втулки от осевого смещения двусторонними буртиками.

При проталкивании шарика в отверстие втулки за счет технологического припуска конец ее отбортовывается.

Калибрование выполняют на пневматическом прессе. В качестве смазывающей жидкости используют керосин для чугунных втулок, минеральное масло или смесь его с графитом – для бронзовых.

После такой обработки обычно не требуется крепления втулок от провертывания.

1.2. Закрепление втулок

Если втулки монтируются с посадками H7/k6; H7/n6, то диаметры их отверстий и форма почти не изменяются, и дополнительная обработка в сборе, как правило, поэтому не предусматривается. Но такие втулки после запрессовки крепят от провертывания; некоторые способы крепления втулок подшипников скольжения представлены на рис. 4.

Рис. 4. Способы крепления подшипников-втулок

Втулку можно крепить гладким стопором, удерживаемым в корпусе за счет обжатия металла (рис. 4, а). В этом случае отверстие в корпусе может быть просверлено заранее, а отверстие во втулке сверлят после ее запрессовки. Стопор должен входить в отверстие с натягом.

При закреплении втулки винтом (рис. 4, б), вначале сверлят одновременно в корпусе и втулке отверстие, в котором нарезают резьбу. Крепление осуществляют резьбовым штифтом. После ввертывания винта головка его должна быть утоплена относительно торца на 0,2-0,3 мм. Резьба под винт во избежание его самоотвинчивания должна быть тугой.

При креплении втулки коническим штифтом (рис. 4, в) обработка отверстия под штифт производится по отверстию в корпусе. Штифт запрессовывают легкими ударами молотка, чтобы не деформировать втулку.

1.3. Проверка подшипников

После запрессовки и обработки подшипников необходимо произвести проверку овальности и конусообразности отверстий в двух взаимно перпендикулярных направлениях в двух-трех поясах с помощью индикаторного нутромера (рис. 5, а), а также соосность с помощью калибра 1 (рис. 5, б).

Рис. 5. Проверка отверстий подшипника: а – проверка овальности индикаторным нутромером; б – проверка соосности отверстия калибром; 1 – калибр; 2 – буртик; 3 – щуп

Если отверстия несоосны, между торцовой поверхностью узла и одним краем буртика 2 калибра будет зазор, величина которого определяется щупом 3 или же закрашиванием нижней части буртика калибра.

2. Сборка разъемных подшипников скольжения

Процесс сборки корпусов с разъемными подшипниками скольжения в значительной мере определяется их конструкцией.

Разъемные подшипники могут быть толстостенные и тонкостенные. Однако, пользуясь таким условным делением, следует иметь в виду, что главным критерием отнесения подшипника к тому или иному типу является не абсолютное значение толщины его стенки, а отношение k толщины стенки (без заливки) к наружному диаметру. Для толстостенных подшипников k=0,065-0,095, а для тонкостенных k=0,025-0,045.

Комплект разъемных подшипников состоит из двух деталей-вкладышей. Во многих конструкциях нарушение этой комплектации не допускается.

Вкладыши толстостенных подшипников изготовляют из малоуглеродистой стали, чугуна или бронзы и заливают баббитом или другим антифрикционным сплавом.

Вкладыши устанавливают в корпус и в крышку с небольшим натягом или со скользящей посадкой. При монтаже вкладышей бронзовую или алюминиевую накладку устанавливают на обе плоскости вкладыша и по ней наносят легкие удары. Вкладыш нормально работает только тогда, когда не менее 85% его наружной поверхности равномерно прилегает к посадочной поверхности в корпусе или в крышке подшипника. Для предотвращения перемещения вкладышей применяют закрепительную втулку для подвода смазки в подшипник или штифт (рис. 6; а, б) диаметром d1 ≈ 0,2d и длиной l=0,3d. Посадку штифтов и втулок в корпусе осуществляют с натягом 0,04-0,07 мм. Вкладыш должен устанавливаться на штифт или втулку с зазором а=0,1-0,3 мм. Кроме того, во вкладыше отверстие под штифт или втулку в плоскости возможного вращения подшипника должно иметь несколько вытянутую форму, чтобы при перекосе плоскостей разъема вкладыш мог производить самоустановку.

Рис. 6. Установочные штифты для разъемных подшипников

Разъемные вкладыши обычно изготовляют из двух частей со стыком в плоскости разъема подшипника. Толщина стенки стального вкладыша примерно 0,03d+(1-3) мм, чугунного – примерно 0,03d+(2-5) мм. При значительной нагрузке на подшипник деформация вкладыша может привести к защемлению вала. Поэтому стык половин вкладышей выполняют ступенчатым или устанавливают штифты (рис. 6; в, г).

Перед установкой вкладышей в корпус и крышку все сопрягаемые поверхности должны быть просмотрены, а при наличии на них заусенцев зачищены шабером. Необходимо также проверить совпадение масляных каналов в корпусе и в крышке с отверстиями во вкладышах. Несовпадение этих отверстий на величину, превышающую 0,2 их диаметра, не допускается. Масляные каналы в корпусе перед установкой вкладышей должны быть тщательно промыты керосином при помощи шприца.

Крышки подшипников, как правило, фиксируют штифтами или калиброванными по посадке пазами. Штифты запрессовывают в корпусе с натягом 0,03-0,07 мм. Посадка крышки в пазах может быть с небольшим зазором или натягом.

При сборке разъемных подшипников необходимо учитывать, что крышка подшипника при затяжке крепежа тоже деформируется и под действием силы затяжки зазоры между вкладышем и крышкой уменьшаются. Эти деформации крышки могут нарушить нормальное положение вкладыша и вызвать искажение формы отверстия подшипника. Ограничить влияние этих погрешностей можно тщательным подбором деталей в пределах допустимых натягов, соблюдением последовательности и требуемой степени затяжки деталей крепления крышки, а также проверкой результатов сборки.

Предварительно укладывают между корпусом и крышкой набор регулирующих латунных или медных прокладок (рис. 7) толщиной до 0,05 мм. Общую толщину прокладок указывают в чертеже и обычно она равна 4-5 мм. После сборки без люфта прокладки постепенно удаляют по мере приработки подшипника.

Рис. 7. Установка прокладок

Смазку необходимо подводить к ненагруженной части поверхности подшипника, в месте наибольшего зазора. При работе в зазоре ненагруженной части подшипника возникает разрежение (0,25-0,3 aт), и смазка засасывается в подшипник.

На нагруженных частях поверхности подшипника не должно быть никаких смазочных канавок, так как при значительных нагрузках в месте контакта подшипника с валом, может происходить разрыв масляной пленки.

Масляные канавки и карманы, прорезанные на вкладышах подшипников, распределяют смазку вдоль оси подшипника; смазку по рабочей поверхности подшипника распределяет шейка вала при вращении.

Смазочные канавки не следует доводить до торцов втулки или вкладыша подшипника. В противном случае масло вытекает из области давления, что уменьшает несущую способность подшипника. Обычно у торцов втулки смазочные канавки соединяются кольцевыми проточками, которые препятствуют вытеканию масла. Для лучшего захвата масла валом у смазочных канавок скашивают кромки.

В отдельных случаях канавки доводят до торца втулки или вкладыша с целью увеличения циркуляции масла через нерабочую зону, т. е. для улучшения теплоотвода.

В подшипниках, которые смазывают консистентной смазкой и которые работают при низких скоростях и высоких нагрузках, а также при качательном движении вала, смазочные канавки можно располагать в нагруженной части.

Масляные канавки соединяют с маслораспределительной канавкой.

Поверхность опорных шеек под подшипники скольжения должна быть не ниже 50 HRC.

2.1. Сборка разъемных подшипников скольжения для многоопорного вала

Сборка разъемных подшипников скольжения состоит из следующих операций:

• сопряжения вкладышей подшипников с корпусом;
• проверки соосности рабочих поверхностей подшипников;
• подгонки прилегания рабочих поверхностей вкладышей и вала;
• регулирования необходимого монтажного зазора в подшипнике;
• укладки вала в подшипнике.

Вкладыш подшипника подгоняют к корпусу по наружному диаметру, используя краску. Отпечатки краски должны занимать 70-80% поверхности подшипника. Сферические поверхности самоустанавливающихся вкладышей пригоняют к гнездам совместной притиркой. Одновременно с подгонкой вкладышей выверяют соосность их с корпусом. Отклонение от соосности не должно превышать 0,15 мм.

Соосность подшипников выверяют эталонным валом, контрольной линейкой и щупом (длина до 2 м), струной и штихмассом (длина до 4 м), а также оптическим способом (длина более 4 м) с помощью коллиматора и телескопа.

Если гнезда подшипников выполнены непосредственно в корпусе, то их соосность обеспечивается совместным растачиванием. В этом случае соосность отверстий вкладышей сравнительно небольших размеров контролируют с помощью эталонного вала. Диаметр эталонного вала рассчитывают с учетом допустимых отклонений от соосности. При соответствии техническим условиям вал должен легко проходить во все втулки (гнезда вкладышей) подшипников и свободно вращаться.

Для достижения соосности нескольких крупных подшипников в отдельно стоящих корпусах со втулками диаметром более 200 мм при большом расстоянии между крайними подшипниками целесообразно пользоваться линейкой или струной.

По контрольной линейке, приложенной к вкладышам, выявляют зазоры (рис. 8). Путем передвижения корпусов подшипников достигается соприкосновение линейки со всеми вкладышами по щупу.

Рис. 8. Схема установки подшипников по линейке

Схема установки подшипников по струне приведена на рис. 9, а. При проверке соосности струной (стальной проволокой диаметром 0,25-0,5 мм) один конец ее закрепляют на стойке 1, а второй – перекидывают через ролик 2 и подвешивают груз для натяжения струны. Ролик и стойка перемещаются в двух направлениях. Сначала струну устанавливают параллельно базовой поверхности корпуса на расстоянии Н, а затем, перемещая стойку и ролик в горизонтальной плоскости, добиваются равенства радиусов R в крайних подшипниках. После этого по натянутой струне устанавливают все промежуточные опоры.

Рис. 9. Схема установки подшипников по струне

Для повышения точности при замерах струну натягивают на изолированных стойках и включают ее в электрическую цепь (рис. 9, б) аккумуляторной батареи с лампочкой. Когда штихмасс соединяется со струной и корпусом подшипника, лампочка загорается.

При больших расстояниях между опорами применяется проверка соосности оптическим методом. В этом случае в одном из подшипников устанавливается коллиматор (рис. 10), а в другом – телескоп. Коллиматор имеет две шкалы М1 и М2, посредством которых определяются смещение и перекос, шкала же телескопа М3 позволяет найти числовую величину погрешности.

Рис. 10. Схема установки подшипников с помощью коллиматора (1) и телескопа (2)

После выверки соосности осей подшипников приступают к сборке и пригонке вкладышей к шейкам и шипам вала, которые предварительно протирают и покрывают тонким слоем краски. Вал устанавливают в закрепленные подшипники и проворачивают на три-четыре оборота. Окрашенные места вкладышей сшабривают. Сначала пришабривают поверхности нижних вкладышей, добиваясь равномерного расположения пятен контакта (т. е. 9-12 пятен на квадрат 25х25 мм). Количество пятен на квадрат 25х25 мм определяют наложением на внутреннюю поверхность подшипника целлулоидного шаблона, на котором нанесены линии, образующие квадрат (рис. 11).

Рис. 11. Проверка качества шабрения рабочей поверхности подшипника

Затем пришабривают внутренние поверхности верхних вкладышей. Для этого подшипники приходится собирать, устанавливая прокладки и затягивая гайки динамометрическим ключом. Повернув вал рукой на три-четыре оборота, подшипники разбирают, и окрашенные места верхних вкладышей сшабривают. Операцию повторяют несколько раз до тех пор, пока не будет достигнуто удовлетворительное распределение точек контакта.

Величину масляного зазора контролируют латунными пластинками необходимой толщины или свинцовыми проволочками. Пластинку или проволочки смазывают маслом и закладывают между вкладышем и шейкой вала. После затягивания подшипника динамометрическим ключом вал проворачивают от руки. При легком вращении диаметральный зазор должен быть меньше толщины пластинки. Если ощущается сопротивление проворачиванию, то зазор соответствует толщине пластины.

Прилегание вкладышей к шейкам валов проверяется по краске.

На нижние половинки вкладышей, закрепленные в корпусе, укладывается вал с нанесенным на шейки и шипы тонким слоем краски и проворачивают рукой на два-три оборота, после чего проверяют прилегание. Слой краски должен быть очень тонким, иначе отпечатки на вкладыше будут неправильные. Пятна краски размером около 3 мм в диаметре должны равномерно покрывать 75-85% поверхности вкладыша, при этом на каждом квадратном сантиметре поверхности должно быть не менее трех пятен.

Необходимое качество прилегания достигается пришабриванием, которое удобнее выполнять при закреплении вкладыша на верстаке в специальном приспособлении.

Для окончательной пригонки устанавливают крышки подшипников. Гайки проверяемого подшипника затягивают динамометрическим ключом по схеме, приведенной на рис. 12, и вал проворачивают от руки на два-три оборота; затем гайки ослабляют, а затягивают гайки следующего подшипника, и вал снова проворачивают и т. д.

Рис. 12. Схема затягивания гаек динамометрическим ключом и проверки крутящим моментом

После этого все подшипники раскрывают и производят окончательное пришабривание верхних и нижних вкладышей. Операцию повторяют несколько раз до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое качество прилегания шеек вала к вкладышам подшипников. Затем окончательно затягивают гайки динамометрическим ключом по цифровой схеме, приведенной на рис. 12, и проверяют соответствие значению крутящего момента, указанному в технической документации.

Масляный зазор контролируют в подшипниках калиброванными латунными пластинками, толщина которых соответствует предельным значениям зазора.

Регулировка зазора часто производят прокладками. В комплекты входят прокладки толщиной 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,5; 0,8 мм, а также 1; 1,5; 2 мм и более. Количество прокладок с обеих сторон подшипника и их общая толщина должны быть одинаковы. Толщина комплекта прокладок в различных подшипниках бывает от 0,5 до 7 мм, а их количество – от 5 до 20.

Толстые прокладки должны прилегать к корпусу подшипника, а тонкие – к крышке. После пригонки на вкладыши и крышки подшипников наносятся метки.

Тонкостенные вкладыши изготовляются из малоуглеродистой стали и заливаются слоем баббита, свинцовистой бронзы или другого антифрикционного сплава. Толщина стенки залитого вкладыша обычно составляет 1,5-3 мм. От проворачивания и осевого смещения тонкостенные вкладыши удерживаются усом, отштампованным на теле вкладыша.

Тонкостенные вкладыши, зажатые в гнезда, почти полностью копируют форму гнезда, поэтому к подшипниковым узлам с тонкостенными вкладышами предъявляются высокие требования: овальность посадочных гнезд допускается не более 0,015-0,02 мм, конусность – не выше 0,01-0,015 мм на 100 мм диаметра.

Тонкостенные вкладыши изготовляются на основе взаимозаменяемости и подгонке при сборке не подвергаются. Подбирают вкладыши по размеру, указанному в маркировке, и на прилегание к гнездам по краске. Операция подбора вкладышей считается законченной, когда отпечатки на стыках корпуса и вкладышей, а также в гнездах будут одинаковыми. Качание, зависание на фиксирующих усах, равно как и слабая посадка вкладышей, не допускаются. Плотное прилегание вкладыша к корпусу обеспечивает хорошую отдачу тепла от вкладыша, в связи с чем создаются благоприятные условия для работы антифрикционного слоя.

Установка тонкостенных вкладышей в гнездах показана на рис. 13.

Рис. 13. Установка тонкостенного вкладыша в гнездо: а – вкладыш в свободном состоянии; б – вкладыш запрессован в гнездо

Края посаженного вкладыша должны выступать над плоскостью стыка корпуса на величину Δh=0,05 ÷ 0,1 мм, за счет чего при затяжке болтов создается прессовая посадка вкладыша в гнезде. Высота вкладышей проверяется в специальном приспособлении (рис. 14) при условиях, близких к эксплуатационным.

Рис. 14. Схема контроля тонкостенного вкладыша по высоте: 1 – гнездо; 2 – вкладыш; 3 – жесткий упор; 4 – прижим; 5 – индикатор

Достигается это тем, что вкладыш ставится в эталонное гнездо, упирается одной стороной в жесткий выступ, а на другой стороне создается давление 750-1000 кГ, соответствующее усилию при затяжке подшипника. В таком положении индикатором замеряется высота вкладыша.

При сборке узлов с подшипниками скольжения перед окончательной укладкой вала все масляные каналы корпуса прочищаются ершом, смоченным в керосине, и продуваются воздухом.

Монтаж подшипников качения

Подшипники качения, поступившие на сборку с истекшим сроком хранения (консервации), должны быть расконсервированы. Подшипники качения расконсервируют в минеральном масле (индустриальное 12 или 20), с нагревом до температуры 90°С. После остывания подшипники промывают в бензине с добавлением 6-8% минерального масла (индустриальное 12). Точные подшипники должны быть установлены в сборочные единицы не позже чем через 2 часа после их расконсервации.

Установку подшипников на посадочные места при условии, что заданная посадка вызывает образование натяга между сопряженными поверхностями, осуществляют при помощи ручного или гидравлического пресса, а в случае значительной величины натяга – с предварительным нагревом подшипников (при посадке внутреннего кольца на вал) либо корпуса (при посадке наружного кольца в корпус).

Установка подшипников с посадками, при которых между сопряженными поверхностями должен быть гарантирован зазор или незначительный натяг, осуществляют при помощи ударного инструмента либо от руки.

При этом необходимо учитывать, где должно быть расположено вращающееся кольцо подшипника – на валу или в корпусе.

1. Основные приемы монтажа подшипников

При монтаже подшипников необходимо особо тщательно следить за чистотой рабочего места, монтажного инструмента и сопрягаемых деталей.

При сборке следует обратить внимание, чтобы на деталях были предусмотрены элементы, которые обеспечивали бы более точный и облегченный монтаж и демонтаж подшипника. Вот некоторые из них:

• на шейке вала и у расточки корпуса или стакана должны быть фаски;
• поверхность опорных шеек под подшипники качения с внутренним кольцом качения и без внутреннего кольца должна быть не ниже 46 HRC;
• диаметр шейки вала под посадку внутреннего кольца подшипника должен быть больше, чем диаметры предыдущих участков вала, чтобы кольцо подшипника свободно проходило через них.

В отдельных случаях допускают равенство номинальных диаметров участков вала, посадочного места и расположенного перед ним. Однако при этом обработка обоих участков должна быть выполнена с различными допусками так, чтобы нагретый в минеральном масле до t=100°С подшипник проходил свободно на посадочное место.

Посадка подшипников на валы, в гнезда корпусов деталей может быть выполнена вручную, с помощью ручных, гидравлических или пневматических прессов, с подогревом в горячем масле (80-90°С) или с охлаждением твердой углекислотой – сухим льдом (температура мину. 11-80°С).

Для запрессовки шарикоподшипника на шейку вала могут быть использованы ручные приспособления – монтажные стаканы и оправки (рис. 1; а, б, в). Применение оправок обеспечивает равномерную посадку подшипника на шейку вала, предотвращает перекос при установке и предохраняет подшипник от повреждений. Для запрессовки подшипников на валы, имеющие на конце резьбу, часто используют гаечные и винтовые устройства (рис. 1, г).

При всех способах монтажа подшипников на валы и в корпусы необходимо соблюдать следующие основные правила.

Прикладывать усилие запрессовки только к тому кольцу подшипника, которое устанавливается на посадочное место с натягом (рис. 1, д).

Рис. 1. Приспособление для запрессовки подшипников: а – запрессовка подшипника с помощью оправки и ручного пресса; б – с помощью стакана 1 и кольца 2; в – с помощью ручной оправки; г – с помощью гаечного устройства; 1 – гайка; 2 – корпус; 3 – шайба; 4 – державка

При одновременной установке подшипника на вал и в корпус усилие запрессовки передавать через оба кольца (рис. 1; б, в).

Для установки кольца подшипника на посадочное место без перекоса усилие запрессовки должно распределяться равномерно по всей торцовой поверхности кольца. Для этой цели следует пользоваться специальными монтажными оправками, трубами или кольцами. При установке подшипника при помощи молотка и медной выколотки необходимо наносить удары поочередно по всем точкам монтируемого кольца, причем каждый последующий удар наносить в диаметрально противоположной зоне торца кольца.

Не следует применять таких способов монтажа подшипников, при которых усилие запрессовки может передаваться на тела качения, а также не следует наносить удары молотком непосредственно по кольцам подшипников.

Монтажные приспособления должны быть выполнены так, чтобы при запрессовке подшипников усилия не передавались на сепаратор.

При прогреве подшипников, монтируемых на валы, следует применять ванны с электрическим подогревом или сдвоенные баки; один из баков (внутренний) наполняется маслом, а другой (наружный) – водой, которую доводят до кипения. Прогрев подшипников ведется в минеральном масле, нагретом до 80-90°С. Прогрев корпусов осуществляют погружением их в нагретое масло либо путем обдувки горячим воздухом.

Существенную роль в обеспечении нормальной работы подшипниковых узлов имеет правильное крепление колец подшипников на валу и в корпусе.

Вращающееся кольцо подшипника на валу не должно проворачиваться, так как это ведет к износу посадочных мест. Это достигается гарантированным натягом.

Для предотвращения перемещения под действием осевого усилия кольца закрепляются на валу с помощью специальных устройств.

При наличии больших осевых усилий и высоких угловых скоростей крепление колец подшипников должно быть особенно надежным. Следует помнить, что осевое крепление колец не может обеспечить закрепление их от проворачивания, если не предусмотрена надлежащая посадка.

2. Посадки подшипников на вал и в корпус

Внутренние кольца подшипников часто закрепляют на валах посредством только соответствующей посадки (рис. 2, а).

Рис. 2. Основные схемы крепления подшипников на валу: а – неподвижное соединение по прессовой посадке; б – торцовой шайбой с винтом и стопорной планкой; в – круглой шлицевой гайкой и стопорной шайбой; г – стопорным кольцом; д – конусной разрезной втулкой и натяжной круглой гайкой и стопорной шайбой

Выбор характера посадки подшипника на вал и в корпус зависит от ряда факторов: типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, величины, направления и характера нагрузок, класса точности подшипника, нагружения неподвижного кольца.

Различают следующие виды нагружения неподвижных колец: местное циркуляционное и колебательное.

Местная нагрузка воспринимается ограниченным участком дорожки качения и передается на ограниченный участок корпуса.

Циркуляционная нагрузка воспринимается всей окружностью дорожки качения и передается на всю опорную поверхность корпуса. Это наблюдается в том случае, когда вектор нагрузки вращается.

Колебательная нагрузка распространяется на определенный участок невращающегося кольца, например, при качательном движении.

Для вращающегося кольца, передающего внешнее усилие, следует назначать неподвижные посадки, например, в редукторах внутреннее кольцо подшипника должно насаживаться на вал с натягом. Наружное кольцо подшипника, сопряженное с неподвижной частью машины, должно иметь посадку, обеспечивающую весьма малый натяг или даже небольшой зазор, дающий возможность кольцу при работе несколько проворачиваться относительно своего посадочного места, что обеспечивает более равномерный износ беговых дорожек.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал или ось осуществляется по системе отверстия, а наружного кольца в корпус – по системе вала.

В связи с этим соединение внутренних колец подшипников с валами при переходных посадках будет фактически неподвижным с гарантированным натягом. При осуществлении неподвижной посадки следует очень тщательно следить за тем, чтобы соединение имело определенный натяг: ослабление посадки ведет к проскальзыванию вала по внутреннему кольцу, температура подшипника резко повышается, и он выходит из строя. При увеличенном натяге внутреннее кольцо подшипника расширяется, радиальный зазор между внутренним и наружным кольцом уменьшается. Это может привести к заклиниванию тел качения: подшипники нагреваются и быстро разрушаются.

Особенно тщательно следует осуществлять посадки радиальных шарикоподшипников. Шейки валов и расточенные отверстия корпусов с грубо обработанными посадочными поверхностями не должны допускаться к монтажу.

Шероховатость обработки и геометрические формы посадочных мест в значительной степени влияют на долговечность подшипников.

Овальность, конусность и биение заплечиков должны быть в пределах допусков, установленных для поверхностей, сопрягаемых с подшипниками.

Следует помнить, что от точности заплечиков валов и корпусов, а также размеров галтелей вала зависит нормальная работа подшипников качения и всего узла. При сборке необходимо следить за тем, чтобы заплечики валов и корпусов были строго перпендикулярны к оси вала, и кольца подшипников плотно прилегали к заплечикам по всей поверхности.

Размеры заплечиков вала и корпуса должны быть такими, чтобы при действии значительной осевой нагрузки торцы заплечиков не сминались. Однако очень большие заплечики затрудняют демонтаж подшипников, так как в этом случае захватить кольцо подшипника, из-за выступающего заплечика, не представляется возможным. Нормальная высота заплечиков ориентировочно должна быть равна 1/2 толщины внутреннего кольца. Если нельзя предусмотреть заплечики нормальной высоты, то применяют специальные упорные кольца.

Радиус галтели вала должен быть всегда несколько меньше, чем радиус фаски внутреннего кольца подшипника. То же относится к наружному кольцу.

При проектировании валов часто вместо галтелей делают проточки. Однако они ослабляют вал, вызывая концентрацию напряжений, и поэтому ими можно заменять галтели только в том случае, если вал имеет значительный запас прочности.

В тяжело нагруженных валах максимальные напряжения сосредоточиваются на посадочных местах вала у заплечиков. В таких случаях делать выточки и даже галтели нежелательно. Рекомендуется применять плавный конусный переход и ставить специальную упорную шайбу.

3. Установка конических роликоподшипников

Особенностью конструкции конического роликового подшипника является то, что сепаратор выступает за пределы наружного кольца на m и n (рис. 3, а). Это следует учитывать при установке смежных с подшипниками деталей, например, шлицевых гаек (рис. 3, б), или при установке двух рядом расположенных подшипников (рис. 3, в).

Смежная деталь должна отстоять от торца наружного кольца конического роликоподшипника на b=4…6 мм. Чтобы цилиндрические поверхности смежных деталей не касались сепаратора, высоты h1 и h2 не должны превышать величин: h1=0,1(D–d); h2=0,05(D–d).

Рис. 3. Установка конических роликоподшипников

Именно поэтому в очень распространенном креплении конического подшипника шлицевой гайкой (рис. 3, б) между торцами внутреннего кольца подшипника и гайки устанавливают дистанционную втулку 1. Примерно половиной своей длины втулка 1 заходит на вал диаметром d, выполненным под установку подшипника, а оставшейся длиной перекрывает канавку для выхода инструмента при нарезании резьбы.

4. Регулировка зазоров в подшипниках

Регулировка зазоров в подшипниках оказывает большое влияние на их долговечность и точность работы всего механизма. Различают два вида зазоров: радиальный и осевой. В процессе монтажа и эксплуатации подшипников эти зазоры изменяют свою величину.

Перед монтажом подшипник имеет так называемый начальный зазор, после установки подшипника в узле – посадочный зазор и, наконец, в процессе эксплуатации – рабочий зазор.

Рабочий зазор в радиально-упорных и упорных подшипниках должен быть таким, чтобы, с одной стороны, осуществлялось легкое вращение вала, а, с другой стороны, при температурном удлинении вала не защемлялись тела качения.

Регулировку радиально-упорных и упорных подшипников часто приходится осуществлять во время их эксплуатации, чтобы компенсировать зазоры, образующиеся от износа. Осевые и радиальные зазоры в радиально-упорных и упорных подшипниках имеют определенную геометрическую зависимость.

Оптимальная осевая игра (зазор) в подшипниках регулируемого типа зависит от многих факторов: конструкции и размера подшипников, температуры узла во время работы, жесткости опор, точности посадочных мест; поэтому величина осевой игры устанавливается индивидуально для каждого узла.

Следует учитывать, что отсутствие зазора, так же как и чрезмерно большой зазор, ведет к быстрому износу подшипников. Исключение составляют узлы точных станков, которые монтируются на подшипниках с предварительным натягом.

Радиально-упорные подшипники и особенно роликовые конические лучше работают при малой осевой игре.

Если в узле обеспечена высокая точность расточки посадочных мест, расстояние между подшипниками невелико и нет опасения защемления тел качения, то следует выбирать нижние пределы осевой игры.

Если вышеуказанные условия в узле не выполняются, то пределы осевой игры выбираются по табл. 1, 2 и 3 с учетом теплового удлинения вала.

Таблица 1. Примерные значения осевой игры для регулировки конических роликоподшипников

Таблица 2. Примерные значения осевой игры для регулировки радиально-упорных шарикоподшипников

Таблица 3. Примерные значения осевой игры для регулировки двойных упорных подшипников

В зависимости от схемы установки подшипников осевая игра регулируется: прокладками между корпусом и торцом крышки (рис. 4; а, б); резьбовыми кольцами на валу или в корпусе; гайкой и специальной шайбой (рис. 4, в) и др.

В данной схеме в фиксированной опоре вала устанавливают два подшипника (рис. 4). Внутренние кольца подшипников обеих опор закрепляют на валу. Наружные кольца подшипников, расположенных в фиксированной опоре, закрепляют в корпусе. Наружное кольцо подшипника плавающей опоры оставляют свободным.

Рис. 4. Конструкция узла опоры с фиксированной парой подшипников

В фиксированной опоре радиальные и осевые зазоры сводятся к минимуму соответствующей регулировкой, и «игра» валов почти отсутствует. Жесткость опоры увеличивается. Кроме того, расположение двух подшипников в фиксированной опоре увеличивает и жесткость вала.

Рис. 5. Схема определения осевой игры вала

Геометрическая зависимость в коническом роликоподшипнике между зазором g по линии давления (перпендикулярно образующей дорожки качения наружного кольца), радиальным зазором А (перпендикулярно оси вращения подшипника) и осевой игрой S (параллельно оси вращения подшипника) (рис. 5) определяется следующими формулами:

где β – угол между образующей конуса наружного кольца подшипника и осью подшипника.

Величина осевой игры S влияет только половину полной осевой игры вала, смонтированного на двух конических роликоподшипниках. То же относится и к случаям установки вала на двухили четырехрядных конических роликоподшипниках.

Регулировка осевой игры радиально-упорных шарикоподшипников при помощи прокладок производится следующим образом: надевают комплект прокладок на одну из крышек, устанавливают ее в корпус и зажимают болты до отказа.

Вторую крышку (без прокладок) также ставят на место; несколько не дожав болты до конца, проворачивают вал. Затем сильно зажимают болты крышки, добиваясь такого положения, чтобы вал проворачивался туго (зазор полностью уничтожен).

Далее замеряют щупом зазор между фланцем крышки и корпусом. К величине найденного щупом зазора прибавляют величину необходимого осевого зазора (осевой игры). Эта сумма размеров и составляет необходимую толщину комплекта прокладок для регулирования осевой игры. Осевая игра распределяется между двумя подшипниками.

Крышку без прокладок после измерения величины осевой игры следует снять, подобрать комплект прокладок и снова поставить с прокладками, зажать болты до отказа и при этом проворачивать вал от руки.

Если вал вращается туго, то необходимо добавить еще одну тонкую прокладку, после этого следует проверить величину полученной осевой игры (при помощи индикатора или щупа):

Например, короткие валы при отсутствии значительного нагрева можно крепить посредством двух опор. При сборке для предупреждения защемления тел качения в радиальных подшипниках предусматривают минимальный осевой зазор а=0,2…0,3 мм между крышкой подшипника и наружным кольцом, а в радиально-упорных – осевую регулировку путем изменения общей толщины набора прокладок б между фланцем крышки подшипника и его корпусом (рис. 6).

Рис. 6. Конструкция сборочной единицы для регулировки зазора

После того как установится при работе узла нормальный тепловой режим, зазор уменьшается до нормальных пределов или исчезает. Величину начального зазора а устанавливают обычно для каждого изделия опытным путем.

Поэтому данная схема осевой фиксации валов применяется при относительно коротких валах и при дуплексировании (подборе пар подшипников для установки с предварительным натягом) упорных шарикоподшипников, которые применяются в быстроходных механизмах.

Точность регулировки подшипников в значительной степени зависит от качества прокладок, которые должны быть изготовлены точно (штампованная калиброванная латунь или мягкая сталь).

Регулировка осевой игры радиально-упорных подшипников при помощи резьбовых колец на валу производится следующим образом: внутреннее кольцо подшипника зажимают резьбовым кольцом до полного уничтожения зазора в подшипниках. Затем резьбовое кольцо несколько отворачивают на 1/3 или 1/4 оборота, в зависимости от шага резьбы и требуемого осевого зазора, добиваясь свободного проворота вала; после этого резьбовое кольцо стопорят.

При регулировании прокладками зазора в конических роликоподшипниках сначала зажимают крышку без прокладок до тех пор, пока вал не будет провертываться очень туго. Затягивая гайки или винты, вал нужно повернуть на несколько оборотов, чтобы ролики подшипника имели возможность правильно установиться.

При зажатой до конца крышке зазора в подшипнике нет. Замеряя в этом положении в двух-трех местах зазор А (рис. 7, а) между крышкой 1 и корпусом и прибавляя к нему требуемое осевое перемещение вала С, определим толщину Т калиброванной прокладки 2, которую нужно подложить под крышку, т. е. Т=А+С.

Рис. 7. Схемы регулирования зазора в конических роликоподшипниках: а – крышкой; б – болтом 4 в промежуточную крышку 3; в – втулкой 6 и угольником 7

При регулировании зазора в подшипнике болтом 4 и гайкой 5 (рис. 7, б) сначала их затягивают до тугого провертывания вала (это показывает, что зазоры выбраны правильно). Затем по величине шага Р резьбы определяют, на какой угол φ следует провернуть винт или гайку обратно, чтобы получить требуемый зазор: φ=С/(Р•360°) (обычно – это четверть оборота).

5. Дуплексация подшипников

К работе целого ряда подшипников предъявляются особо высокие требования (узлы точных приборов, авиационных двигателей, шпиндели точных станков и т. п.).

Вибрации валов, которые возникают при наличии даже нормальных зазоров, для этих узлов недопустимы.

Зазоры в подшипнике и упругие деформации его элементов под действием рабочей нагрузки вызывают осевые и радиальные вибрации вала. Уничтожение в подшипниках качения осевого и радиального зазоров (осевой и радиальной игры) и значительное повышение жесткости комплекта подшипников качения может быть обеспечено созданием предварительного натяга, т. е. приложением предварительной осевой нагрузки, в результате чего возникает начальная упругая деформация и исчезают осевые зазоры в комплекте.

Если затем к подшипнику приложить рабочую осевую нагрузку, то относительное перемещение его колец будет значительно меньше, чем до создания предварительного натяга. Следует иметь в виду, что по мере износа тел и дорожек качения в процессе эксплуатации или длительных испытаний величина предварительного натяга будет уменьшаться. Для сохранения предварительного натяга одно из колец подшипника смещают в осевом направлении устройством для компенсации износа или деформации деталей узла подшипников на величину, соответствующую значению натяга.

Предварительный натяг осуществляется различными способами. Для этого применяют дистанционные кольца h2 (рис. 8) между внутренними и наружными кольцами подшипников, крышки с резьбой и специальные пружины (рис. 9), компенсирующие износ и деформацию деталей узла подшипников.

Рис. 8. Дуплексация подшипников: а – определением размера внутреннего кольца; б – определением размера наружного кольца

Рис. 9. Прорезная пружина: а – общий вид; б – осевое сечение (1 – прорезь, 2 – перемычка)

В понятие дуплексации подшипников входит подбор комплекта шариковых радиально-упорных подшипников, доработка посадочных поверхностей и деталей, их соединяющих, для выбора зазоров и создания натяга.

Точность сопрягаемых с подшипниками деталей должна соответствовать точности применяемых в узле подшипников. Например, цилиндричность и конусность отверстия шариковых радиально-упорных подшипников для внутришлифовального шпинделя станка, параллельность беговой дорожки и торцов, радиальное биение и параллельность торцов подшипников – не более 0,5 мкм. Допуск точности шариков по размеру и форме – не более 0,125 мкм. Разброс угла контакта шариков с дорожками качения – не более 1-2° у пары подшипников. Эти параметры проверяются и по результатам проверки подбираются пары подшипников с примерно одинаковыми параметрами.

При дуплексированной установке этой пары подшипников необходимо обеспечить точность шеек шпинделя и посадочных отверстий в корпусе под подшипники: круглость — 0,5-2 мкм, овальность – 1-3 мкм, радиальное биение относительно оси – 1-2 мкм, несоосность отверстий под подшипники в корпусе – 2 мкм на длине 400 мм, шероховатость поверхности – Ra=0,025-0,1 мкм. Эти параметры должны быть проверены перед сборкой.

В зависимости от радиального размера подшипников величина осевого усилия, которым обеспечивается предварительный натяг подшипников, может изменяться от 30 до 60 кГ. При монтаже дуплексированных подшипников следует придерживаться следующих рекомендаций:

• подшипники должны подбираться парами, с примерно одинаковыми параметрами;
• максимумы радиального биения внутренних колец подшипников и максимум радиального биения посадочной шейки вала, на которую должны быть смонтированы кольца подшипников, должны быть направлены в противоположные стороны, а максимальное торцовое биение колец подшипников должно быть направлено в сторону, противоположную максимальному торцовому биению заплечиков валов;
• наружные кольца подшипников следует устанавливать в посадочные отверстия корпуса так, чтобы максимумы радиального биения всех подшипников были направлены в одну сторону.

При ремонте конкретных узлов с дуплексированными подшипниками целесообразно пользоваться руководством по эксплуатации и учитывать при этом конструктивные особенности механизма.

6. Монтаж игольчатых подшипников

Сборку подшипниковых сборочных единиц, в опорах которых применяют свободные игольчатые ролики, выполняют при помощи вспомогательных втулок. Диаметр наружной поверхности таких втулок должен быть на 0,2-0,3 мм меньше диаметра шейки вала с беговой дорожкой под игольчатые ролики.

На поверхность дорожки качения в отверстии корпуса наносят слой консистентной мази (используемой для смазки подшипникового узла), на которую «наклеивают» иглы в один или несколько рядов. В образовавшееся отверстие вводят вспомогательную втулку; благодаря уменьшенному (против диаметра вала) размеру диаметра наружной поверхности втулка легко входит в отверстие между иглами. К торцу вспомогательной втулки плотно прижимают монтируемый вал и вместе со вспомогательной втулкой проталкивают в отверстие (рис. 10).

Рис. 10. Монтаж игольчатого некомплектного подшипника

Вспомогательная втулка в процессе установки вала на свое место удерживает иглы на поверхности отверстия и не дает им возможности выпасть из отверстия, а монтируемый вал своей фаской прижимает иглы к поверхности дорожки качения в корпусе.

Комплектные игольчатые подшипники (с наружным и внутренним кольцами), а также с тонкостенным штампованным наружным кольцом монтируют теми же способами, которые применимы для установки подшипников других типов с массивными кольцами. При этом посадка подшипников со штампованным наружным кольцом в корпус должна осуществляться только при помощи ручного или механического пресса, так как даже легкие местные удары молотка через медную выколотку по тонкостенному кольцу вызывают его деформацию и повреждения. Наиболее целесообразно пользоваться специальными приспособлениями (рис. 11).

Рис. 11. Приспособление для монтажа игольчатого некомплектного подшипника с тонкостенным штампованным наружным кольцом

7. Стаканы для подшипников

Для размещения опор валов, состоящих из нескольких подшипников, применяют стаканы (рис. 12). Стаканы обычно выполняют из чугунного литья марки СЧ15 и из стали, которые применяют в чугунном или силуминовом корпусе при значительных нагрузках.

Рис. 12. Конструкции стаканов для подшипников: а – для универсальной сборки; б – для двух конических подшипников (внутри стакана); в – для двух конических подшипников (один снаружи и один внутри); г – для двух конических подшипников с буртами

Толщину стенки стаканов δ, мм, принимают в зависимости от диаметра D отверстия стакана под подшипник. Стаканы для подшипников вала конической шестерни (рис. 12, а) перемещают при сборке для регулировки осевого положения конической шестерни. Для этого применяют посадку стакана в корпусе H7/js6. Другие стаканы после их установки в корпус остаются неподвижными. Тогда применяют посадки типа H7/k6 или H7/m6.

8. Крышки и уплотнения для подшипников

Осевое положение вала в корпусе определяется с помощью торцовых крышек. Торцовые крышки должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать осевые нагрузки, передаваемые валами через наружные кольца подшипников.

Крышки подшипников изготовляют из чугуна марки СЧ15. Различают крышки глухие и с отверстиями для прохода валов (рис. 13). Крышки изготовляются с центрирующим выступом и без него. Центрирующий выступ обычно контактирует с наружным кольцом подшипника для фиксирования положения вала в корпусе. Наружный диаметр выступа равен диаметру расточки под подшипник по посадке h9, а внутренний соответствует размеру t в стакане. Толщина и наружный диаметр фланца, диаметр, на котором расположены отверстия, и их количество определяются так же, как для стакана.

Рис. 13. Уплотнения валов, размещаемых в крышках: а – манжетное; б – щелевое (l=0,2…0,4; t=4,5…6; r=1,2…2); в – центробежное; г – лабиринтное (l=0,2…0,4; f1=1…2; f2=1,5…3)

Если крышка не контактирует с подшипником, то она может быть выполнена без центрирующего пояска (плоской). Если крышка выполнена с отверстием для прохода вала, то она отличается тем, что в ней, как правило, предусматривается место для установки уплотнения, которое защищает подшипник от попадания грязи и от вытекания смазки (рис. 13, а). Наличие уплотнения и деталей крепления подшипника на валу определяет в осевом сечении конфигурацию торцовой наружной и внутренней поверхности крышки (рис. 13).

Так как щелевые уплотнения недостаточно надежно защищают подшипники от попадания пыли и грязи, то их применяют для подшипников качения машин, работающих в чистой и сухой воздушной среде. Лабиринтные уплотнения (рис. 13, в) – самые надежные, особенно при больших частотах вращения валов. Уплотнения, основанные на действии центробежной силы (рис. 13; а, в, г), применяют в качестве наружных и внутренних. В ответственных случаях применяют комбинированные уплотнения (в). Уплотнения манжетные резиновые для валов приведены в табл. 4.

Таблица 4. Уплотнения манжетные резиновые для валов

Манжета резиновая армированная, мм	d	D	h1	h2
	20; 21; 22	40
	24	41
	25	42
	26	45
	30; 32	52
	35; 36; 38	58	10	14
	40	60
	42	62
	45	65
	48; 50	70
	52	75

Для предотвращения вытекания смазочного материала из корпуса редуктора или выноса его в виде масляного тумана и брызг применяют различные уплотняющие материалы и устройства. Разъемы составных корпусов герметизируют специальными мазями, наносимыми на плоскости разъема перед сборкой корпуса. Во фланцевых соединениях, когда положение фланца не определяет осевой зазор в подшипниковом узле, могут применяться также мягкие листовые прокладочные материалы.

В настоящее время для герметизации фланцевых соединений широко применяют уплотнения в виде резиновых колец круглого сечения (рис. 14, а).

Для герметизации стыков типа фланец-корпус с центровочным буртом применяют установки колец в канавку (рис. 14, б), в торец (рис. 14, в) и в фаску (рис. 14, г). Установка колец в канавку занимает больше места в осевом направлении, но удобна при совмещении с регулировочными прокладками между фланцем и корпусом для осевого зазора, поскольку в этом случае изменение толщины прокладок не связано с деформацией сечения кольца, которым производится уплотнение по посадочной поверхности. Размеры установочных мест под резиновые уплотнительные кольца круглого сечения приведены в табл. 5. Эти же кольца можно применять для нецентрованных плоских стыков (не обязательно круговых). Для этого на одной из соединяемых деталей должна быть выполнена канавка. Пример кругового уплотнения показан на рис. 14, д.

Таблица 5. Размеры сечений круглых колец и установочных мест для них

Размеры	Диаметр кольца, d, мм
	2,5	3,0	3,6	4,6
D	24-54	25-100	28-205	36-260
b	3,6	4,0	4,7	5,6
h	1,85	2,35	2,8	3,7
с	2,0	2,0	2,5	2,5
а	3,5	4,5	5,0	6,0
е	1,85	2,2	2,6	3,3
М	3,3	4,2	5,0	7,2

Рис. 14. Уплотнение круглым кольцом

9. Смазка подшипников

Смазка подшипников должна обеспечивать уменьшение трения, отвод тепла и равномерное распределение его во всех частях подшипника, уменьшение шума, предохранение от коррозии, улучшение работы уплотнений путем заполнения зазоров между вращающимися и неподвижными деталями узла.

Для смазки подшипников качения применяются жидкие масла и консистентные смазки, которые должны удовлетворять следующим требованиям: иметь химическую и физическую стабильность, не выделять твердых осадков; не содержать механических примесей; содержание в них свободной воды, кислот и щелочей должно быть в пределах допустимых норм.

Жидкие масла по сравнению с консистентными смазками более стабильны, могут применяться при более высоких угловых скоростях и при высоких и низких температурах, когда консистентные смазки теряют свои смазывающие свойства; допускают полную смену масла без разборки агрегата.

Консистентные смазки имеют следующие преимущества: не вытекают из корпусов (уплотнения могут быть более простые); хорошо заполняют зазоры между вращающимися и неподвижными деталями узлов; могут работать в подшипниковом узле в течение продолжительного срока (6-10 месяцев).

При выборе смазки определяющими факторами являются: скорость вращения, нагрузка на подшипник, рабочая температура узла, состояние окружающей среды.

Для подшипников качения выбирают преимущественно консистентную смазку; однако ее не следует применять при высокой температуре и значительных угловых скоростях, а также при низкой температуре.

Выбор наиболее рациональной смазки для подшипников качения связан в основном с установлением оптимально необходимой вязкости масла и его стабильностью. При увеличении скорости вращения потери на трение в смазке увеличиваются, и поэтому для опор быстроходных валов следует применять смазки с меньшей вязкостью.

С увеличением нагрузки и уменьшением числа оборотов следует выбирать масла с большей вязкостью.

Подшипники качения требуют незначительного количества смазки. Так, при консистентной смазке корпус подшипника должен быть заполнен от 1/2 до 2/3 своего свободного объема. При жидком масле его уровень должен быть при числе оборотов n=1500 об/мин не выше центра нижнего шарика или ролика, а при n>1500 об/мин уровень должен быть еще ниже.

Избыток масла ведет к резкому повышению температуры узла. Надо следить, чтобы в подшипники добавлялись определенные порции смазки, необходимые для их нормальной работы. Частота пополнения корпусов консистентной смазкой зависит от качества смазки, конструкций уплотнения корпуса и устанавливается на основе практического наблюдения за работой конкретного механизма. При хороших условиях эксплуатации пополнять смазку можно один раз в 6-9 месяцев; пополнение корпусов жидким маслом должно производиться 1-2 раза в месяц.

Рис. 15. Внутренние уплотняющие устройства для подшипников: а и б – маслоотражательные кольца; в – подвижное и г – неподвижное мазеудерживающее кольцо

Для подшипников качения, смазываемых консистентными мазями, предусматривают внутренние уплотняющие устройства, назначение которых – противодействовать поступлению в корпус подшипника лишней смазки, разбрызгиваемой колесами из общей масляной ванны (рис. 15; а, б). Внутренними уплотняющими устройствами снабжают также подшипники качения, смазываемые жидкой смазкой из общей масляной ванны при слишком обильной струе смазки, например при расположении подшипника вблизи косозубой шестерни или червяка. Внутренние уплотняющие устройства служат также для защиты подшипников качения от загрязнения продуктами износа зубьев колес из общей масляной ванны.

На рис. 15, в показано щелевое подвижное уплотнение с проточками. К данной группе уплотнений относят также уплотнения с защитными с неподвижными маслооотражательными шайбами (рис. 15, г).

Ремонт подшипников скольжения

Последовательность ремонта подшипников скольжения зависит от конструкции подшипников, а также всей собираемой сборочной единицы. Подшипники скольжения могут быть цельными и разъемными. В первом случае подшипник представляет собой втулку, изготовленную из антифрикционного материала, запрессовываемую в корпус. Во втором случае подшипник состоит из двух частей — вкладышей с диаметральным разъемом.

Процесс установки втулки в корпусе включает ее запрессовку, закрепление от провертывания и подгонку отверстия.

Запрессовку в зависимости от размеров втулки и натяга в сопряжении производят при обычной температуре, с нагревом или же с охлаждением самой втулки.

Широкое распространение имеют подшипники скольжения из пластических масс, в частности из полиамидов (поликапролактама, нейлона, капролона и др.). Цельные пластмассовые втулки запрессовывают обычными методами. Зазоры в сопряжениях с валом здесь несколько больше, чем при металлических втулках. Например, для втулки из поликапролактама с порошкообразным наполнителем при диаметре отверстия 40 мм зазор не должен быть менее 0,12 мм, так как размеры втулки при работе изменяются и при меньшем зазоре происходит заклинивание вала.

1. Запрессовка втулки в корпус

Простейший способ запрессовки втулки в корпус — при помощи обычной универсальной выколотки и молотка. Этот способ, широко распространенный при ремонте, в индивидуальном и мелкосерийном производстве, дает удовлетворительные результаты лишь при малых натягах в сопряжении, относительно большой толщине стенок втулки и при тщательном выполнении операции (рис. 1).

Направление движения втулки при запрессовке зависит от наличия заходной фаски под углом 30° снаружи на торце втулки, правильной первоначальной установки втулки относительно отверстия в корпусе и от направления и величины силового воздействия (предпочтительно вдоль оси втулки). Это предотвращает перекос и деформацию втулки и задиры поверхности отверстия в корпусе.

Pиc. 1. Запрессовка втулок в корпус подшипника: а — с помощью накладки; б — с помощью ручного пресса; в — с направляющим кольцом; 1 — накладка; 2 — втулка; 3 — корпус; 4 — шток пресса; 5 — оправка; 6-молоток; 7 — направляющее кольцо

Операция запрессовки значительно упрощается применением несложных приспособлений, которые обеспечивают втулке необходимое направление. Это может быть оправка, выполненная по внутреннему диаметру втулки с буртом, накладка в виде пластины из медных или алюминиевых сплавов, которая накладывается на торец втулки противоположный запрессовываемому, и более сложные приспособления.

Необходимо учитывать, что диаметр отверстия втулки после ее запрессовки уменьшается и это находится в зависимости от натяга, создаваемого посадкой (например, H9/x8; H9/u8; H9/s8). Если это не учтено при изготовлении втулки до запрессовки, то отверстие ее приходится дополнительно обрабатывать. Обычно после запрессовки втулки производят ее чистовое растачивание, развертывание или калибрование другими способами.

После окончательной обработки втулки острые кромки зачищают шабером и тщательно промывают узел.

В качестве примера приведем метод окончательной обработки отверстия втулки после ее запрессовки калиброванием шариком или пуансоном-прошивкой (рис. 2).

Рис. 2. Калибровка подшипников-втулок после запрессовки: а — с отбортовкой; б — с созданием натяга

Шарик применяют при отношении длины отверстия к его диаметру менее 8, а прошивку — при более длинных отверстиях. В результате калибрования получают высокую точность и шероховатость поверхности Ra=0,63–0,16 мкм.

Припуск на калибрование для отверстий диаметром 30–50 мм составляет примерно 0,12–0,15 мм для стальных втулок, 0,10–0,12 мм для чугунных и 0,09–0,12 мм для бронзовых. Калибрование может быть применено и для фиксирования втулки от осевого смещения двусторонними буртиками.

При проталкивании шарика в отверстие втулки за счет технологического припуска конец ее отбортовывается.

Калибрование выполняют на пневматическом прессе. В качестве смазывающей жидкости используют керосин для чугунных втулок, минеральное масло или смесь его с графитом — для бронзовых.

После такой обработки обычно не требуется крепления втулок от провертывания.

2. Закрепление втулок

Если втулки монтируются с посадками H7/k6; H7/n6, то диаметры их отверстий и форма почти не изменяются, и дополнительная обработка в сборе, как правило, поэтому не предусматривается. Но такие втулки после запрессовки крепят от провертывания; некоторые способы крепления втулок подшипников скольжения представлены на рис. 3.

Рис. 3. Способы крепления подшипников-втулок

Втулку можно крепить гладким стопором, удерживаемым в корпусе за счет обжатия металла (рис. 3, а). В этом случае отверстие в корпусе может быть просверлено заранее, а отверстие во втулке сверлят после ее запрессовки. Стопор должен входить в отверстие с натягом.

При закреплении втулки винтом (рис. 3, б) вначале сверлят одновременно в корпусе и втулке отверстие, в котором нарезают резьбу. Крепление осуществляют резьбовым штифтом. После ввертывания винта головка его должна быть утоплена относительно торца на 0,2–0,3 мм. Резьба под винт во избежание его самоотвинчивания должна быть тугой.

При креплении втулки коническим штифтом (рис. 3, в) обработка отверстия под штифт производится по отверстию в корпусе. Штифт запрессовывают легкими ударами молотка, чтобы не деформировать втулку.

3. Проверка подшипников

После запрессовки и обработки подшипников необходимо произвести проверку овальности и конусообразности отверстий в двух взаимно перпендикулярных направлениях в двухтрех поясах с помощью индикаторного нутромера (рис. 4, а), а также соосность с помощью калибра 1 (рис. 4, б).

Рис. 4. Проверка отверстий подшипника: а — проверка овальности индикаторным нутромером; б — проверка соосности отверстия калибром; 1 — калибр; 2 — буртик; 3 — щуп

Если отверстия несоосны, между торцовой поверхностью узла и одним краем буртика 2 калибра будет зазор, величина которого определяется щупом 3 или же закрашиванием нижней части буртика калибра.

4. Разъемные подшипники

Процесс сборки корпусов с разъемными подшипниками скольжения в значительной мере определяется их конструкцией.

Разъемные подшипники могут быть толстостенные и тонкостенные. Однако, пользуясь таким условным делением, следует иметь в виду, что главным критерием отнесения подшипника к тому или иному типу является не абсолютное значение толщины его стенки, а отношение k толщины стенки (без заливки) к наружному диаметру. Для толстостенных подшипников k=0,065–0,095, а для тонкостенных k=0,025–0,045. Комплект разъемных подшипников состоит из двух деталей-вкладышей. Во многих конструкциях нарушение этой комплектации не допускается.

Вкладыши толстостенных подшипников изготовляют из малоуглеродистой стали, чугуна или бронзы и заливают баббитом или другим антифрикционным сплавом.

Вкладыши устанавливают в корпус и в крышку с небольшим натягом или со скользящей посадкой. При монтаже вкладышей бронзовую или алюминиевую накладку устанавливают на обе плоскости вкладыша и по ней наносят легкие удары. Вкладыш нормально работает только тогда, когда не менее 85% его наружной поверхности равномерно прилегает к посадочной поверхности в корпусе или в крышке подшипника. Для предотвращения перемещения вкладышей применяют установочные штифты (рис. 5).

Рис. 5. Установочные штифты для разъемных подшипников

Посадку штифтов в корпусе (б) осуществляют с натягом 0,04–0,07 мм. Вкладыш должен устанавливаться на штифт с зазором а=0,1–0,3 мм. Кроме того, в одной из половин вкладышей отверстие под штифт в плоскости возможного вращения подшипника должно иметь несколько вытянутую форму, чтобы при перекосе плоскостей разъема вкладыш мог самоустанавливаться.

Перед установкой вкладышей в корпус и крышку все сопрягаемые поверхности должны быть просмотрены, а при наличии на них заусенцев зачищены шабером. Необходимо также проверить совпадение масляных каналов в корпусе и в крышке с отверстиями во вкладышах. Несовпадение этих отверстий на величину, превышающую 0,2 их диаметра, не допускается. Масляные каналы в корпусе перед установкой вкладышей должны быть тщательно промыты керосином при помощи шприца.

Крышки подшипников, как правило, фиксируют штифтами или калиброванными по посадке пазами. Штифты запрессовывают в корпусе с натягом 0,03–0,07 мм. Посадка крышки в пазах может быть с небольшим зазором или натягом.

При ремонте разъемных подшипников необходимо учитывать, что крышка подшипника при затяжке крепежа тоже деформируется и что под действием силы затяжки зазоры между вкладышем и крышкой уменьшаются. Эти деформации крышки могут нарушить нормальное положение вкладыша и вызвать искажение формы отверстия подшипника. Ограничить влияние этих погрешностей можно тщательным подбором деталей в пределах допустимых натягов, соблюдением последовательности и требуемой степени затяжки деталей крепления крышки, а также проверкой результатов сборки.

Предварительно укладывают между корпусом и крышкой набор регулирующих латунных или медных прокладок (рис. 6) толщиной до 0,05 мм. Общая толщина прокладок указывается в чертеже и обычно равна 4–5 мм. После сборки без люфта прокладки постепенно удаляют по мере приработки подшипника.

Рис. 6. Установка прокладок

Смазку необходимо подводить к ненагруженной части поверхности подшипника, в месте наибольшего зазора. При работе в зазоре ненагруженной части подшипника возникает разрежение (0,25–0,3 aтм) и смазка засасывается в подшипник.

На нагруженных частях поверхности подшипника не должно быть никаких смазочных канавок, так как при значительных нагрузках в месте контакта подшипника с валом может происходить разрыв масляной пленки.

Масляные канавки и карманы, прорезанные на вкладышах подшипников, распределяют смазку вдоль оси подшипника; смазку по рабочей поверхности подшипника распределяет шейка вала при вращении.

Смазочные канавки не следует доводить до торцов втулки или вкладыша подшипника. В противном случае масло вытекает из области давления, что уменьшает несущую способность подшипника. Обычно у торцов втулки смазочные канавки соединяются кольцевыми проточками, которые препятствуют вытеканию масла. Для лучшего захвата масла валом у смазочных канавок скашивают кромки.

В отдельных случаях канавки доводят до торца втулки или вкладыша с целью увеличения циркуляции масла через нерабочую зону, т.е. для улучшения теплоотвода.

В подшипниках, которые смазывают консистентной смазкой и которые работают при низких скоростях и высоких нагрузках, а также при качательном движении вала, смазочные канавки можно располагать в нагруженной части.

Масляные канавки соединяют с маслораспределительной канавкой.

Поверхность опорных шеек под подшипники скольжения должна быть не ниже 50 HRC.

Установка (монтаж) роликоподшипников с закрепительными втулками

Наряду с шариковыми, широкое распространение получили роликовые подшипники качения. Их отличие заключается в том, что в качестве тела качения конструкция оснащена роликами, а не шариками.

Конструкция сферических роликовых подшипников

• двух колец – наружного и внутреннего;
• элементов качения – роликов;
• держателя роликов – сепаратора.

В комплект поставки также могут входить дополнительные элементы – закрепительная втулка, оснащённая гайкой и стопорной шайбой. Данные детали служат для монтажа подшипника на валу.

При общей схожести всех опорных узлов роликового типа они различаются по конструкции тела качения, направляющей для роликов и т. д.

Виды роликоподшипников по нагрузке

Одним из основных параметров классификации является направление нагрузки, действующей на деталь. Разделяют несколько видов подшипников:

1. Радиальные – воздействие оказывается сверху/снизу на узел.
2. Опорные – предназначены для нагрузок, действующих вдоль валовой оси.
3. Опорно-радиальные – для нагрузок в двух плоскостях.

Данный параметр влияет на область применения роликовой опоры. Назначение подшипника также определяется конструкцией элементов качения.

Классификация роликов

Специалисты различают следующие виды опор по конструкции тела качения: цилиндрические; сферические; игольчатые; конические. Каждый вариант имеет свои особенности и применяется в определённых узлах и агрегатах.

Цилиндрический

Наиболее распространённый вариант опоры. В качестве ролика используются цилиндры, которые располагаются в один, два или более рядов. Предназначены для использования при радиальных воздействиях.

В качестве ролика используется конусообразный элемент, располагающийся на наклонной дорожке. Такие подшипники выдерживают поперечные и продольные нагрузки. С увеличением угла конуса возрастает допустимая нагрузка по оси вала. Ролики могут монтироваться в два ряда, что обеспечивает устойчивость к осевой нагрузке в обоих направлениях.

Сферический

Сферический роликоподшипник отличается тем, что внутренняя стенка его внешнего кольца имеет форму сферы. Такая конструкция обеспечивает свободное движение (в пределах, которые допустимы производителем) внутреннего кольца с сепаратором и роликами относительно внешнего. Также это позволяет минимизировать зазор подшипника при перекосе или провисании вала.

Это изделие цилиндрического типа, предназначены для перпендикулярного воздействия. Отличие от опор-цилиндров заключается в диаметре и длине ролика – они более длинные и с очень малым поперечным сечением. Внешне такие ролики схожи с иглами для шитья.

Монтаж роликовых подшипников

Перед установкой требуется измерить зазор подшипников между роликом и внутренней стенкой внешнего кольца. Замеры производятся щупом по верхней линии элементов качения. Запомнить результат.

Монтаж подшипников на вал с использованием закрепительной втулки состоит из следующих этапов:

1. Нанести на боковую поверхность и резьбу гайки закрепительной втулки дисульфид молибдена или аналогичный состав.
2. Вал и верхнюю часть втулки обработать лёгким маслом.
3. Приоткрыть втулку при помощи отвёртки, вставленной в щель втулки. Проворачивая её, зафиксировать втулку на валу.
4. Установить подшипник на закрепительную втулку.
5. Перед опорой поместить стопорную шайбу, гайку и закрепить ключом.
6. Гайка затягивается до получения требуемого зазора. Величина зазора для каждого роликоподшипника своя, которую можно знать в каталоге продукции.
7. Получившийся зазор не должен быть меньше, чем минимально допустимый по таблице (каталога). Замер зазора при опоре, установленной на вал, производится по нижней линии между роликом и внутренней поверхностью наружного кольца.
8. Требуется соотнести лучи стопорной шайбы с прорезями на гайке и загнуть их во внутрь прорези (паза). Если лучи не совпадают с пазами, нужно провернуть гайку вперёд. Ослаблять гайку, проворачивая её назад, нельзя. Это приведёт к ослаблению фиксации всей конструкции.
9. Последний этап – проверка опорного узла на свободное вращение.

Для более точного измерения зазоров и более крепкой фиксации конструкции можно использовать специальный инструмент.

Преимущества роликовых подшипников

Благодаря использованию роликов, площадь соприкосновения элемента качения с направляющей роликоподшипников выше, чем у шариковых. Это позволяет выдерживать более высокие нагрузки при тех же габаритах изделия. Среди других преимуществ: большая вариативность конструкций; возможность разборки; способность работать на высокой скорости.

В ассортименте отечественного производителя комплектующих для промышленности Technix представлен большой выбор роликовых подшипников различной конструкции и для различных условий эксплуатирования. Роликоподшипники «ТЕХНИКС» — это высококачественные аналоги мировых производителей SKF, ISB, NSK.