Подшипниковые узлы с подшипниками качения и их сборка.

Конструкции подшипников качения и их назначение.

Под­шипник качения состоит из наружного и внутреннего колец с до­рожками качения, тел качения (шариков или роликов), которые катятся по дорожкам качения подшипниковых колец, и сепарато­ра, отделяющего тела качения друг от друга и направляющего их движение. В целях уменьшения габаритных размеров в некоторых конструкциях подшипника качения могут отсутствовать одно или оба кольца и сепаратор.

В зависимости от формы тел качения различают шариковые и роликовые подшипники. Ролики, применяемые в подшипниках качения, могут быть цилиндрическими, коническими, витыми, бочкообразными или игольчатыми, имеющими большую длину при малом диаметре.

По числу рядов тел качения различают однорядные и много­рядные подшипники.

В зависимости от направления действия воспринимаемой под­шипником нагрузки их классифицируют следующим образом: ра­диальные (воспринимают нагрузку, перпендикулярную оси вра­щения); упорные (воспринимают нагрузку, направленную вдоль оси вращения); радиально-упорные и упорно-радиальные (вос­принимают нагрузку как перпендикулярную оси вращения, так и направленную вдоль нее).

По габаритным размерам подшипники подразделяют на серии. В зависимости от величины диаметра наружного кольца подшип­ника качения различают сверхлегкие (2 серии), особо легкие (2 се­рии), легкие, средние и тяжелые (7 серий) серии. В зависимости от ширины подшипники качения подразделяют на особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие. Наиболее широко в машиностроении применяют подшипники качения легких и средних серий нормальной толщины.

По точности изготовления подшипники подразделяют на пять классов: 0; 6; 5; 4 и 2 (в порядке повышения точности). Класс точ­ности подшипника определяется точностью размеров его основ­ных деталей: внутреннего и наружного колец.

Наиболее широкое распространение в машиностроении полу­чили подшипники невысоких классов точности. Это связано с тем, что с увеличением точности подшипника резко возрастает стои­мость его изготовления, например подшипник класса 2 примерно в 10 раз дороже подшипника класса 0.

На каждый подшипник наносится его условное обозначение (рис. 1).

Две последние цифры обозначают внутренний диаметр под­шипника, который для размеров 20…495 мм получается умноже­нием этих цифр на пять, остальные размеры маркируются следу­ющим образом:

10 мм — 00; 12 мм — 01; 15 мм — 02; 17 мм — 03.

Подшипники, величина внутреннего диаметра которых более 495 мм, обозначаются дробью, в числителе которой указывается наружный диаметр, а в знаменателе — величина внутреннего диа­метра.

Если внутренний диаметр подшипника менее 10 мм, то послед­няя цифра указывает величину этого диаметра.

Четвертая цифра справа — тип подшипника: радиальный ша­риковый — 0; радиальный шариковый сферический — 1; радиаль­ный роликовый с короткими роликами — 2; радиальный ролико­вый сферический — 3; радиальный роликовый с длинными (иголь­чатыми) цилиндрическими роликами — 4; радиальный роликовый с витыми роликами — 5; радиально-упорный шариковый — 6; роликовый конический — 7; упорный шариковый — 8; упорный ро­ликовый — 9.

Пятая и шестая цифры справа — конструктивные особенности подшипника (наличие уплотнений, буртиков, конических отвер­стий, двухрядные и т.д.).

Седьмая цифра справа — серия подшипника по ширине: нор­мальная — 1; широкая — 2; особо широкая — 3, 4, 5, 6; узкая — 7,

Цифра впереди перед тире — класс точности подшипника (класс 0 не маркируется).

Шарики, ролики и кольца подшипников изготавливают из спе­циальных подшипниковых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, 18ХГТ, 20Х2Н4А. Сепараторы изготавливают из мягкой углероди­стой стали, бронзы, алюминиевых сплавов или пластических масс.

Типы подшипников качения определяются их конструкцией и характером воспринимаемой нагрузки.

Шариковые радиальные однорядные подшипники (рис. 2, а) воспринимают радиальную нагрузку, но могут одновременно вос­принимать и осевую нагрузку, величина которой не должна пре­вышать 70 % неиспользованной радиальной нагрузки при расчет­ной долговечности. Радиальные однорядные подшипники могут работать с перекосом внутреннего кольца по отношению к наруж­ному не более 15′.

Радиальные однорядные шариковые подшипники изготавлива­ются нескольких конструкций: с канавкой на наружном кольце для стопорной шайбы; с одной или с двумя защитными шайбами, а также с встроенным резиновым или с фетровым уплотнением (эти подшипники устанавливают в случае невозможности использования специальных уплотняющих устройств).

Шариковые радиальные сферические двухрядные подшип­ники (рис. 2, б) предназначены для восприятия радиальной на­грузки, одновременно могут воспринимать также и осевые на­грузки, величина которых составляет не более 20% неиспользо­ванной допустимой радиальной нагрузки. Такие подшипники допускают значительный (до 3°) перекос внутреннего кольца от­носительно наружного. Их можно устанавливать в узлах машин с отдельно стоящими корпусами при несовпадении осей посадоч­ных мест под подшипники.

Шариковые упорные однорядные (рис. 2, в) и двойные (рис. 2, г) предназначены для восприятия нагрузки в одном (одинарные) или в двух (двойные) направлениях. Кольцо подшип­ника, монтируемое на валу, устанавливается с натягом, а кольцо, монтируемое в корпусе, — с зазором 0,2…0,3 мм.

Шариковые радиально-упорные однорядные (рис. 2, д) и двухрядные (рис. 2, е) подшипники предназначены для воспри­ятия нагрузок, действующих в радиальном и осевом направлени­ях. Подшипники этого типа могут воспринимать осевую нагрузку, действующую только в одном направлении. Применяют такие подшипники в узлах с жесткими валами при сравнительно неболь­ших расстояниях между опорами, а также в узлах, требующих ре­гулирования внутреннего зазора в подшипниках во время монта­жа и в процессе эксплуатации.

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндри­ческими роликами (рис. 2, ж) применяют в узлах при необхо­димости создать «плавающую» опору (внутреннее кольцо может перемещаться по телам качения в осевом направлении). Подшип­ник этого типа воспринимает только осевую нагрузку. Изготавли­вают такие подшипники в двух конструктивных исполнениях: внутреннее кольцо без бортов (может быть вынуто); наружное кольцо без бортов (может быть снято). Благодаря своим конструк­тивным особенностям эти подшипники более удобны при монта­же, чем шариковые, кроме того, они обладают большей грузоподъ­емностью при тех же габаритных размерах.

Роликовые радиально-упорные сферические двухрядные под­шипники (рис. 2, з) обладают при тех же габаритных размерах большей грузоподъемностью по сравнению с другими типами под­шипников. Такие подшипники могут воспринимать одновременно радиальную и двухстороннюю осевую нагрузку, которая не долж­на превышать 20% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Конструктивной разновидностью подшипников этого типа являются подшипники с конусным отверстием внутреннего кольца.

Роликовые подшипники с витыми роликами (рис. 2, и) предназначены для восприятия только радиальной нагрузки, мо­гут также воспринимать ударные нагрузки.

Роликовые игольчатые подшипники (рис. 2, к) восприни­мают только радиальную нагрузку и в зависимости от конструк­ции узла могут быть использованы без наружного или внутренне­го кольца или без обоих колец, в этом случае беговые дорожки под тела качения выполняются на валу и в корпусе. Такие подшипни­ки весьма чувствительны к перекосу рабочих поверхностей.

Роликовые конические однорядные (рис. 2, л) и двухрядные (рис. 2, м) подшипники предназначены для восприятия ради­альных и осевых нагрузок. При установке двух подшипников ря­дом или на противоположных концах двухопорного вала они спо­собны воспринимать чисто радиальные нагрузки. Так как наруж­ное кольцо съемное, то такой подшипник удобен для раздельного монтажа. Однорядные подшипники применяют в узлах машин с жесткими двухопорными валами при небольшом расстоянии меж­ду опорами.

Роликовые упорные подшипники с коническими роликами (рис. 2, н) воспринимают только осевые нагрузки.

Роликовые упорные сферические подшипники (рис. 2, о) воспринимают осевую, но одновременно и небольшую радиаль­ную нагрузки. Такие подшипники могут работать с большими окружными скоростями.

Подготовка деталей подшипникового узла к сборке.

Подготов­ка деталей подшипникового узла к сборке заключается в извлече­нии подшипника из упаковки, его расконсервировании, т.е. в уда­лении предохранительной смазки и очистке.

Подшипник промывают в бензине или керосине, в горячем масле или подогретых антикоррозионных водных растворах при температуре 75…85 °C.

Промывка подшипника в горячем масле осуществляется в спе­циальных ваннах с электрическим или с паровым подогревом. Под­шипники помещают в корзины из проволочной сетки в целях пре­дотвращения их контакта с разогретым дном и осевшей в процессе промывки грязью. Для ускорения промывки корзину периодически встряхивают. Время промывки составляет 15…20 мин в зависимо­сти от габаритных размеров подшипника и количества консерви­рующей смазки. При большом числе подшипников используют две ванны: для предварительной и окончательной промывки.

К подшипниковым узлам и входящим в него деталям предъяв­ляют следующие технические требования:

• посадочные поверхности подшипника и тела качения должны быть чистыми и гладкими, без каких-либо внеш­них дефектов;
• при вращении от руки подшипник должен вращаться тихо, без шума, допускается лишь небольшое шелестение;
• посадочные места на валу и в корпусе должны быть чи­сто обработаны;
• отклонения формы, шероховатости, взаимного располо­жения поверхностей, а также их размеров должны соот­ветствовать величинам, приведенным в технической до­кументации;
• правильно смонтированный подшипник должен рабо­тать плавно, без шума и толчков;
• подшипник не должен нагреваться свыше 70 °С .

Для обеспечения выполнения перечисленных требований к де­талям подшипникового узла необходимо перед началом сборки произвести входной контроль этих деталей.

В процессе входного контроля деталей подшипникового узла проверяют маркировку, легкость вращения, габаритные размеры. Подшипники с царапинами и коррозионными пятнами выбрако­вывают.

В случае необходимости, особенно при сборке узлов высоко­точного оборудования, контролируют радиальное и осевое бие­ние, радиальный и осевой зазоры. Для контроля радиальных и осевых зазоров в подшипниках рекомендуется применение специ­альных приборов моделей БВ-7660, БВ-7660М и БВ-7661 (рис. 3) разработанных и выпускаемых Научно-исследовательским и кон­структорским институтом средств измерения в машиностроении (ОАО «НИИизмерения», Россия).

Посадочные места на валу и в корпусе должны соответствовать требованиям чертежа по геометрической форме, размерам и ше­роховатости посадочной поверхности. На них не должно быть за­усенцев, забоин, царапин, задиров. Перед сборкой посадочные ме­ста промывают керосином и просушивают. Смазочные каналы, обеспечивающие подвод смазки к подшипниковым узлам, должны быть тщательно очищены и продуты сжатым воздухом.

Диаметры шеек валов контролируют при помощи калибров или универсальных измерительных инструментов соответствующей точности.

Диаметры отверстий корпусов проверяют калибрами-пробками или при помощи микрометрического нутромера или индикатора часового типа, установленного на стойке.

Радиус закругления галтели на валу и перпендикулярность за­плечика вала посадочной поверхности проверяют соответственно радиусомером или шаблоном и угольником или индикатором.

При контроле отверстий в корпусах высокоточного оборудова­ния рекомендуется применение портативной измерительной си­стемы с индуктивным преобразователем (рис. 4), которая обе­спечивает измерения с точностью до 0,1 мкм, выпускается такая измерительная система ОАО «НИИизмерения» (Россия).

Для соединения подшипника качения с валом и корпусом уста­новлены посадки. В зависимости от характера требуемого соеди­нения (с зазором, с натягом, переходное) поля допусков посадоч­ных мест валов выбирают в системе отверстия, а отверстий корпу­сов — в системе вала.

Для обеспечения установленной техническими условиями по­садки подшипника на валу и в корпусе необходимо подобрать по­садочные размеры наружных и внутренних колец валов таким об­разом, чтобы они укладывались в поля допусков для установлен­ной техническими условиями посадки. Такая операция называется селекцией подшипников.

Монтаж подшипников качения на вал.

Работоспособность, на­дежность и долговечность подшипника качения зависят не только от качества его изготовления и материала, из которого он изготов­лен, но и от качества его установки в узел (при неправильной уста­новке подшипники быстро изнашиваются). Подшипник должен точно фиксировать положение вала в сборочной единице, на него не должны влиять дополнительные нагрузки от температурных деформаций и перетягивания узла при его монтаже.

При установке на вал подшипник независимо от применяемой в соединении с валом посадки следует нагреть в минеральном мас­ле, температура которого не должна превышать 100 °C. Для тепло­вой обработки подшипников перед их установкой на вал вместо нагрева в масляных ваннах может быть использован нагрев с по­мощью индукционных установок.

Наилучших результатов при установке подшипников на вал удается добиться при их напрессовывании при помощи пресса. В этом случае монтаж подшипников осуществляется с использова­нием оправок, что обеспечивает передачу усилия напрессовыва­ния непосредственно на торец кольца подшипника.

Если шейка вала под подшипник расположена на большом рас­стоянии от его конца, то напрессовывание на прессе невозможно. В этом случае рекомендуется использовать медную выколотку, следя в процессе напрессовывания за тем, чтобы в момент удара по выколотке она касалась внутреннего кольца подшипника, причем при каждом ударе выколотку следует перемещать вдоль торца этого кольца. Качество напрессовывания проверяют по плотности прилегания внутреннего кольца к заплечикам вала.

Более рационально производить напрессовывание подшипника на шейку вала, расположенного на значительном расстоянии от его конца, используя специальное приспособление (рис. 5). В этом случае приспособление закрепляют на валу 2, устанавливаемом в корпусе 1 механизма. Приспособление имеет форму трубы, состоящей из сменных стаканов-удлинителей 4 и 7. Стакан 10 имеет наружную резьбу, при сборке в него вставляют резьбовую втулку 12 с винтом 9 и закрепляют гайкой 11. Во избежание прогиба винта в центре трубы расположен цилиндрический резьбовой сухарь 8. Передний конец винта 9 имеет форму квадрата, на который надевают штурвал 13. На заднем конце винта проточена радиусная ка­навка, по которой перемещается упорный штифт 6, установлен­ный в резьбовой втулке 5. При необходимости втулку можно на­вернуть на технологический винт 14, ввернутый в вал 2. Осевая сила для напрессовывания подшипника 3 создается при вращении штурвала 13, который, вращая винт 9 при помощи втулки 5, навер­нутой на винт 14, перемещает трубу приспособления. Торец приспособления упирается в торец подшипника 3 и напрессовывает его на вал. Напрессовывание подшипника должно быть плавным, без перекосов. Благодаря наличию сменных деталей (стаканов-удлинителей 4 и 7 и втулки 5) приспособление можно использовать для установки подшипников качения на валах различной дли­ны и диаметра.

Напрессовывание на вал крупногабаритных подшипников качения связано с определенными трудностями, обусловленными возможностью их перекоса на шейке вала в процессе установки. Поэтому для напрессовывания таких подшипников рекомендуется использовать специальные приспособления с винтовым или гидравлическим приводом, обеспечивающим необходимое усилие напрессовывания.

Приспособление с винтовым приводом (рис. 6) применяют в тех случаях, когда на конце вала имеется резьба. Это приспособление состоит из корпуса и винта, обеспечивающего создание необ­ходимого усилия при напрессовывании подшипника. К приспосо­блению прилагается комплект сменных втулок и гаек, позволяю­щий напрессовывать подшипники на валы различного диаметра.

Напрессовывание подшипника на вал при помощи такого при­способления осуществляется по следующей схеме. На резьбовой конец вала навинчивают сменную гайку и надевают на него втулку. В соединительное резьбовое отверстие гайки ввинчивают шпильку, установленную в торце винта приспособления до тех пор, пока тор­цевая поверхность корпуса приспособления не коснется торцевой поверхности втулки, установленной на вал. Затем, вращая штурвал винтового привода приспособления, протягивают вал через отвер­стие подшипника до тех пор, пока его заплечики не коснутся торце­вой поверхности внутреннего кольца подшипника.

Данное приспособление широкоуниверсальное и применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства. Однако при напрессовывании крупногабаритных подшипников усилия, создаваемого винтовым приводом, может оказаться недостаточно. В этих случаях для напрессовывания подшипников используют приспособления с гидравлическим приводом.

Приспособление для напрессовывания крупногабаритных подшипников с гидравлическим приводом (рис. 7) по кон­струкции не отличается от описанного ранее винтового приспосо­бления.

На вал навинчивают сменную гайку 1 и устанавливают втулку. На сменную гайку навинчивают корпус 2 приспособления до тех пор, пока торцевая поверхность поршня 3 не коснется торца втул­ки. Далее ручным насосом 4 нагнетают гидравлическую жидкость в полость А, создавая давление, необходимое для напрессовыва­ния подшипника. Гидравлическую жидкость, используемую для этих целей, предварительно заливают в резервуар 5, закрепляе­мый на крышке приспособления и имеющий внизу отверстие, за­крытое пробкой 6. По окончании операции напрессовывания пробку 6 выворачивают, а гидравлическую жидкость из полости А сливают.

Наряду с рассмотренными приспособлениями для напрессовы­вания крупногабаритных подшипников применяют так называе­мые гидравлические гайки.

Гидравлическая гайка (рис. 8) — установка для нагнетания под давлением минерального масла между сопрягаемыми деталя­ми. Суть этого способа заключается в следующем. Переднюю часть шейки вала шлифуют до такой степени, чтобы ее размер обеспечивал натяг в соединении вал—подшипник (величина это­го натяга должна составлять примерно 30 % натяга на посадочном месте шейки вала). Такая обработка вала позволяет снизить уси­лие на начальном этапе установки подшипника (положение I), ког­да масло подается по трубопроводу 1 в зону контакта. После уста­новки подшипника в положение I подают масло под давлением по трубопроводу 2, внутреннее кольцо подшипника при этом не­сколько расширяется и возможно его напрессовывание на вал на основное посадочное место в положение II.

После установки на вал положение подшипника следует зафик­сировать от возможных осевых перемещений. Фиксация положе­ния подшипника на валу может быть осуществлена несколькими способами, которые схематически показаны на рис. 9.

Монтаж подшипников качения в корпус.

Подшипники каче­ния запрессовывают в отверстие корпуса вручную или на прессе, применяя при этом специальную оправку. При запрессовывании подшипников в корпус необходимо обеспечить их правильную ориентацию относительно оси отверстия. Для этих целей приме­няют приспособления, схемы которых приведены на рис. 10.

Закрепляют подшипники в корпусе за счет соответствующей посадки. Для дополнительного крепления подшипников в целях предупреждения их перемещения в осевом направлении приме­няют уступ, заплечики или буртики в отверстии корпуса, стакане либо крышке, закрывающей подшипниковый узел в корпусе. Если необходимо обеспечить неподвижность наружного кольца в двух осевых направлениях, используют сочетание уступов в корпусе и крышке или в стакане и крышке. При установке в корпус плаваю­щих или радиально-упорных подшипников, которые в процессе регулирования должны иметь осевое перемещение, используют посадки с зазорами или переходные посадки. В подшипниках качения различают два типа зазоров: радиальные и осевые. Радиаль­ные зазоры проверяют после установки подшипников на вал и в корпус. Проверку осуществляют на отсутствие качки, кроме того, при проворачивании вручную подшипник должен вращаться лег­ко и плавно. Осевые зазоры регулируют за счет перемещения одного кольца подшипника относительного другого. При этом не­обходимо проворачивать кольцо с телами качения для их правиль­ной самоустановки. Кольца упорных подшипников, напрессован­ные на вал, проверяют с помощью индикатора на осевое биение.

Уплотнение подшипниковых узлов.

Подшипники качения в процессе эксплуатации должны быть тщательно защищены от по­падания в них пыли и других видов загрязнений. С этой целью, а также для предупреждения вытекания смазки из подшипникового узла применяют различные уплотнительные устройства.

Фетровые или войлочные кольца (рис. 11, а) — кольца пря­моугольного сечения, устанавливаемые в трапецеидальную канав­ку в корпусе. За счет деформации кольца в канавке кольцо при­жимается к валу, уплотняя узел. Внутренний диаметр кольца равен диаметру вала, а наружный — диаметру канавки в корпусе. Тол­щина кольца зависит от диаметра вала.

Применяют фетровые и войлочные кольца при использовании для смазывания подшипниковых узлов консистентных смазок. Кольца эффективно выполняют свою задачу при окружной скоро­сти вала до 4 м/с при шлифованной шейке вала и до 8 м/с — при полированной шейке. Кольца хорошо защищают подшипниковый узел от проникновения пыли, хуже — от вытекания смазки. При­менение в качестве уплотнения фетровых и войлочных колец вы­зывает появление в подшипниковом узле дополнительных сил трения.

Перед установкой кольца пропитывают горячим минеральным маслом и устанавливают при помощи конусных оправок. Величину зазора между уплотнительным кольцом и валом проверяют щупом.

Манжетное уплотнение (рис. 11, б) состоит из резиновой или кожаной манжеты 2, корпуса 1, пружинной шайбы 3 и пружины 4. Манжету 2 размещают в корпусе 1, в котором она удержива­ется пружинной шайбой 3. Витая пружина 4 обеспечивает равно­мерное прижатие манжеты к валу. Уплотнение защищает от по­падания пыли и вытекания смазки. Манжетные уплотнения обеспечивают эффективную защиту подшипникового узла при окружных скоростях вала 4… 8 м/с. Поверхность вала, находящаяся в контакте с манжетой, должна иметь шероховатость Ra не бо­лее 1,25 мкм, радиальное биение не должно превышать 0,05 мм. Манжета не должна слишком плотно прилегать к валу (щуп толщиной 0,1 мм должен проходить с трудом).

Шайба с кольцевыми выступами (рис. 11, в) крепится на валу 7. Такие же выступы имеются на крышке 5, они входят во впадины шайбы 6. Создается зазор сложной формы, в него затекает смазка и удерживается в зазоре силами поверхностного натяжения, уплотняя тем самым подшипниковый узел. Величина зазора 1 в радиальном направлении составляет 0,3…0,5 мм, а в осевом — 1…2,5 мм.

Шайба является надежным уплотнением, применяемым при всех видах смазки, допускает любые скорости. При ее применении отсутствуют потери на трение.

Кольцевые проточки в корпусе (рис. 11, г) выполняют в виде 3—4 полукруглых канавок радиусом 1,5…2,5 мм в зависимости от диаметра вала (канавки могут иметь трапецеидальную форму). Расстояние между канавками равно радиусу. Попадающая в канавки смазка удерживается в них, обеспечивая уплотнение узла.

Неподвижная защитная шайба 10 (рис. 11, д) устанавлива­ется рядом с подшипником 8 в корпусе 9. Шайбы могут быть точеными и штампованными. Между валом и шайбой имеется неболь­шой зазор. Применяют такое уплотнение при использовании для смазывания подшипникового узла консистентной смазки и окружных скоростях до 6 м/с.

Вращающаяся шайба (рис. 11, е) размещается между запле­чиками вала Пи подшипником 12. Между корпусом и шайбой 13 имеется зазор. Для лучшего уплотнения протачивают по образую­щей поверхности шайбы кольцевые канавки. Используют такие шайбы в тех случаях, когда смазывание подшипниковых узлов осуществляется жидкой смазкой. Шайбы обеспечивают защиту узла от загрязнения и вытекания смазки, а также служат в каче­стве маслоотражателей для предупреждения попадания излишней смазки в подшипниковый узел.

Маслоотражателъные кольца и канавки (рис. 11, ж) при­меняются при использовании жидкой смазки и окружных скоро­стях свыше 6 м/с. На валу 14 ставят кольца 15 либо изготавливают выступы как единое целое с валом. Центробежная сила отбрасы­вает масло с кольца в кольцевую канавку крышки, откуда оно че­рез отверстие стекает в корпус.

Контроль качества сборки.

После установки подшипника каче­ния проверяют его прилегание к заплечикам вала и корпуса щу­пом в нескольких местах по периметру. Щуп толщиной 0,03 мм не должен входить между заплечиками и подшипником.

Уступ на валу или в корпусе должен быть по высоте не менее половины толщины соответствующего кольца подшипника. Тела качения подшипника не должны быть защемлены. Проверка осу­ществляется проворачиванием подшипника от руки. Проворачи­вание должно быть легким, иметь плавный ход и при этом создавать незначительный шум.

В подшипнике при его проворачивании от руки должно ощу­щаться небольшое осевое перемещение. Это не относится к под­шипниковым узлам, в которых подшипники устанавливаются с предварительным натягом.

Особенности монтажа некоторых типов подшипников.

Сбор­ка высокоточных (прецизионных) подшипниковых опор, когда применяют установку спаренных подшипников (например, в стан­костроении), требует увеличения их жесткости и уменьшения осе­вого и радиального биения. С этой целью в таких подшипниковых опорах создают предварительный натяг. Осуществляют это за счет приложения постоянной осевой нагрузки, под воздействием кото­рой происходит смещение одного из колец подшипника относительно другого на величину заданного предварительного натяга. Такое смещение обеспечивает ликвидацию осевого зазора и соз­дает начальную упругую деформацию в местах контакта рабочих поверхностей колец подшипника с телами качения. При этом сле­дует учитывать, что предварительный натяг приводит к увеличе­нию потерь на трение, повышению температуры нагрева подшип­никового узла и связанных с этим нагревом деформаций, что в конечном итоге ведет к снижению долговечности подшипниковых узлов с предварительным натягом.

В процессе сборки предварительный натяг создают различны­ми способами: шлифованием торцов наружных или внутренних колец; установкой дистанционных колец между наружными и вну­тренними кольцами подшипников; установкой пружин, обеспечи­вающих постоянную величину натяга.

Наиболее сложным представляется создание предварительного натяга с использованием дистанционных колец, так как требуется очень точное определение их толщины.

Разница в толщине дистанционных колец, устанавливаемых между наружными и внутренними кольцами комплекта подтипников, может быть определена с помощью специальных или уни­версальных приспособлений.

Специальные приспособления для определения разницы толщины дистанционных колец применяют в условиях круп­носерийного и массового производства, так как они рассчитаны на использование для подшипников определенного типа и раз­мера.

При определении разницы в толщине дистанционных колец (рис. 12), подшипники устанавливают на оправке с посадкой с натягом и на втулке с переходной посадкой. После установки под­шипников приспособление помещают под пресс, создавая усилие на оправке, минимальная величина которого определяется по фор­муле P_min = 0,014zd_ш² , где z — число шариков в подшипнике; d_ш — диаметр шарика. После приложения усилия измеряют расстояния h₁ , и h₂ между наружными и внутренними кольцами подшипников, полученная разность между этими размерами определяет толщи­ну дистанционных колец, обеспечивающую нормальную работу узла. Измерения должны проводиться при помощи индикаторных измерительных инструментов.

Универсальное приспособление для определения смещения торцов колец подшипников (рис. 13) обеспечивает с высокой точностью определение относительных осевых перемещений тор­цов колец подшипников комплекта. На плите основания 7 крепят­ся стойки 8 с установленным на них механическим манометром, который состоит из штока 3 с поршнем 4, размещенных в корпусе и закрытых крышкой 13. Динамометр крепится на планшайбе 12, а его показания фиксируются манометром 5. Гидравлический ди­намометр приводится в действие винтом 1, который соединяется со штоком 3 муфтой 2, компенсирующей несовпадение осей винта и штока гидравлического динамометра. Вертикальное перемеще­ние гидравлического динамометра без его проворачивания вокруг собственной оси осуществляется за счет направляющих 14, установленных во втулках, запрессованных в плите, размещенных на стойках 8.

Толщину колец в комплекте подшипников, которые обеспечивают предварительный натяг в подшипниковом узле, определяюn следующим образом.

На оправку 6 устанавливают комплект из двух подшипников и; прикладывают к ним усилие, вращая винт 1, регулируя его величи­ну по манометру, определяют осевое смещение ΔН = Н — H₁

Для создания предварительного натяга в спаренных шариковых подшипниках качения может быть использована иная схема, которая широко применяется в условиях единичного и мелкоcерийного производства. В этом случае предварительный натяг создают следующим образом.

Один из подшипников собираемого узла устанавливают на оправку и наносят на торцевую поверхность его внутреннего кольца слой полимерного материала, затем устанавливают распорное кольцо, диаметр которого соответствует диаметру наружного коль­ца подшипника, и устанавливают на оправку второй подшипник комплекта. На внутреннее кольцо второго подшипника устанавли­вают груз, масса которого соответствует величине требуемого предварительного натяга. Собранный комплект выдерживают до полной полимеризации ранее нанесенного полимерного материала. На заключительном этапе собранный таким образом подшипниковый узел устанавливают на место.

При необходимости регулирования предварительного натяга в роликовых двухрядных подшипниках с цилиндрическими ролика­ми поступают следующим образом (рис. 14).

На конической шейке 2 вала устанавливают внутреннее кольцо подшипника и измеряют расстояние L_o от заплечика вала до торца внутреннего кольца, используя концевые меры длины. После это­го определяют толщину L распорного кольца, которая должна со­ответствовать разности между расстоянием от заплечиков вала до торцевой поверхности внутреннего кольца подшипника и его рас­четным осевым смещением.

Сборка и регулирование узла с радиально-упорным ролико­вым подшипником, с коническими роликами (рис. 15) начинает­ся с подготовки деталей — их очистки и промывки и проверки геометрических размеров и формы посадочных мест на валу и в корпусе. После этого на посадочные шейки вала устанавливают внутренние кольца подшипника, надевая на них сепараторы с роликами; устанавливают вал в корпус. Затем в отверстия корпуса устанавливают наружные кольца подшипника и закрывают их крышками. С правой стороны устанавливают крышку с проклад­ками и регулировочным винтом, а с левой — крышку с прокладка­ми. Регулирование подшипникового узла начинают с левой опоры. Определяют толщину комплекта прокладок (рис. 15, а), закреп­ляя крышку 1 на корпусе винтами, после чего измеряют величину зазора К между крышкой и корпусом, затем подготавливают ком­плект прокладок толщиной К + С, где С — требуемая величина за­зора в подшипниковом узле. Подобранный таким образом ком­плект прокладок 2 устанавливают между корпусом и крышкой, закрепляя последнюю винтами.

Регулирование зазора в подшипниковом узле правой опоры осуществляют, устанавливая в отверстие корпуса проставку 5 и крышку 1, закрепив ее винтами. После этого отпускают контргайку 4 регулировочного винта 3 и затягивают его до отказа, выбирая зазор в правой подшипниковой опоре. Затем регулировочный винт 3 отпускают так, чтобы его осевое смещение соответствовало указанной величине осевого зазора в подшипниковом узле, и затягивают контргайку 4.

Конструкция и сборка подшипникового узла с игольчатым подшипником.

В комплект подшипника входят два кольца: внутреннее и наружное, а также иглы — ролики малого диаметра и большой длины и боковые ограничители, предупреждающие выпа­дение роликов из собранного узла. Применяют этот тип подшипни­ков качения в тех случаях, когда в узлах действуют большие инерционные силы, а габаритные размеры узла и его масса ограничены.

Рабочие поверхности игольчатого подшипника могут быть об­разованы поверхностями сопрягаемых деталей — валом (наруж­ная поверхность) и втулкой (внутренняя поверхность). В качестве боковых поверхностей могут служить различные детали, выпол­ненные в виде колец или заплечиков на сопрягаемых деталях.

Игольчатые подшипники не имеют сепаратора, а плотное при­легание игл друг к другу устраняет возможность их перекоса в процессе работы. Для обеспечения плотного прилегания игл при монтаже следует устанавливать иглы как можно ближе друг к дру­гу, делая между ними минимальные зазоры.

Сборка подшипникового узла с игольчатыми подшипниками ведется с использованием монтажной втулки или монтажного вала.

Сборку с применением монтажной втулки-кольца (рис. 16, а) начинают с нанесения на поверхность посадочной шейки вала консистентной смазки, после чего вал 1 устанавливают в монтажное полукольцо 2, а в зазор между ними вводят игольчатые ролики 3. Эта операция проводится при периодическом повороте вала до тех пор, пока не будут установлены все ролики комплекта. После установки всех роликов на вал надевают охватывающую деталь, смещая с него монтажное кольцо.

Если в процессе сборки подшипникового узла с игольчатым подшипником вместо монтажного кольца применяют монтажный вал (рис. 16, б), то консистентную смазку наносят на внутрен­нюю поверхность отверстия и вставляют в него монтажный вал 6, диаметр которого на 0,1 …0,2 мм меньше номинального диаметра вала. После введения в отверстие монтажного вала в зазор между ним и внутренней поверхностью отверстия устанавливают иголь­чатые ролики 7 так, чтобы последний ролик входил свободно. На заключительном этапе устанавливают ограничительные кольца 4 и устанавливают на место рабочий вал 5, вытесняя из отверстия монтажный вал, игольчатые ролики и ограничительные кольца при этом должны оставаться на месте.