Справочник конструктораполезный сайт для инженера-машиностроителя

Размеры сопрягаемых с подшипниками элементов вала и корпуса должны обеспечивать надежную опору колец подшипников при восприятии осевых сил и возможность применять при их демонтаже пресс или механические съемники, которые захватывают лапами выступающую над заплечиком вала или отверстия корпуса часть кольца.

Размеры заплечиков должны соответствовать ГОСТ 20226-82 (см. стр. 177).
Радиусы галтелей валов и корпусов у посадочных мест (см. стр. 173) должны обеспечить надежное прилегание торца к опорной поверхности заплечика вала или корпуса. Необходимо также обеспечить перпендикулярность опорной поверхности заплечика вала или корпуса к общей оси (см. стр. 165).

При достаточном запасе прочности вала или стенок корпуса, когда концентрация напряжений в местах изменения сечений не является опасной, вместо галтелей можно применять проточки по ГОСТ 8820. В особо ответственных узлах, где концентрация напряжений в местах изменения сечений должна быть сведена к минимуму, упор торца кольца подшипника осуществляют через специальную упорную шайбу, при наличии которой переход сечений вала может быть выполнен по пологому конусу.

Если высота заплечика вала недостаточна и не обеспечивает надежного упора внутреннего кольца подшипника, применяют упорные кольца, устанавливаемые на валу. Рекомендуемые размеры - наружные диаметры d₁ и ширины b - упорных колец даны в табл. 91 [1].

91. Рекомендуемые размеры упорных колец, мм

Основные способы обеспечения соосности посадочных мест:
  - размещение подшипниковых опор в общем корпусе или фиксация отдельно стоящих корпусов при помощи контрольных штифтов на общем основании с растачиванием отверстий под наружные кольца подшипников с одного установа и за один проход;
  - окончательная обработка посадочных мест на валах с одного установа на станке;
  - применение в опорах самоустанавливающихся сферических шарико- или роликоподшипников, если это не противоречит требованиям к жесткости узла; при применении самоустанавливающихся подшипников на многоопорных валах допустим поворот лишь на 2-3° того или иного корпуса вокруг центра самоустановки подшипника.

Для обеспечения нормальной сборки и разборки подшипникового узла при проектировании необходимо:
  - предусмотреть фаски на конце шейки вала и у расточки корпуса;
  - обеспечить нормальную последовательность монтажа всех деталей узла, возможность регулирования зубчатых зацеплений и других элементов узла, а также зазоров в самих подшипниках;
  - обеспечить возможность применения для снятия подшипника с посадочного места механических и других специальных съемников или осуществление демонтажа подшипника с помощью пресса;
  - предусмотреть в случае увеличения высоты заплечиков на валах и в корпусах специальные пазы под лапы съемников, расположенные под углом 120°, а в глухих корпусах - резьбовые отверстия, через которые при помощи болтов подшипник выпрессовывают из корпуса.

Рекомендации по монтажу подшипников качения

Хранить расконсервированные подшипники более двух часов без защиты от коррозии не допускается.
Сопрягаемые с подшипником поверхности валов и корпусов перед монтажом подшипников должны быть тщательно промыты, протерты, просушены и смазаны тонким слоем смазочного материала, каналы для подвода смазочного материала должны быть продуты и очищены.
Во избежание защемления подшипников при монтаже в разъемных корпусах допускается иметь фаски в местах стыка их посадочных поверхностей.

При монтаже подшипника силу запрессовки следует прикладывать непосредственно к запрессовываемому кольцу - внутреннему при монтаже на вал и наружному при монтаже в корпус. Запрещается проводить монтаж таким образом, чтобы сила передавалось с одного кольца через тела качения на другое. Не допускается приложение монтажных сил к сепаратору.

При монтаже подшипников открытого типа с цилиндрическим отверстием на вал с натягом подшипник целесообразно предварительно нагреть в масляной ванне. Для этого подшипник погружают в ванну с чистым минеральным маслом, обладающим высокой температурой вспышки, нагретым до 80-90 °С, и выдерживают в течение 10-15 мин.

При монтаже подшипников с защитными шайбами и постоянно заложенным смазочным материалом их нагрев до той же температуры проводят в термостате.

Для монтажа крупногабаритных подшипников (с отверстием диаметром более 300 мм) целесообразно применение гидравлического распора, обеспечивающего наиболее качественную установку подшипника: отсутствие каких-либо повреждений монтажных поверхностей и высокую производительность. Этот способ целесообразен также для монтажа подшипников с внутренним коническим отверстием диаметром более 120 мм.
При установке подшипника в корпус с натягом рекомендуют предварительно охладить подшипник (жидким азотом или сухим льдом) либо нагреть корпус.

Наиболее целесообразны способы монтажа, при которых реализуют одновременное и равномерное давление по всей окружности монтируемого кольца. При таких способах не возникает перекос монтируемого кольца.
Для осуществления подобных способов применяют монтажные стаканы: трубы из мягкого металла, внутренний диаметр которых несколько больше диаметра отверстия кольца, а наружный - немного меньше наружного диаметра кольца. На свободном конце трубы устанавливают заглушку со сферической наружной поверхностью, к которой и прикладывают силу при монтаже. В монтажных стаканах предусматривают отверстие для свободного выхода воздуха из внутренней полости стакана при запрессовке подшипника на вал.

На рис. 39 показаны возможные способы установки подшипников.
Осевую силу при монтаже создают с помощью механических или гидравлических прессов. Если вал, на котором монтируют подшипник, имеет резьбовой конец, то подшипник можно монтировать с помощью трубы, подобной описанной выше (но без заглушки), к которой прикладывают
 

Рис. 39. Установка подшипников на вал (а), в корпус (б), одновременно на вал и в корпус (в)

осевую силу путем вращения специальной гайки с крупной резьбой относительно промежуточной втулки, навинченной на резьбовой конец вала (рис. 39, б). При отсутствии гидравлических и механических приспособлений при единичном производстве и монтаже с небольшими натягами подшипников малых размеров может быть допущено нанесение несильных ударов молотком через монтажный стакан с заглушкой. Нельзя наносить удары непосредственно по кольцу.

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

Двухрядные сферические шариковые и роликовые подшипники с коническим отверстием устанавливают на цилиндрическом валу с помощью закрепительных и стяжных втулок, а на валах с конической шейкой -непосредственно. Монтаж подшипников с отверстием до 70 мм и нормальными натягами выполняют с помощью монтажной втулки, навертываемой на резьбовой конец вала. Нажимная часть воздействует на торец закрепительной втулки или непосредственно на торец внутреннего кольца (при монтаже без закрепительных и стяжных втулок).

Подшипники диаметром свыше 70 мм следует монтировать гидравлическими методами. Так как по мере осевого продвижения закрепительной втулки внутреннее кольцо деформируется (расширяется), радиальный зазор в подшипнике уменьшается. Радиальный зазор необходимо контролировать с помощью щупа. Допустимое минимальное значение ∆_{min об} радиального зазора, мм, после сборки узла для подшипников, изготовленных с зазорами нормальной группы по ГОСТ 24810-81, ориентировочно может быть определено по формуле:

∆_{min об} = d/3000,

где d - номинальный диаметр отверстия подшипника, мм.

При монтаже двухрядных сферических подшипников с коническим отверстием кольца могут деформироваться и изменять форму поверхностей качения. В этих случаях, особенно при а > 100 мм, следует измерять при монтаже (и после монтажа) радиальный зазор щупом не только в вертикальной плоскости, но также в горизонтальной осевой плоскости подшипника. Зазор определяют как среднее арифметическое трех измерений в каждой из плоскостей (с поворотом последовательно на 120°).

Крупногабаритные (d > 300 мм) сферические роликовые подшипники целесообразно перед монтажом разогреть до 60-70 °С.
В процессе установки подшипников (особенно воспринимающих осевые силы), там где это возможно, с помощью щупа или по световой щели следует убедиться в плотном и правильном (без перекосов) прилегании торцов колец подшипника к торцам заплечиков. Такой же проверке должны быть подвергнуты противоположные торцы подшипников и торцы прижимающих их в осевом направлении деталей.

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

Для повышения точности вращения, особенно в быстроходных узлах, например электрошпинделях для шлифования, зазоры в радиально-упорных подшипниках выбирают, создавая стабильный натяг, обеспечивающий точное фиксирование тел качения на дорожках качения. Этого достигают приложением к невращающемуся кольцу подшипника осевой силы с помощью одной или нескольких тарированных пружин.
Необходимо проверить правильность взаимного расположения подшипников в опорах одного вала.
Вал после монтажа должен вращаться от руки легко, свободно и равномерно.
После завершения сборочных операций и введения в подшипниковые узлы смазочного материала, предусмотренного технической документацией, следует проверить качество монтажа подшипников пуском сборочной единицы на низких оборотах без нагрузки. При этом прослушивают шум вращающихся подшипников с помощью стетоскопа или трубы. Правильно смонтированные и хорошо смазанные подшипники при работе создают ясный, непрерывный и равномерный шум.

Появление резкого шума может свидетельствовать о неправильном монтаже, перекосах, повреждениях от применения ударного инструмента, неравномерный шум - о попадании посторонних частиц в подшипник, шум металлического тона - о недостаточном зазоре в подшипнике.
Комплексным показателем качества и стабильности работы подшипникового узла является его температура. Причиной повышенной температуры может быть малый зазор (или чрезмерно большой натяг) в подшипнике, недостаток смазочного материала, увеличенный момент трения вследствие повышенного взаимного перекоса колец.

Для оценки текущего состояния работающих подшипниковых узлов без останова и разборки изделия и для своевременного обнаружения первых признаков начала разрушения (выкрашивания на рабочих поверхностях колец и тел качения) наиболее целесообразно применение методов и приборов виброакустической диагностики и особенно приборов для оценки ударной вибрации. Методика диагностики приведена в  ГОСТ Р 50891-96 (приложение В).