Рекомендации по монтажу подшипников качения.

             Хранить расконсервированные подшипники более двух часов без защиты от коррозии не допускается. Как и всякая точная деталь, подшипники качения требуют аккуратного обращения при монтаже. 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. Если оба кольца должны быть установлены с натягом, то сила должна передаваться непосредственно и одновременно обоим кольцам. Запрещается проводить монтаж таким образом, чтобы сила передавалась с одного кольца через тела качения на другое. Не допускается приложение монтажных сил к сепаратору.

Для монтажа подшипников или только колец (для разборных конструкций) на вал или в корпус помимо прессов можно использовать также механический монтажный инструмент (накидные, ударные, торцовые ключи), гидравлические (гидрогайки, гидрораспор) или нагревательные устройства. При монтаже подшипников открытого типа с цилиндрическим отверстием на вал с натягом подшипник целесообразно предварительно нагреть. Необходимая разность температур ∆t между кольцом подшипника и валом или корпусом зависит от величины натяга при посадке и посадочного диаметра кольца. Ориентировочные значения разности температур ∆tпри некоторых наиболее часто применяемых полях допусков можно определить по рис. 1.

Рис. 1. Ориентировочные значения разности температур ∆t между кольцом подшипника и валом для наиболее распространенных полей допусков в зависимости от диаметра отверстия d.

Недопустимо нагревать подшипники до температур свыше 125 °С, так как при этом могут произойти изменения структуры материала подшипника. Равномерного нагрева можно достичь при помощи индукционных нагревателей, нагревательных электроплиток с термостатом и масляной ванны. В последнем случае подшипник погружают в ванну с нагретым до необходимой температуры чистым минеральным маслом, обладающим высокой температурой вспышки, и выдерживают в течение 10…15мин. При монтаже подшипников с защитными шайбами и постоянно заложенным смазоч­ным материалом их нагрев проводят в термостате.

Принцип индукционного нагрева. Принцип действия индукционного нагревателя тот же, что и обычного трансформатора. На стальном магнитопроводе имеется первичная обмотка с большим числом витков. Подшипник или другая нагреваемая деталь выполняет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. Соотношение напряжений на первичной и вторичной обмотках равно отношению числа витков, в то время как мощность остается постоянной. Таким образом, в нагреваемой детали циркулирует ток большой силы и малого напряжения, вызывающий ее интенсивный разогрев. При этом первичная обмотка и магнитопровод нагревателя остаются не нагретыми. Основу индукционного нагревателя, например фирмы SKF, составляет высокочастотный трансформатор, который работает аналогично импульсным блокам питания электронной техники (телевизоров, компьютеров и др.) и отличается очень малым потреблением энергии. Вследствие электромагнитной индукции при индукционном нагреве подшипник намагничивается. Поэтому важно обеспечить после нагрева размагничивание подшипника, чтобы к нему не притягивались металлические частицы загрязнений. Для монтажа подшип­ников с отверстием диаметром более 50ммцелесообразно применение гидравли­ческого распора, обеспечивающего наибо­лее качественную установку подшипника: отсутствие каких-либо повреждений мон­тажных поверхностей и высокую произво­дительность.

Рис. 2. Схема установки подшипника с применением гидрораспора.

На рис. 2 приведена схема установки подшипника с конусным отверстием на вал с применением гидрораспора. Масло под давлением 50 Мпа подают плунжерным насосом через отверстие в канавку вала под внутреннее кольцо подшипника и распирают его. Вращением гайки подшипник перемещают в осевом направлении до места установки. Так же устанавливают подшипник с цилиндрическим отверстием. Однако при монтаже подшипников на цилиндрическом участке их обязательно доводят до упора в заплечик вала.

Как видно из рисунка, при монтаже подшипника с применением гидрораспора в конструкции вала должны быть предусмотрены: резьбовой участок под гайку, резьбовое отверстие дkя штуцера маслопровода (М6 при d≤100 мм), отверстие (Ø2,5 мм) и канавка (ширина 3 мм, глубина 0,5 мм) для подачи масла.

При установке подшипника в корпус с натягом рекомендуют предварительно охла­дить подшипник до температуры (-70…-75) °С в термостате с су­хим льдом либо нагреть корпус на 20…50 °С выше температуры подшипника.

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 применяютмонтажные 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.

Рис. 3. Установка подшипников на вал (а), в корпус (б), одновременно на вал и в корпус (в).

На рис. 3 показаны возможные способы установки подшипников на вал (рис. 3, а), в корпус (рис. 3, б), одновременно на вал и в корпус (рис. 3, в). Чтобы сила при установке прикладывалась равномерно к обоим кольцам, опорные поверхности установочного кольца должны лежать в одной плоскости. Это позволяет предотвратить перекос наружного кольца. При этом следует учитывать, что шарики некоторых типоразмеров сферических двухрядных подшипников выступают на 0,7…2,8 мм за торцы колец и, следовательно, на промежуточном установочном кольце должна быть предусмотрена проточка, чтобы оно не повредило шарики.

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 осевую силу путем вращения специальной гайки с крупной резьбой относительно промежуточной втулки, навинченной на резьбовой конец вала (рис. 3, б). При от­сутствии гидравлических и механических приспособлений при единичном производ­стве и монтаже с небольшими натягами подшипников малых размеров (d ≤ 50 мм, масса 1 кг) может быть допущено нанесение несильных ударов молотком через монтажный стакан с за­глушкой, выполненные из ударопрочного материала. 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 70мм 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 70мм следует монтировать гидравлическими ме­тодами (с помощью гидравлических гаек или устройств для нагнетания масла под устанавливаемое кольцо). 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 Δ_min сб радиального зазора, мм, после сборки узла для подшип­ников, изготовленных с зазорами нормаль­ной группы по ГОСТ 24810-81, ориентиро­вочно может быть определено по формуле:

Δ_min сб=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 d>100мм, 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>300мм) 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.

Должен быть установлен необходимый осевой зазор радиально-упорных и упорных подшипников, что осуществляют, начиная с нулевого зазора, осевым смещением наружного или внутреннего кольца с помощью прокладок, гаек, калиброванных дистанционных втулок. Практические методы, используемые для регулирования и измерения зазора, выбирают исходя из конкретных условий и в зависимости от того, осуществляется ли единичная или серийная сборка. Для проверки осевого зазора в собранном узле, например, к торцу выходного конца вала подводят измерительный наконечник индикатора, укрепленного на жесткой стойке. Осевой зазор определяют по разности показаний индикатора при крайних осевых положениях вала. Вал смещают в осевом направлении до плотного контакта тел качения с поверхностью качения соответствующего наружного кольца.

При регулировании конических роликоподшипников и перед измерением зазора обязательно нужно провернуть несколько раз вал (или корпус) в обоих направлениях, чтобы убедиться, что торцы роликов находятся в соответствующем контакте с направляющими бортами внутренних колец.

Для повышения точности вращения, особенно в быстроходных узлах, например в электрошпинделях для шлифования, зазор в радиально-упорных подшипниках выбирают, создавая стабильный натяг, обеспечивающий точное фиксирование тел качения на дорожках качения. Этого достигают приложением к не вращающемуся кольцу подшипника осевой силы с помощью одной или нескольких тарированных пружин.

Необходимо проверить правильности 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 с низкой частотой при частичной нагрузке. Нельзя проводить испытания без нагрузки или сразу разгонять подшипники до высоких частот вращения, так как тела качения могут при этом начать проскальзывать по дорожке качения и повредят ее. При этом прослушивают шум вращающихся подшипников с помощью электронных диагностических приборов, стетоскопа, трубы или через деревянную палочку, отвертку. Инструмент следует установить на корпус как можно ближе к подшипнику. Правильно смонтированные и хорошо смазанные подшипники при работе создают ясный, непрерывный и равный звук.

(О.П. Леликов. Валы и опоры с подшипниками качения. Конструирование и расчет.  М., Машиностроение. 2006)