Подшипник 2317 как правильно ставится на вал. Монтаж подшипников качения

К монтажным инструментам и приспособлениям предъявляют ряд требований. Монтажно-демонтажный инструмент должен быть:

• надежным и безотказным в работе;
• не повреждающим подшипники и детали подшипникового узла;
• достаточно простым, прочным и компактным;
• устойчивым в работе и самофиксирующимся в симметричном положении относительно захватываемой детали;
• удобным в эксплуатации;
• рентабельным и производительным;
• по возможности приспособлен для монтажа разнородных подшипниковых узлов.

Некачественный инструмент является одной из самых распространенных причин повреждений подшипника на этапе его монтажа. Доверить выбор, а тем более поставки инструмента можно только специализированным службам технического сервиса, имеющим практический опыт решения данной задачи. Компания BALTECH поможет Вам сделать Ваш выбор.

Основные правила и приемы монтажа

При монтаже подшипников сила напрессовки должна передаваться только через напрессовываемое кольцо – через внутренне при монтаже на вал и через наружное – в корпус. Запрещается проводить монтаж с передачей силы с одного кольца на другое через тела качения (рис.5). При монтаже подшипников на вал или в корпус «на холодную» необходимо всегда пользоваться только комплектом BALTECH TOOLS .

Перед монтажом посадочные поверхности подшипника, корпуса и вала должны быть смазаны очень тонким слоем смазочного материала. Более толстый слой уменьшает трение, облегчает монтаж, но втулка может ослабнуть при демонтаже гайки с нажимными болтами. Кроме того, в процессе эксплуатации масло постоянно выжимается через узкие щели и посадка ослабляется. При переустановке этого подшипника он займет новое положение, что требует повторного измерения осевого смещения и радиального зазора.

В первую очередь устанавливают кольцо подшипника с более плотной посадкой. Нельзя наносить удары непосредственно по кольцу. Сила должна предаваться через специальный монтажный стакан (рис.6) или трубу из легкого металла (не допускается перекос кольца). Для подшипников небольших размеров, монтируемых с небольшим натягом, как исключение, применяют выколотки и молотки. Выколотка должна быть из мягкого металла (меди, малоуглеродистой стали и др.) постоянного и переменного сечения в зависимости от условий монтажа и требуемой прочности. Соприкасающийся с подшипником торец не должен выходить за пределы монтируемого кольца. По мере разбивания и отслаивания металла ее торцам следует придавать первоначальную форму. Удары должны быть не резкими, равномерными, наносимыми поочередно по окружности торца. Во избежание перекосов каждый следующий удар наносится в диаметрально противоположной зоне торца кольца. Значительное распространение при сборке подшипниковых узлов получили монтажные трубы и разнообразные надставки (рис.7). При этом сила равномерно распределяется по всему торцу монтируемого кольца и можно использовать пресс. При монтаже подшипника на вал трубу снабжают приваренным снаружи кольцом, предохраняющим подшипник от засорения частицами металла и грязью, которые могут попасть на него с заглушки или со стенок трубы. Труба должна опираться только на торец монтируемого кольца и иметь ровно подрезанный торец. Толщина стенки трубы должна составлять (2/3–4/5)*h, где h – толщина кольца подшипника.

При посадках подшипников применяют специальные трубы и оправки, аналогичные применяемым при монтаже на вал. Их диаметр должен быть несколько меньше наружного диаметра кольца. Если при монтаже подшипника его необходимо сместить на определенную глубину h , монтажную трубу заменяют специальными подставками с упорным бортом, расположенным на расстоянии h от торца.

При посадке подшипников с натягом на вал и в корпус применяется труба или BALTECH TOOLS, к открытому торцу которой приварен фланец, позволяющий передавать силу монтажа одновременно на оба кольца. Если в подшипнике сепаратор выступает за торцы колец, вместо этой трубы применяют специальные оправки.

При этом следует соблюдать соосность, чтобы направление силы монтажа совпадало с осью вала или корпуса. Большое значение, особенно в начале напрессовки, имеют приемные фаски.

Монтаж подшипников с большим натягом и крупногабаритных подшипников в холодном состоянии сопряжен с большими трудностями, а иногда невозможен. Для облегчения монтажа используют индукционный нагрев (рис.8а) или подшипники погружают в ванну с чистым минеральным маслом (рис.8б), обладающим высокой температурой вспышки, нагретым до 80-90 оС, и выдержкой в течение 10-35 мин. в зависимости от размеров.

При монтаже подшипников с защитными шайбами и постоянно заложенной смазкой нагрев до той же температуры следует проводить в только с помощью индукционного нагревателя BALTECH HI-1630 или BALTECH HI-1670. В противном случае, смазка, заложенная в подшипнике, утратит свои качества, и подшипник будет быстро изнашиваться.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ (рис.9) производить нагрев подшипника с помощью открытого пламени!

После посадки нагретого подшипника на вал и охлаждения может оказаться, что внутреннее кольцо неплотно прижато к заплечику вала, поэтому необходимо подбить его к заплечику молотком через медную выколотку, а при наличии гайки для крепления подшипника в основном направлении целесообразно подтянуть его с помощью гайки.

При использовании гидравлического пресса для монтажа большого количества однотипных подшипников можно контролировать качество соединения натяг по величине и равномерности возрастания давления манометра, определив заранее величину для валов с хорошо обработанными посадочными поверхностями. При резком отклонении давления монтаж прекращают до исправления вала.

Подшипники с внутренним диаметром свыше 50мм можно монтировать на коническую шейку вала гидравлическим способом (рис.10). Сущность способа заключается в создании между посадочными поверхностями соединения тонкой масляной пленки толщиной 0,02-0,03 мм (рис.10а, 10б), находящейся под давлением, превышающим в 2-2,5 раза нормальное давление от посадки с натягом, но обычно не более 50-60 МПа. Подшипник предварительно надевают на коническую шейку вала, закрепляют стопорной гайкой, накачивают насосом под давлением масло, которое поступает в распределительную канавку вала. В результате сила напрессовки кольца на коническую шейку вала резко снижается. Также легко происходит демонтаж.

Однако для монтажа цилиндрических соединений гидрораспор непригоден, так как посадочные поверхности изначально должны быть в контакте. Причем чем больше натяг, тем эффективнее применение гидрораспора, но уже для демонтажа соединения.

Для гидрораспора лучшие результаты достигнуты при использовании масел, вязкостью 20-40 мм2/с при +50 оС. Масла с более низкой вязкостью при нагнетании просачиваются из соединения, не создавая необходимого давления, а более вязкие могут привести к перенапряжению в системе маслопроводов.

Гидрораспор применяют не только при монтаже и демонтаже подшипников, но и в процессе их эксплуатации. Кратковременный гидрораспор при установившимся тепловом режиме обеспечивает «плавание» подшипника.

Гидравлическая гайка навинчивается на вал (рис. 10а), а при отсутствии резьбы – крепится на валу при помощи вспомогательных деталей (рис.10в). При этом поршень гидрогайки устанавливается с упором во внутреннее кольцо подшипника. Последующая подача масла разжимает поршень и гайку, обеспечивая посадку подшипника с натягом на вал и соответствующее уменьшение зазора в подшипнике. После этого гайку снимают и производят стопорение подшипника на валу.

Для точной установки необходимо вначале добиться плотного контакта внутреннего кольца, определяющего начало отсчета осевого смещения (или углового перемещения гайки, создающей последующий натяг). После напрессовки гайку фиксируют, отгибая в ее паз лепесток стопорной шайбы. Подшипник после монтажа должен легко вращаться, а наружное кольцо сферического подшипника должно легко от руки поворачиваться из стороны в сторону.

Подшипники на закрепительных или стяжных втулках всегда монтируются с натягом. Величина натяга определяется величиной осевого смещения кольца подшипника относительно поверхности втулки. Смещение кольца при монтаже подшипника на стяжной втулке производят завинчиванием шлицевой гайки (рис.11а) или перемещением поршня гидрогайки (рис.11б)

В случае монтажа подшипника на стяжной втулке последняя запрессовывается между шейкой вала и отверстием подшипника. При этом возможны различные схемы проведения процесса использования молотка и монтажной втулки (рис. 12а); навинчивание шлицевой гайки накидным ключом (рис.12б); запрессовка стяжной втулки поршнем гидрогайки, навинченной на вал (рис.12в), на стяжную втулку с упором в разъемное монтажное кольцо (рис.12в) и др.

При монтаже подшипников непосредственно на коническую шейку вала, а также на цилиндрическую шейку с использованием промежуточных закрепительной и стяжной втулок с наружным конусом, требуемая прочность соединения достигается напрессовкой внутреннего кольца на вал. По мере его осевого смещения по конусу оно расширяется. При этом уменьшается радиальный зазор в подшипнике. Если достигнута достаточно прочная посадка, то определяют расширение внутреннего кольца, а вместе с тем уменьшение радиального зазора и соответствующее им осевое смещение кольца. В таблице приведены рекомендуемые значения этих величин при монтаже двух типов подшипников по интервалам диаметров отверстий. Уменьшение начального радиального зазора определяют как разность зазоров до монтажа и после него, контролируя его постоянно при монтаже.

Уменьшение радиального зазора и осевое смещение при монтаже сферического и цилиндрического роликоподшипника с коническим отверстием (размеры в мм) приведены в таблице 4.

Отверстие подшипника	Требуемое уменьшение радиального зазора	Требуемое осевое смещение в конусе 1:12
			на втулке		на втулке
		Сферический		Цилиндрический

Радиальный зазор у крупных подшипников определяют щупом. Величина затяжки сферического шарикоподшипника с коническим отверстием должна обеспечивать свободное вращение наружного кольца в радиальной плоскости и угловое перемещение в осевой. У двухрядных сферических роликоподшипников радиальный зазор измеряют щупом между кольцом и ненагруженным роликом в каждом ряду, предварительно провернув вал для обеспечения правильного расположения роликов. Равенство зазоров в рядах свидетельствует об отсутствии осевого смещения колец относительно друг друга.

При монтаже небольших подшипников, когда зазор часто меньше толщины пластины щупа, его измеряют осевым смещением. При стандартной конусности 1:12 осевое смещение примерно в 15 раз превышает уменьшение радиального зазора. Следовательно, при сплошном вале только 75-85% натяга посадки передается как деформация внутреннего кольца по дорожке качения.

Внутренние и наружные кольца роликоподшипников с цилиндрическими роликами монтируются отдельно. Свободное кольцо подшипника нельзя вставлять в комплект роликов силой, так как при этом на поверхностях качения образуются продольные риски. При монтаже колец подшипников на вал (или в корпусе) их следует проворачивать одно относительно другого. Для подшипников с цилиндрическими роликами после монтажа должно быть проверено относительное смещение наружного и внутреннего колец в осевом направлении. Оно должно быть не более 0,5-1,5 мм для подшипников с длинными роликами (большие значения даны для подшипников больших размеров).

Для подшипников, работающих при больших нагрузках и высокой частоте вращения, необходимо устанавливать повышенный радиальный зазор, так как рост температуры колец может привести к заклиниванию подшипника. Для монтажа подшипников малых и средних размеров при посадках с гарантированным натягом наиболее целесообразно применение гидравлического, пневматического или механического пресса.

Часто для облегчения монтажа игольчатые подшипники (особенно некомплектные и многорядные) собирают при помощи вспомогательных втулок или валиков, наружный диаметр которых на 0,2-0,3 мм меньше диаметра вала. После укладки трех рядов игл («наклейки» их при помощи пластичного смазочного материала) в наружное кольцо вместо вала или внутреннего кольца вводят вспомогательную втулку уменьшенного диаметра. Затем к торцу втулки плотно прижимают валик и передвигают его в рабочее положение, выталкивая втулку. Валик имеет фаску, которая приподнимает встречающиеся иглы, облегчая монтаж.

Игольчатые подшипники со штампованным кольцом следует запрессовывать в корпус при помощи ручного или механического пресса. Для обеспечения точности положения подшипника в расточке корпуса пуансон пресса снабжен фиксирующим упором.

После завершения сборочных операций введения в подшипниковые узлы смазочного материала, предусмотренного технической документацией, и балансировки следует проверить качество монтажа подшипников на низкой частоте вращения без нагрузки. При этом прослушивают шум вращающихся подшипников с помощью стетоскопа. Правильно смонтированные и хорошо смазанные подшипники при работе создают ясный непрерывный и равномерный шум. Резкий шум может свидетельствовать о неправильном монтаже, перекосе, повреждении от применения ударного инструмента, неравномерный шум – о попадании посторонних частиц в подшипник, 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 в подшипнике или чрезмерно большой натяг, недостаток смазочного материала, увеличенный момент трения вследствие износа рабочих поверхностей подшипника или взаимного перекоса колец. Возможны комбинации этих причин. Температура подшипника не должна превышать ~ 80 оС. При появлении перечисленных выше негативных признаков их необходимо устранить при переборке.

Демонтаж подшипниковых узлов

Демонтаж машин, механизмов и приборов может производиться ввиду поломок деталей узла или выхода из строя подшипника. В первом случае при разборке необходимо сохранить подшипник для его повторного использования и при демонтаже нельзя передавать силу распрессовки через тела качения, так как это может вызвать образование вмятин на дорожках качения. Демонтаж подшипников установленных с натягом непосредственно на шейку вала (рис.14а) или в корпус (рис.14б) лучше производить с использованием ручного или гидравлического пресса.

Демонтаж неразборных подшипников следует начинать с кольца, имеющего легкую скользящую посадку, обычно это невращающиеся кольца в корпусах, а затем с помощью, например, специального винтового съемника удаляют внутренне кольцо, посаженное с натягом на вал. Демонтаж внутреннего кольца можно выполнять с помощью ручного рычажно-винтового съемника.

Существуем множество схем установки съемника BALTECH. Например, его можно закрепить через отверстия, предназначенные для крепления крышки (рис.15а). В данном случае усилие демонтажа передается через специальную гайку на наружное кольцо подшипника, извлекая его вместе с валом из корпуса.

Часто на валу выполнены пазы, примыкающие к заплечику для размещения лапок съемника (рис.15б).

Если захваты съемника не достают до борта внутреннего кольца подшипника, возможно приложение усилия через смежную деталь (рис.16а).

Если сзади подшипника имеется свободное пространство, применяют съемники соединенные различными вспомогательными деталями: стяжными полукольца (рис.16б), скобы и хомуты.

Как исключение, при отсутствии возможности использования захватов за внутреннее кольцо, допускается захват за наружное кольцо (рис.17а). Однако это повышает риск повреждения подшипника, сам демонтаж рекомендуется в таком случае производить вращением захватов при фиксированном положении винта съемника.

Если подшипник упирается в заплечник, то его можно извлечь с помощью выколотки из мягкого металла (рис.17б)

Демонтаж подшипников с закрепительной втулкой может осуществляться с применением как шлицевой гайки (рис18а) и монтажной втулки, так и гидравлической гайки (рис.18б) и упорного кольца.

Демонтаж подшипников со стяжной втулкой можно производить с помощью шлицевой гайки BALTECH H, навинчиваемой накидным ключом на резьбу втулки.

В случае применения гидравлической гайки (рис.19а) поршень надавливает на внутреннее кольцо подшипника смещая стяжную втулку так, что натяг исчезает и подшипник легко демонтируется. Наиболее надежной является схема при которой дополнительно осуществляется подвод масла на сопряженные поверхности подшипника и втулки.

Демонтаж с помощью индукционного нагрева (рис.19б) наиболее удобен для внутренних колец роликовых цилиндрических подшипников. Размеры и форма конструкции нагревателя зависят от габаритных размеров и конструкции подшипникового узла.

Радиальные подшипники применяют преимущественно в парной, реже в многорядной установке.

Устанавливать нагруженные детали на одном подшипнике (рис. 774, а, б) недопустимо. Угловой зазор шариковых подшипников, составляющий даже при небольших нагрузках 1—2°, вызывает перекос установленной на подшипнике детали. При наличии изгибающего момента (вид б) условия работы шариков резко ухудшаются. Шарики перемещаются по боковым сторонам беговых дорожек, и изгибающий момент М изг от пары сил, действующих на шарики, расположенные один против другого (вид в), вызывает вследствие небольшого угла контакта β появление значительных нагрузок N, нормальных к поверхности контакта. Подшипники, работающие в таких условиях, быстро выходят из строя.

В правильных конструкциях (виды г, д) подшипники нагружены только радиальными силами.

Как правило, рекомендуется устанавливать подшипники в одном корпусе (вид е) или в частях корпуса, жестко связанных и зафиксированных один относительно другого. Если по конструктивным условиям приходится устанавливать подшипники в разных корпусах, следует применять самоустанавливающиеся подшипники (вид ж).

Для нормальной работы подшипников в парных и многоопорных установках необходимо, чтобы только один из подшипников (фиксирующий) был закреплен на валу и в корпусе. Остальные подшипники должны быть закреплены или на валу, или в корпусе и должны иметь возможность свободно перемещаться в осевом направлении, в первом случае относительно корпуса, во втором — относительно вала.

При креплении обоих подшипников и на валу, и в корпусе (рис. 775, а) необходимо точно выдержать осевые расстояния между фиксирующими элементами (в данном случае расстояние l между стопорными кольцами левого и правого подшипника). Иначе уже при первоначальной установке возможна перетяжка подшипников. При работе узел нагревается от трения (а в горячих машинах — еще от рабочего процесса машины).

Если корпус выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у материала вала, то при нагреве корпус удлиняется больше, чем вал. Если даже подшипники на холодной машине установлены правильно, то при нагреве происходит защемление подшипников.

Пусть расстояние между подшипниками l = 150 мм. Материал корпуса — алюминиевый сплав (α k = 22·10 -6). Коэффициент линейного расширения материала вала (сталь) α в = 10·10 -6 . Рабочая температура узла 100°С.

Удлинение вала на том же участке

При правильной установке (вид б) правый подшипник жестко закреплен на валу и в корпусе; левый подшипник плавающий. Внутренняя обойма его закреплена только на валу, наружная обойма может перемещаться в корпусе. Эта схема установки снижает требования к точности выполнения осевых размеров узла и устраняет влияние тепловых деформаций на его работу.

Посадку плавающих обойм в корпусе делают (во избежание нагружения тел качения при перемещениях обойм) достаточно свободной (G7, Н7, Js7).

Вариант с закреплением наружной обоймы плавающего подшипника в корпусе и с перемещением внутренней обоймы по валу (вид в) применяют реже, так как при такой установке резко (в среднем в 2—2,5 раза) сокращается поверхность, по которой перемещается подшипник, и возникает опасность смятия и разбивания посадочного пояса. При такой установке необходимо придавать посадочному поясу вала повышенную твердость.

При совместной установке шарикового и роликового подшипников (вид г) шариковый подшипник фиксирует вал. Свобода установки противоположного конца вала обеспечивается перемещением роликов по беговой дорожке наружной обоймы подшипника.

Этот способ применим при сравнительно небольших расстояниях между подшипниками. При больших смещениях, когда возникает опасность схода роликов за пределы беговой дорожки, применяют подшипники с роликами, зафиксированными буртами на обеих обоймах подшипника (вид д). Подшипник плавает в корпусе наружной обоймой.

Отступление от изложенных правил допустимо, если расстояние между подшипниками невелико, если вал и корпус выполнены из материала с примерно одинаковым коэффициентом линейного расширения и если рабочие температуры вала и корпуса приблизительно одинаковы.

Нередко внутренние обоймы подшипников крепят на валу, а наружные — фиксируют в обоих направлениях с помощью расположенных между наружными обоймами стопорных колец (вид е). При отсутствии термических деформаций такие системы работают вполне надежно. Производственные погрешности учитывают назначением гарантированного зазора s = 0,2—0,3 мм между фиксирующими элементами и наружными обоймами подшипников.

При установке с фиксацией подшипников наружными стопорами (вид ж) расширение корпуса вызывает увеличение осевого зазора в системе, т. е. опасности защемления подшипников нет. По условиям сборки эта система предпочтительнее системы вида е (возможна установка вала в корпус в сборе с подшипниками). Эти системы применяют, если нет необходимости в беззазорной фиксации вала.

В температуронезависимой системе (вид з) подшипники зафиксированы в корпусе посредством промежуточной стальной втулки, зафиксированной в корпусе кольцевым стопором. Так как коэффициенты линейного расширения материала втулок и вала одинаковы, то изменения линейных размеров корпуса при колебаниях температуры не сказываются на точности установки (если температура втулки не слишком отличается от температуры вала). Свойством температуронезависимости обладают также установки с расположением подшипников в стальных промежуточных гильзах (виды и—м).

Индивидуальная установка подшипников в гильзах (виды н, о) не является температуронезависимой. В таких случаях необходимо один из подшипников сделать плавающим (вид п).

В табл. 44 приведены примеры наиболее часто встречающихся ошибок в парной установке радиальных подшипников.

Производители насосов в своем оборудовании используют большое разнообразие видов и типов монтажа для подшипников, основанное на приложениях и требованиях по нагрузке. На небольших процессных насосах и насосах общего назначения, обычно, можно увидеть один ряд радиальных подшипников и двойной ряд упорных подшипников.

В то время, как машины становятся больше, скорости выше, а радиальные и осевые нагрузки испытываемые валом и подшипниковым узлом растут, производители часто переходят к большим шариковым или роликовым подшипникам и сдвоенным парам радиально-упорных подшипников, чтобы справиться с возросшей нагрузкой. Безусловно, когда поднимается тема о сдвоенных радиально-упорных подшипниках, также поднимается вопрос о том, как их правильно установить.

"СПИНА К СПИНЕ"

Многие производители устанавливают на вал пару радиально-упорных подшипников в конфигурации "спина к спине". Это когда более широкие внешние дорожки соприкасаются друг с другом, а подшипники зафиксированы на валу с помощью стопорной шайбы и контрагайки. Это позволяет радиальному и упорному подшипнику переносить большие осевые нагрузки в обоих направлениях. При обычной установке, когда вы смотрите на подшипники, правильно установленные на валу, вы можете увидеть существенное количество шарикоподшипников с внешней стороны, и как более широкий фланец одного подшипника соприкасается с широким фланцем другого.

"ЛИЦОМ К ЛИЦУ"

Другим, не менее эффективным методом является установка подшипников на валу "лицом к лицу". В этом случае внутренние дорожки удерживаются вместе с помощью стопорной шайбы и контрагайки, но прочная несущая способность такого расположения не реализуется до тех пор, пока не будут зафиксированы внешние дорожки подшипников. Обычно это делается с помощью сепаратора подшипника, хотя иногда для загрузки дорожек подшипника используются пружины. С использованием сепаратора процедура может потребовать прокладок между сепаратором и корпусом подшипника, чтобы установить предварительную загрузку или внутренний рабочий зазор. Если используются пружины, то необходимо использовать те, что имеют правильный коэффициент упругости, а не просто любые пружины. Хоть эта настройка и является более сложной, компоновка "лицом к лицу" может устранить большую несоосность между валом и корпусом и обеспечить при этом радиальные подшипники жесткой несущей способностью, а также долгим сроком службы.

"ТАНДЕМ"

Третий способ заключается в монтировании радиально-упорных подшипников на валу в тандеме. Это когда оба подшипника имеют одно и то же направление. Такое расположение делает очень загруженную компоновку упорного подшипника, но оно не несет никакой радиальной нагрузки и воспринимает осевую нагрузку только в одном направлении. В набор должен быть добавлен третий радиально-упорный или радиальный подшипник, чтобы воспринимать радиальные нагрузки. В сочетании с очень надежным радиальным подшипником, это позволяет переносить максимальные нагрузки в осевом направлении.

Всегда должна приниматься во внимание информация от производителя оборудования, чтобы правильно ориентировать любые составные пакеты подшипников для обеспечения их правильной установки. При правильной установке, данные компоновки обеспечат долгий срок службы. При неправильной, могут привести к поломке почти сразу.

Радиально упорные подшипники широко применяются в современной технике. Причём присутствуют они практически всюду. Предназначение детали заключается в распределении нагрузки, оказываемой валом по всей поверхности, на которую и устанавливается подшипник. Радиальное воздействие обладает перпендикулярным вектором к оси вала. Отметим, что в зависимости от нагрузок, радиальные подшипники могут располагать технологическими особенностями.

На сайте tm2010.ru Вы сможете приобрести радиальные подшипники практически любых типоразмеров. Ниже обозначим их некоторые технологичные особенности, а также основные принципы монтажа. Отметим, что некорректная установка подшипника увеличивает риски выхода оборудования из строя в ближайшей перспективе.

Узловыми отличительными особенностями становится типоразмер. Речь идёт не только о внутреннем, но и о внешнем диаметре подшипника. В промышленности распространено использование следующих типов радиальных подшипников:

• основной (7000);
• высокий конус (27000);
• двухрядный (97000);
• четырёхрядный (77000).

Естественно, наиболее распространённым в применении является однорядный радиальный подшипник. Он располагает сразу несколькими преимуществами: относительно небольшой вес, практически беззвучная работа, высокая скорость вращения, простота обслуживания.

Помимо этого отличия в радиальных подшипниках может заключаться в применяемом сепараторе. Для облегчения детали производители чаще всего прибегают к использованию полиамида.

Однако, радиальные подшипники с латунным сепаратором встречаются и по сей день (как правило, в авиационной промышленности).

Напомним некоторые конструктивные особенности подшипников. По сути, радиальный подшипник состоит из двух колец. Одно из них тугое, другое – свободное. Крайне важно, чтобы вал устанавливался в тугое кольцо подшипника.

В противном случае при вращении вал будет разбивать подшипник изнутри. Возникающие вибрации будут заметны даже без выхода на холостой ход. Нередко монтаж подшипников осуществляют методом горячей прессовки.

Посадочное гнездо разогревают горелкой. В результате металл расширяется – посадочное гнездо незначительно увеличивается в диаметре. В этот момент и запрессовывается подшипник. После остывания вытащить его не представляется возможным.

В видео демонстрируется монтаж пары радиальных шарикоподшипников:

Конструкция подшипниковых узлов должна обеспечить наиболее удобный и производительный монтаж и демонтаж узла, исключающий необходимость подгонки.

Как правило, подшипники с посадочными натягами следует устанавливать (на валу или в корпусе) заранее; соединение узла в целом должно производиться по посадочным поясам, на которых имеются зазоры.

Посадки с натягом одновременно на валу и в корпусе усложняют сборку.

Посадки с зазором и переходные целесообразно дополнять осевой затяжкой обойм.

Рассмотрим основные приемы сборки для простейшего случая установки концевого подшипника с фиксацией его на валу и в корпусе с помощью кольцевых стопоров.

Осевая сборка

Способ 1 . Установка в корпус вала с заранее посаженным на нем подшипником (рис. 798, а).

Подшипник предварительно надет на вал и зафиксирован с одной стороны буртиком, с другой — кольцевым стопором 1.

Вал вместе с подшипником вводят в корпус (вид б) до упора в кольцевой стопор 2, предварительно установленный в корпусе, после чего узел замыкают стопором 3, заранее заведенным за подшипник.

Этот способ наиболее правилен, если подшипник сажают на вал с натягом, а в корпус — по посадке Н7, и применим также, когда подшипник сажают на вал и в корпус по посадкам h6 и Н7.

Способ нецелесообразен, если подшипник устанавливают в корпусе с натягом. Здесь сила запрессовки передается телами качения. Операция запрессовки осложняется необходимостью манипулировать с двумя деталями — валом и корпусом, которые могут иметь большие габариты.

Способ 2 . Установка вала в подшипник, заранее посаженный в корпус (рис. 798, б).

Подшипник предварительно устанавливают и фиксируют в корпусе стопорами 4, 5. В отверстие подшипника вводят вал и фиксируют стопором 6.

Этот способ является наиболее правильным, когда подшипник устанавливают в корпусе с натягом, а на валу — по посадке h6, и применим также, когда подшипник сажают на вал и в корпусе с зазором.

Способ нецелесообразен, если подшипник установлен на валу с натягом.

Способ 3 . Установка подшипника одновременно на вал и в корпус (рис. 798, г).

Вал, поддерживаемый другим подшипником (на рисунке не показан), устанавливают в корпус до совмещения посадочных поверхностей на валу и в корпусе. В кольцевое пространство между валом и корпусом вводят подшипник. Сборка заканчивается установкой замыкающих стопоров.

Способ применим, если подшипник установлен на валу и в корпусе с зазором, ограниченно применим, если одна из посадок (на валу или в корпусе) с зазором, и неприменим, если подшипник установлен с натягом на валу и в корпусе.

Радиальная сборка

Вал с заранее установленным и зафиксированным подшипником (вид д) укладывают в нижнюю половину разъемного корпуса и накрывают верхней половиной. Подшипник фиксируют в корпусе чаще всего заплечиками.

Возможны любые типы и сочетания посадок на валу и в корпусе. Обычно применяют установку в корпус по посадкам с зазором, по переходным посадкам или на посадках с небольшим натягом. Применение посадок с большим натягом затруднено ввиду необходимости обеспечить точное совпадение плоскостей разъема с центром подшипника и опасности перетяжки подшипника при ошибочном смещении плоскости разъема относительно центра подшипника.

Монтаж парных установок

Рассмотрим установку вала-шестерни с затянутыми на нем через дистанционную втулку подшипниками (рис. 799, а). Вал фиксируется в корпусе крышкой 1 и кольцевым стопором 2, установленным в канавке наружной обоймы малого подшипника.

Способ 1 . Установка в корпус вала с заранее посаженными на нем подшипниками (вид б).

Вал в сборе с подшипниками вводят в корпус и фиксируют стопорным кольцом 2 и привертной крышкой 1. Важно, чтобы первый (по ходу монтажа) подшипник заходил в свое посадочное отверстие раньше, чем втором подшипник в свое. Иначе вал может перекоситься, и сборка станет невозможной.

Посадка подшипников на вал при этом способе может быть любой. Посадка подшипников в корпус — предпочтительно переходная или с незначительным натягом.

Способ 2 . Установка вала в подшипники, заранее посаженные в корпус (вид в).

Подшипники предварительно устанавливают в корпус с заведенной между ними дистанционной втулкой. Крайний подшипник фиксируют в корпусе кольцевым стопором 2 и крышкой 1, после чего в отверстия подшипников вводят вал. Сборка завершается затяжкой гайки 3 вала.

Передний (по ходу монтажа) посадочный пояс вала должен заходить в отверстие своего подшипника раньше, чем второй посадочный пояс в отверстие своего.

Посадка подшипников в корпус может быть любой (плавающий правый подшипник, разумеется, должен быть установлен по посадке не выше Js7). Посадка подшипника на вал — g6 или h6. Сборка по этому способу сложнее, чем по способу 1. Особенно затрудняет сборку необходимость предварительной установки дистанционной втулки при монтаже подшипников в корпус.

Способ 3 (смешанный). На вал (вид г) заранее устанавливают задний (по ходу монтажа) подшипник и дистанционную втулку, а в корпус устанавливают фиксирующий подшипник.

Вал вводят в корпус, причем хвостовик вала входит в отверстие фиксирующего подшипника. а задний подшипник — в посадочное гнездо корпуса. Сборка завершается затяжкой гайки вала.

Посадки заднего подшипника на вал и фиксирующего подшипника в корпус могут быть любыми. Посадка фиксирующего подшипника на вал — g6 или h6. Посадка заднего подшипника в корпус должна быть G6, Н6 или Js6.

Способ монтажа тесно связан с системой крепления подшипников, с конструкцией и расположением элементов, фиксирующих подшипники на валу и в корпусе (рис. 800). Система (а) крепления подшипников допускает применение только способа 1, система (б) — способа 2, система (в) — способа 3, системы (г, д) — способов 2 и 3. Конструкция (е) допускает применение любого из трех способов.

Таким образом, существует тесная взаимосвязь между системой крепления подшипников и системой посадок на валу и в корпусе.

Условия сборки и выбранный наиболее удобный и производительный способ сборки определяют систему крепления подшипников и допустимые посадки подшипников на вал и в корпус, которые могут и не совпадать с посадками, необходимыми по условиям надежной работы узла.

Если же исходить из условий работы узла и назначить оптимальные для данных условий посадки, то это определит систему крепления подшипников и способ сборки, который в данном случае может быть и не самым удобным и производительным.

Практически часто приходится выбирать вариант, обеспечивающий соблюдение важнейших условий правильной работы узла и не слишком усложняющий сборку.

Облегчает сборку введение осевой затяжки подшипников на валу и в корпусе. Силовая затяжка вполне заменяет посадки с натягом и позволяет применять более свободные посадки без ущерба для работоспособности узла и при более удобной сборке.

Самоустанавливающиеся подшипники применяют, когда:

1) технологически невозможно обеспечить полную соосность опор (опоры, расположенные в различных корпусах или в частях корпусов, недостаточно точно зафиксированных одна относительно другой);

2) корпусные детали нежесткие и деформируются под действием рабочих сил (тонкостенные корпуса, например, корпуса из листовых материалов);

3) вал вследствие недостаточной жесткости или больших действующих на него радиальных сил деформируется под нагрузкой (длинные валы с не вполне отбалансированными роторами).

Применение жестких подшипников в подобных случаях нередко приводит к защемлению тел качения, односторонней нагрузке на подшипник, во много раз превышающей рабочие нагрузки, и вызывает быстрый износ и выход подшипников из строя. Особенно резко выражены эти явления в подшипниках, в которых по форме тел качения и беговых дорожек не обеспечивается самоустановка (роликовые подшипники с цилиндрическими и коническими роликами). Шариковые подшипники несколько лучше компенсируют перекосы вследствие имеющегося у них углового зазора.

Применение самоустанавливающихся подшипников целесообразно и в тех случаях, когда нет видимых источников перекосов и несносности. Производственные неточности, погрешности монтажа, трудноучитываемые тепловые деформации системы — все это может создать в подшипниках местные нагрузки, от которых можно избавиться приданием подшипникам свободы установки.

Самоустанавливаемость является действенным средством повышения надежности тяжелонагруженных и быстроходных подшипников качения.

Однорядные шариковые подшипники со сферической рабочей поверхностью наружной обоймы (рис. 801, а) сейчас почти не применяют, так как подшипники этого типа отличаются пониженной несущей способностью, склонностью к защемлению шариков при приложении осевой нагрузки и недостаточно точной фиксацией вала в осевом направлении.

По тем же причинам редко применяют однорядные роликовые подшипники с бочкообразными роликами (вид б). Наиболее распространенный тип самоустанавливающегося подшипника — двухрядный шариковый подшипник с шахматным расположением шариков (вид в).

По форме дорожки качения эти подшипники мало приспособлены к восприятию осевых нагрузок. Повысить осевую несущую способность можно путем разноса шариков, сопровождающегося переходом поверхностей контакта на участки сферы, расположенные под большим углом к поперечной плоскости симметрии (вид г).

Самоустанавливающиеся роликовые подшипники выполняют в виде двухрядных подшипников с бочкообразными роликами (вид д).

Сфероконические самоустанавливающиеся подшипники применяют в одиночной установке (вид е) как упорные, а в парной установке (вид ж) — как радиально-упорные. Для правильной работы спаренных установок необходимо точно выдерживать расстояние между подшипниками, обеспечивая совпадение центров сферических поверхностей качения.

Предпочтительнее установка стандартных подшипников в сферические корпуса (рис. 802). Способ применяют, как правило, для многоопорных установок (с двумя и большим числом подшипников). Ограничений в типе подшипников нет.

В таких установках тела качения работают в условиях чистого качения, тогда как у самоустанавливающихся подшипников при перекосах происходит периодическое (при больших частотах вращения — высокочастотное) перемещение тел качения по сферической поверхности (скобление), сопровождающееся усиленным износом.

Отношение диаметра сферы к наружному диаметру подшипников в парных установках делают равным D сф /D = 1,25—1,3 (вид а). Это соотношение обеспечивает благоприятную ориентацию несущих поверхностей сферы относительно осевой и радиальной нагрузок. При больших осевых нагрузках отношение D сф /D повышают до 1,4—1,5 для увеличения высоты h несущей части сферы (вид б).

При повышенной осевой нагрузке одностороннего действия сферу делают асимметричной (вид в), развивая ее несущую поверхность h.

Для обеспечения самоустанавливаемости необходим подвод смазки (предпочтительно под давлением) к сферическим опорным поверхностям. В труднодоступных местах применяют твердые смазочные материалы.