Ремонт подшипниковых узлов с подшипниками качения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ремонт подшипниковых узлов с подшипниками качения

1.Подшипники качения

Подшипники поддерживают вращающиеся оси и валы, воспринимают от них радиальные и осевые нагрузки и сохраняют заданное положение оси вращения вала.

Подшипники классифицируют по виду трения и воспринимаемой нагрузке.

По виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника; подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредством установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.

По воспринимаемой нагрузке различают подшипники: радиальные - воспринимают радиальные нагрузки. Упорные -воспринимают осевые нагрузки; радиально-упорные - воспринимают радиальные и осевые нагрузки.

Все типы подшипников широко распространены.

Подшипники качения состоят из наружного и внутреннего колец, между которыми в сепараторе расположены шарики или ролики. Сепаратор разделяет тела качения, чтобы они не соприкасались.

Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения (f = 0,0015…0,006). При этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника.

Преимуществами подшипников качения являются:

небольшие потери на трение;

1 взаимозаменяемость, облегчающая монтаж и ремонт подшипниковых узлов;

2 малые пусковые моменты;

3 нетребовательность к смазке и уходу (за исключением случаев, когда от подшипников, например, роторов авиационных двигателей, необходимо отводить тепло).

Недостатками подшипников качения являются:

4 чувствительность к ударам и вибрациям вследствие большой жесткости подшипника;

5 сравнительно большие радиальные габаритные размеры;

6 шум при работе с высокой частотой вращения.

ь Большая часть вращающихся деталей авиационных конструкций установлена на подшипниках качения.

Классификация. По форме тел качения подшипники разделяют на шариковые и роликовые, по направлению воспринимаемой нагрузки - на радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.

Рис. 1.1 Подшипники качения

Радиальные шариковые подшипники (рис. 1.1, 1) - наиболее простые и дешевые. Они допускают небольшие перекосы вала (до 1/4?) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.

Радиальные роликовые подшипники (рис.1.1,4) благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с комбинированными (бочкообразными) роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми (рис.1.1, 3) и роликовыми (рис. 1.1, 5) подшипниками.

Самоустанавливающиеся шариковые (рис. 1.1, 2) и роликовые (рис.1.1, 6) подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2…3°). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.

Применение игольчатых подшипников (рис.1.1,7) позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках. Упорный подшипник (рис. 1.1, 8) воспринимает только осевые нагрузки и плохо работает при перекосе оси.

По нагрузочной способности (ширине и наружному диаметру) подшипники разделяют на семь серий: от сверхлегкой до тяжелой. По классам точности - нормального класса (0), повышенного (6), высокого (5), особо высокого (4) и сверхвысокого (2). Класс точности подшипника назначают в зависимости от требований к сборочной единице. Чаще применяют дешевые подшипники класса 0. Для авиационных конструкций с тяжелыми условиями работы (например, для роторов авиационных двигателей) используют подшипники повышенных классов точности.

Применение. Шарикоподшипники в среднем быстроходнее в отличие от роликовых (цилиндрических) и способны воспринимать осевые нагрузки, но их грузоподъемность на 30-40 % ниже.

Обозначения. В условных обозначениях приводят внутренний диаметр подшипника, его серию, тип, конструктивные особенности и класс точности.

Две первые цифры справа указывают внутренний диаметр d. Для подшипников с d = 20…495 мм диаметр определяют умножением двух крайних цифр в обозначении на 5. Третья цифра справа указывает серию: подшипник особо легкой серии - 1, легкой - 2, средней - 3, средней широкой - 6, тяжелой - 4 и т.д. Четвертая цифра справа характеризует тип подшипника: радиальный шариковый - 0 (в обозначении нуль опускают), радиальный шариковый сферический - 1, роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами - 2, роликовый радиальный со сферическими роликами - 3, шариковый радиально-упорный - 6, роликовый конический - 7 и т.д. Например, подшипник 308 - шариковый радиальный средней серии с d = 40 мм; подшипник 7216 - роликовый конический легкой серии с d = 80 мм.

Пятая и шестая цифры в обозначении подшипника отражают его конструктивные особенности (наличие защитных шайб, упорных буртов или канавок на наружном кольце и др.). Цифры 6, 5, 4, 2, указывающие класс точности подшипников, ставят через тире перед обозначением, нуль не пишут.

2.Повреждения подшипников

Подшипники выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания, абразивного изнашивания при попадании пыли или пластических деформаций при перегрузках. Усталостное выкрашивание является наиболее распространенным видом разрушения подшипников при длительной работе. Интенсивность абразивного изнашивания можно уменьшить за счет применения совершенных уплотнителей и надлежащей очистки масла.

Наблюдается также разрушение сепараторов от центробежных сил и действия тел качения. Раскалывание колец и тел качения происходит при их работе с сильными ударами, при перекосах.

Расчет подшипников качения. Выполняют расчет подшипников на долговечность по усталостномувыкрашиванию и на предотвращение возникновения пластических деформаций.

3.Ремонт подшипников качения

При ремонте деталей с подшипниками качения, как правило, ограничиваются промывкой подшипников и закладкой в них новой порции соответствующей смазки. Подшипник промывают в ванне, затем шприцем вводят в него консистентную рабочую смазку, представляющую собой смесь минерального масла и мыла.

Для подшипников машин малой и средней мощности применяют смазку марок УТВ (универсальная тугоплавкая водостойкая) или ЦИАТИМ-201. Иногда у подшипника качения оказываются поврежденными поверхности шариков или роликов и дорожек качения. Износ последних вызывается абразивным истиранием вследствие попадания в подшипник мелких твердых частиц. Рабочая поверхность такого подшипника принимает характерный матовый оттенок.

Наиболее частой причиной преждевременного износа и выхода из строя подшипников качения является их перегрузка.

Лабораторными испытаниями установлено, что при дополнительном увеличении нагрузки на подшипник на 50 % срок его службы сокращается в три раза, а на 100 % -- в 8 -- 10 раз. Степень износа подшипников качения определяют, измеряя их радиальные и аксиальные зазоры на несложных приспособлениях, изготовляемых в мастерских электроцеха предприятия. Подшипники заменяют новыми при следующих неустранимых дефектах, определяемых внешним осмотром:

1. трещинах или сколах на кольцах, сепараторах или шариках (роликах);

2. вмятинах или забоинах на поверхностях дорожек качения;

3. признаках шелушения или выкрашивания поверхностей дорожек качения;

4. царапинах или глубоких рисках, расположенных поперек пути качения шариков (роликов);

5. повреждениях посадочных поверхностей, препятствующих посадке подшипника на вал или в корпусе двигателя или ухудшающих ее;

6. стуке, не устраняемом после промывки, повышенном шуме в подшипнике;

7. забоинах или вмятинах на поверхности сепаратора;

8. наличии четких отпечатков шариков (роликов) на дорожках качения.

4.Сборка подшипниковых узлов

подшипниковый качение ремонт

Чтобы облегчить посадку подшипников на валу и обеспечить ее плотность, подшипники нагревают до 80 -- 90 °С в масляной ванне или индукционным методом при помощи специального аппарата. Однако, несмотря на широкую распространенность этого метода нагрева, он имеет ряд недостатков. Подшипник нагревается длительное время и неравномерно: больше нагревается та его часть, которая расположена ближе к источнику тепла, подогревающего масло в ванне.

Метод индукционного нагрева подшипников качения в специальном аппарате лишен этих недостатков. Индукционным методом подшипники нагреваются примерно в 3 раза быстрее, чем в масляной ванне. Аппарат вмонтирован в огнестойкую асбоцементную плиту, на которую кладут нагреваемый подшипник.

5.Разборка

Для снятия шарикового подшипника с вала пользуются винтовым съемником. Подшипники стягивают за внутреннее кольцо, чтобы усилие стягивания не передавалось шарикам. При стягивании подшипника за наружное кольцо последнее может лопнуть вследствие расклинивания его шариками. Изношенный подшипник заменяют подшипником того же номера. В исключительных случаях можно применять подшипник, габаритные размеры которого допускают установку в гнездо при помощи промежуточных втулок (по наружному и внутреннему диаметру) и упорных колец (по ширине). Набивают подшипник густой смазкой на 2/3 объема камеры во избежание ее выдавливания в двигатель.

6.Планирование периодичности замены смазки и подшипников качения

Надежность и срок службы подшипников электродвигателей в процессе эксплуатации зависит от многих факторов. К их числу следует отнести: вибрацию; качество сочленения электродвигателя с приводным механизмом; запыленность; влажность; наличие агрессивных примесей в окружающей среде; температуру подшипников; тип применяемой смазки и периодичность ее замены; принятую стратегию технического обслуживания и соблюдение технологии ремонта. Эти факторы в значительной степени влияют на срок службы и надежность работы подшипников в процессе эксплуатации.

Ревизия и ремонт подшипниковых узлов с подшипниками качения - Ремонт подшипниковых узлов

Удаляют смазку из подшипника деревянной лопаткой, после чего подшипник промывают бензином или обезвоженным керосином. Во время промывки подшипник вращают за наружное кольцо или сепаратор. Окончательную промывку производят бензином, смешанным с маслом. Это делают для того, чтобы после испарения бензина на подшипнике осталась тонкая масляная пленка, которая защищает его от коррозии. Чистый бензин для окончательной промывки применять нельзя, так как обезжиренные поверхности подшипников могут корродировать.

После осмотра подшипника замеряют радиальный зазор и проверяют его осевой люфт. Радиальный зазор подшипников проверяют при нагрузке 150 Н. Для измерения зазора пластину пластинчатого щупа заводят между телом качения и поверхностью внутреннего кольца и нижней его части. Замеренный зазор сравнивают

7.Зазоры в подшипниках качения

Осевой люфт шарикоподшипника проверяют перемещением наружного кольца в осевом направлении. Если зазоры в подшипниках соответствуют допустимым и люфт незначителен, то подшипник пригоден к дальнейшей эксплуатации. Если зазоры превышают допустимые или имеет место большой осевой люфт, то подшипник необходимо заменить. Непригодный подшипник снимают с помощью съемника. Если подшипник не снимается, то его подогревают горелкой.

После снятия подшипника осматривают посадочное место вала. Оно не должно иметь задиров или блестящей полированной поверхности, что свидетельствует о недостаточности натяга. Натяг можно восстановить путем установки втулки, электродуговой наплавки вала или электроискровым методом.

После восстановления натяга и механической обработки вала проверяют индикатором бой заплечиков. При диаметре вала 50--120 мм бой заплечиков должен быть не более 25 мкм, а при 120-250 мм - не более 30 мкм. Заплечики валов, а также галтели обрабатывают с чистотой поверхности, соответствующей чистоте посадочных мест вала.Высота заплечиков должна быть равна половине толщины внутреннего кольца подшипника, а радиус галтели -- несколько меньшим, чем радиус фаски подшипника.

Овальность и конусность посадочной поверхности не должны превышать 1/2 допуска на диаметр. Шероховатость посадочных поверхностей и заплечиков должна быть не ниже Ra = 1,25; 2,5. После снятия замеров посадочные места смазывают минеральным маслом или консистентной смазкой.

В сборке

Рис. 5. Приспособление для нагрева подшипников индукционным способом конструкции предприятия "Североэнергоремонт": 1 -- стол; 2 -- хомут; 3 - шарнир; 4 -- магнитопровод съемный; 5 -- подшипники; 6 - катушка; 7 -- магнитопровод неподвижный

8.Смазка подшипниковых узлов

Для смазки подшипников качения и скольжения обычно применяется смазка, рекомендованная заводом-изготовителем: жидкие масла, и консистентные смазки.

Основное назначение смазки -- уменьшение степени износа и снижение потерь на трение скольжения или качения. Подбор смазки влияет на износ, надежность и долговечность подшипниковых узлов. Смазка охлаждает тела трения, снижает шум, защищает от коррозии. Пластичная смазка также герметизирует подшипниковый узел.

Жидкие масла малой вязкости более стабильны при эксплуатации и могут быть полностью заменены без разборки подшипникового узла, однако их применение требует более сложных уплотняющих устройств. Консистентные смазки обладают большей вязкостью, что позволяет применять простые уплотнения. Недостатком консистентных смазок является большая зависимость их вязкости от температуры и способность густеть в процессе эксплуатации, что приводит к ухудшению их смазывающих характеристик.

Минеральные масла и пластичные смазки изготовляют из нефтяного сырья. Минеральные масла классифицируют по областям применения: моторные, индустриальные турбинные и др. В табл. 6 приведены основные характеристики турбинных масел применяемых в электродвигателях. Физико-химические свойства масел определяются вязкостью, температурой вспышки, отсутствием механических примесей, воды, коксуемостью, зольностью и др.

9.Вязкостно-температурные характеристики турбинных масел

Вязкость масла определяет меру его текучести. Чем больше вязкость масла, тем меньше его текучесть. Поэтому для каждого узла завод-изготовитель рекомендуется масло определенной вязкости. Недостаточная вязкость масла приводит к повышенному трению, нагреву и ускоренному износу баббита. Большая вязкость приводит к увеличению потерь мощности на трение и соответственно к снижению КПД .

Пластичная смазка состоит из жидкого масла, загустителя и присадок, улучшающих ее стабильность, водостойкость и другие характеристики. В зависимости от применяемого загустителя пластичные смазки делятся на кальциевые, натриевые, натриево-кальциевые и литиевые.

Температура, при которой происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в капсуле специального прибора при определенных условиях, называется температурой каплепадения. Для кальциевых, натриевых и углеводородных смазок по температуре каплепадения можно ориентировочно судить о верхней температурной границе применения смазки. Для этих смазок можно принять, что смазка не будет расплавляться и вытекать из подшипникового узла, если ее температура будет на 15-20°С ниже температуры каплепадения.

Предел прочности характеризует минимальное усилие, при приложении которого смазка меняет форму, сдвигается один слой смазки относительно другого и нарушается коллоидная структура. Смазки, которые имеют малый предел прочности, сбрасываются с вращающихся деталей и плохо удерживаются в подшипниковых узлах. С повышением температуры предел прочности смазки понижается. Вязкость смазки определяет уровень потерь на трение в подшипниках качения.

Таблица 7. Основные характеристики консистентных смазок

Пенетриция -- показатель степени консистенции смазки (чем выше показатель, тем мягче смазка). При работе электродвигателя происходит нагрев подшипниковых узлов, вследствие чего смазка частично уплотняется. В результате термоупрочнения у смазки повышается предел прочности, и она перестает поступать к рабочим поверхностям, что приводит к быстрому выходу из строя трущихся поверхностей.

10.Ремонт и сборка подшипников качения

При разборке подшипниковых узлов подшипники тщательно промывают и проверяют на пригодность для дальнейшей эксплуатации: в случае непригодности подшипники заменяют. Возможные дефекты подшипниковых узлов и способы их устранения приведены ниже.

Рис.

Таблица. Дефекты подшипниковых узлов и способы их устранения:

Таблица. Поля допусков посадочных поверхностей валов и отверстий в корпусах для сопряжения с подшипниками качения:

При сборке подшипниковых узлов должны выполняться следующие технические условия:

Рис.

1. Кольца и тела качения подшипника должны быть чистыми, без заметных дефектов. При вращении от руки подшипник должен вращаться свободно, без значительного шума. Новый подшипник с неповрежденной упаковкой и незагустевшей смазкой можно не промывать. Загрязненные подшипники промывают в бензине с добавлением 6-8 % минерального масла или в масле (Индустриальное 12 или 20) в ванне с электроподогревом при температуре 60-90 °С в течение 15-20 мин. Сильно загрязненные подшипники промывают дважды. После промывки подшипник просушивают на бумаге или с помощью сжатого воздуха. Пятна коррозии на подшипнике удаляют мягкой шкуркой и пастой ГОИ с последующей промывкой.

2. Осевой и радиальный зазоры в подшипнике должны быть в допускаемых пределах. Схема замера зазоров приведена на схеме. Величина начальных зазоров для подшипников различных типов приведена в специальной литературе.

3.Посадочные места в корпусе и на валу должны быть точно и чисто обработаны. Перед сборкой подшипникового узла посадочные места промывают керосином, просушивают и смазывают. Механические повреждения, забоины, вмятины, следы коррозии устраняют. Диаметры шеек валов контролируют с помощью предельных скоб и микрометров, а диаметры отверстий корпусов - предельными пробками, индикаторными нутромерами или штихмассами.

2. Во избежание перекоса радиус закругления галтели на валу (при отсутствии кольцевой проточки или выточки) должен быть меньше, чем радиус фаски у подшипника. Величину радиуса галтели проверяют с помощью радиусомера или шаблона.

3. Упорный заплечик вала или отверстия в корпусе должен быть перпендикулярен к посадочным поверхностям. Допускаемое торцовое биение приведено в таблице. Перпендикулярность заплечиков вала и корпуса оси посадочного места проверяют угольником или индикатором.

Таблица. Точность форм посадочных поверхностей под подшипник качения:

Таблица. Шероховатость посадочных поверхностей вала и корпуса под подшипники качения:

4. Недопустимо попадание в подшипниковый узел грязи или абразива, что приводит к ускоренному изнашиванию подшипника.

5. При правильной сборке подшипник должен работать плавно и бесшумно, а также не нагреваться выше 70 °С.

6. Выбор посадки подшипника на вал и в отверстие корпуса зависит от типа машины, требований к точности вращения, характера нагрузки, типа, размера и условия монтажа подшипника. Необходимая посадка подшипника обеспечивается за счет допусков на диаметры вала и отверстия корпуса. На сборочных чертежах и чертежах деталей рядом с номинальным размером дается условное обозначение поля допуска только поверхности, сопряженной с подшипником.

7. Для обеспечения правильной установки подшипника на вал и в корпус следует применять специальные приспособления. При запрессовке подшипника на вал или в корпус используют монтажные трубы из мягкого металла, винтовые и гидравлические прессы. Усилие запрессовки прикладывается к тому кольцу подшипника, которое устанавливается с натягом, а при запрессовке одновременно на вал и в корпус - к обоим кольцам. Для облегчения работы вал может охлаждаться, а корпус нагреваться, подшипник, соответственно, либо нагреваться, либо охлаждаться.

8. После сборки проверяют по периметру прилегание подшипника к заплечику вала и корпуса, вхождение щупа 0,03 мм и более не допускается.

9. Отсутствие перекоса подшипника при установке его вместе с валом в корпус проверяют свободным проворотом вала вручную.

10. Во избежание защемления тел качения подшипники, устанавливаемые с предварительным натягом, должны иметь плавный ход и незначительный шум при провороте от руки, а в подшипниках без предварительного натяга, кроме того, должен ощущаться небольшой осевой люфт.

Рис.

Рис.

Список литературы

1.П. М. Денежный, Г. М. Стискин, И. Е. Тхор «Токарное дело», Москва «Высшая школа» 1979 г.;

2.В. Н. Фещенко, Р. Х. Махмутов «Токарная обработка», Москва «Высшая школа» 1990 г.;

3.Э. И. Крупицкий «Справочник молодого слесаря по ремонту промышленного оборудования», Москва «Высшая школа» 1977 г.;

4.Б. Г. Зайцев, С. Б. Рыцев «Справочник молодого слесаря», Москва «Высшая школа» 1988 г.

5.А.Н.Оглоблин "Основы токарного дела" 1974 г.;

6.А.Н.Оглоблин "Основы токарного дела" 1967 г.;

7.Сайт Vikipedia

8.Н.И.Камышный, В.С.Стародубов "Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов" 1992 г.;

Размещено на Allbest.ru