- задиры рабочих поверхностей в результате недостаточной смазки, очень малых зазоров из-за неправильного монтажа;
- разрушение колец и тел качения из-за перекосов при монтаже или при больших
динамических нагрузках; этот вид разрушения при нормальной эксплуатации не наблюдается;
- разрушение сепараторов имеет место в быстроходных подшипниках от действия центробежных сил и давления тел качения.
Основными критериями работоспособности подшипников качения являются долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъемность по пластическим деформациям.
Расчет на долговечность выполняют для подшипников, вращающихся с угловой скоростью w ³ 0,105 рад/с.
Невращающиеся подшипники или медленно вращающиеся (с угловой скоростью
w < 0,105 рад/с) рассчитывают на статическую грузоподъемность.
Подшипники качения подбирают по коэффициенту работоспособности.
1.6 Выбор типа подшипника
Выбор типа подшипника зависит от его назначения, направления и величины нагрузки, частоты вращения, режима работы, стоимости подшипника, особенностей монтажа. При выборе подшипника необходимо сначала рассмотреть возможность применения радиальных однородных шарикоподшипников как самых дешевых и простых в эксплуатации. Выбор других типов подшипников должен быть конструктивно и экономически обоснован. Если действующие нагрузки невелики, скорости вращения высокие, то следует применять шариковые однорядные подшипники легких серий. Подшипники средних и тяжелых серий применяют при более высоких нагрузках, но при этом допускаемая скорость вращения уменьшается. При одновременном действии радиальной и осевой нагрузок выясняют возможность установки одного подшипника или двух, каждый из которых воспринимает один вид нагрузки (комбинация радиального и упорного подшипников). При ударных и переменных нагрузках, возможных пиковых перегрузках необходимо ориентироваться на двухрядные роликовые подшипники. Следует иметь в виду, что шариковые подшипники менее требовательны к смазке.
Подшипники должны быть установлены так, чтобы обеспечивалось необходимое радиальное и осевое фиксирование вала и исключались дополнительные нагрузки вследствие температурных деформаций, неправильного регулирования и т.п.
1.7 Монтаж, демонтаж и обслуживание подшипников качения
1.7.1 Подготовка к монтажу
Как показывает опыт, попадание в смазку подшипника инородных частиц может привести к быстрому выходу его из строя. Поэтому перед сборкой подшипникового узла все детали, от которых в него могут попасть любые твердые или мягкие частицы, должны быть тщательно очищены. Заусенцы должны быть удалены. Из отверстий для смазочного материала должны быть удалены остатки стружки. Протирочные материалы не должны оставлять волокон. В частности, нельзя применять хлопчатобумажную ветошь.
Перед монтажом проверяются размеры всех посадочных мест, соответствие допусков, посадок и внутренних зазоров технической документации. Корпусные отверстия для подшипников проверяются на соосность. Монтаж производят в чистых помещениях, в которых отсутствуют металлорежущие станки и другие производящие загрязнение машины.
Подшипник следует извлекать из упаковки непосредственно перед монтажом, что позволяет защитить его от загрязнений. На всех поверхностях подшипника, кроме посадочных, не следует удалять консервационное покрытие. Посадочные поверхности промываются растворителем на основе бензина. Большие подшипники обычно покрыты толстым слоем жирного консерванта, который необходимо удалить промыванием непосредственно перед монтажом. Подшипники, смазываемые пластичными смазками, предназначенными для работы в условиях высоких температур и особенно синтетическими смазками, должны быть полностью промыты от консерванта для предотвращения его влияния на свойства смазочного материала. Используемые ранее подшипники перед монтажом должны быть тщательно промыты.
Закрытые подшипники с двусторонними контактными или бесконтактными уплотнениями никогда не промывают, а только очищают их наружные поверхности.
Если имеются признаки повреждения подшипника, то его следует заменить другим.
1.7.2 Монтаж подшипников качения
Основные правила при монтаже подшипников следующие. При запрессовке подшипника сила должна передаваться непосредственно на то кольцо, которое устанавливается с натягом. Если оба кольца установлены с натягом, то сила должна передаваться непосредственно и одновременно обоим кольцам. Недопустимо, чтобы сила передавалась от одного кольца к другому или от сепаратора к кольцу через тела качения. Нельзя допускать ударов непосредственно по кольцам, телам качения и сепаратору.
Монтаж в холодном состоянии. Малые подшипники с диаметром отверстия менее 80 мм можно устанавливать посредством молотка и втулки, соприкасающейся с запрессовываемым кольцом.
Малые подшипники с диаметром отверстия до 100 мм целесообразнее монтировать с помощью механического или гидравлического пресса. Сила, создаваемая прессом, должна передаваться к монтируемому с натягом кольцу через втулку.
В холодном состоянии могут монтироваться цилиндрические разъемные роликоподшипники всех размеров.
Монтаж с нагревом. С увеличением размера подшипника возрастает и сила, требуемая для запрессовки. Монтажные работы по установке подшипников на вал существенно облегчаются при их нагреве. Разность температур между подшипником и сопряженной с ним деталью зависит от посадки подшипника. Обычно подшипник, подлежащий насадке на вал, нагревают до температуры на 80...90 °С выше температуры вала. Следует иметь в виду, что нельзя нагревать подшипник до температуры, превышающей 125 °С, поскольку это может вызвать изменения в структуре металла, а также оказать влияние на размеры и твердость.
Если требуется монтировать подшипники с натягом в отверстие корпуса, то, ввиду малости натяга, бывает достаточно нагреть корпус на 20...50 °С выше. В том случае, если нагрев корпуса затруднен или невозможен из-за больших размеров, производят монтаж в отверстие корпуса предварительно охлажденных подшипников. Охлаждение производят до температуры -70...75 °С в термостате с сухим льдом.
Для нагрева подшипников может использоваться следующее оборудование. Подшипники можно нагревать в баке с маслом. Масляная ванна обеспечивает равномерный нагрев и сохраняет подшипник нагретым до самого монтажа. Нагревательный шкаф, оборудованный термостатом и вентилятором, может быть использован для нагрева нескольких подшипников разных размеров, а также небольших корпусов подшипников.
Для монтажа внутренних колец цилиндрических роликоподшипников удобно пользоваться нагревательными кольцами из алюминиевого сплава.
Если монтаж подшипников приходится осуществлять часто, для их нагрева следует применять индукционные нагреватели.
1.7.3 Демонтаж подшипников качения
Существует множество способов демонтажа подшипников качения. Основные способы следующие.
Подшипники малых и средних размеров обычно демонтируются с помощью механических инструментов. Для демонтажа удобно использовать пресс. При этом упор ставят на кольцо подшипника, установленное с натягом. Для демонтажа также используются различные съемники.
Съемник должен хорошо центрироваться. В противном случае место посадки может быть повреждено. В том случае, когда нет возможности произвести стягивание за внутреннее кольцо, установленное на валу с натягом, допускается стягивать и за наружное кольцо. Однако при этом можно повредить подшипник, так как сила будет передаваться через тела качения. Если этот подшипник предполагается использовать повторно, то в процессе стягивания за наружное кольцо подшипник следует поворачивать.
Если подшипник извлекается съемником из корпуса, где он был установлен с натягом, то его также в процессе стягивания следует поворачивать.
Следует отметить, что удобство демонтажа следует обеспечить еще на стадии проектирования подшипникового узла. На валу должны быть изготовлены пазы для захватов съемника, а в корпусе – резьбовые отверстия или пазы для съемника.
Для демонтажа подшипников средних размеров, как правило, необходимы значительные усилия. Поэтому вместо механических инструментов преимущественно используют гидравлические. При демонтаже средних и крупных подшипников целесообразно применять метод подачи масла под давлением между шейкой вала и отверстием подшипника.
Демонтаж внутренних безбортовых колец роликоподшипников удобно производить, применяя нагрев.
1.7.4 Обслуживание подшипников качения
Долговечность подшипников в подавляющем большинстве механизмов существенно зависит от качества обслуживания. Приемы обслуживания в механизмах, внеплановые остановки которых не приводят к тяжелым последствиям, обычно не сложны.
В процессе работы регулярно контролируется температура подшипника.
Повышенная температура подшипникового узла указывает на ненормальную работу подшипника. Кроме того, нагрев может отрицательно повлиять на смазочный материал.
Причиной повышения температуры может служить как недостаточное, так и избыточное смазывание, повышенные нагрузки, загрязнение смазочного материала, слишком малый зазор в подшипнике, чрезмерный натяг, а также сильное трение в уплотнениях.
Периодичное смазывание проводят согласно руководству по обслуживанию или в соответствии с рекомендациями.
Другим показателем состояния работы подшипника является уровень вибрации и частотные характеристики производимого подшипником шума. С помощью портативных виброметров можно надежно диагностировать состояние вращающихся подшипников качения. Технология основана на способе измерения вибраций в ультразвуковом диапазоне. Приборы, реализующие такую технологию, указывают на такие дефекты, как недостаточное либо неправильное смазывание, перегрузку или возникновение повреждений дорожек и тел качения.