Монтаж, змащування та ущільнення підшипників кочення

Конструкція опор кочення, правильне складання і монтаж підшип­ників суттєво впливають на надійність та довговічність роботи під­шипників кочення. Підшипники монтують, щоб забезпечувалось по­трібне радіальне та осьове фіксування вала, але при цьому вони не повинні додатково навантажуватись силами від високих натягів у по­садках кілець, температурних деформацій, перетяжки при монтажі, перекосів кілець.

Забезпечення жорсткості та співвісності посадочних гнізд. Гнізда у корпусах, які призначені для розміщення в них зовнішніх кілець підшипників, повинні бути достатньо жорсткими, бо деформація по­садочних поверхонь може спричинити заклинювання тіл кочення і передчасне руйнування підшипника. Заклинювання може відбутись, коли не забезпечена співвісність посадочних гнізд у корпусі для двох опор вала або співвісність посадочних цапф вала.

У разі виникнення значних труднощів у забезпеченні співвісності посадочних гнізд (наприклад, при неможливості розміщення двох під­шипників вала в єдиному жорсткому корпусі) використовують самоустановні сферичні підшипники. Такі підшипники застосовують також при великих поперечних прогинах осей та валів.

Монтаж підшипників кочення. Для осьового фіксування вала і сприймання опорою осьових навантажень обидва кільця підшипника фіксуються: внутрішнє кільце – на валу, зовнішнє – у корпусі опори.

На рис. 32.4 показані деякі характерні способи монтажу підшип­ників на валу.

Внутрішні кільця підшипників закріпляють на валах, використовуючи буртики вала і посадку з натягом (рис. 32.4, а), пру­жинні стопорні кільця (рис. 32.4, б), торцеві шайби (рис. 32.4, в) і круглі спеціальні гайки разом із стопорними шайбами (рис. 32.4, г). Такий монтаж підшипників на валах використовується для валів, що обертаються відносно нерухомого корпусу.

Монтаж підшипників кочення у нерухомому корпусі може здійсню­ватись за способами, показаними на рис 32.5

За потребою забезпечення осьового переміщення опори вала, на­приклад для компенсації температурних деформацій вала, зовнішнє кільце підшипника не фіксується в осьовому напрямі в корпусі (рис. 32.5, а). Однобічна фіксація осьового положення вала може здійснюватись однобічним закріпленням зовнішнього кільця підшип­ника буртиком у гнізді корпусу або кришкою підшипника (рис. 32.5, б, в).

Двобічне закріплення зовнішнього кільця в гнізді корпусу викону­ється за допомогою буртика або пружинного стопорного кільця та кришки підшипника (рис. 32.5, г, д). Існують також інші способи мон­тажу та фіксації підшипників кочення у гнізді корпусу.

Особливості монтажу підшипників двох опор вала у випадках використання радіальних, радіально–упорних та упорних підшипників.

Радіальні підшипники застосовують при ра­діальному навантаженні опор і деколи при незначному осьовому на­вантаженні (кулькові радіальні підшипники). На рис. 32.6, а зобра­жено варіант розміщення вала на радіальних кулькових підшипниках, який використовується для коротких валів

Тут підшипники мають однобічну фіксацію зовнішніх кілець у двох опорах. Невеликий зазор 0,2 – 0,3 мм між зовнішнім кільцем та кришкою передбачають для запобігання заклинюванню тіл кочення при температурному видовжен­ні вала.

Довгі вали розміщують на радіальних кулькових підшипниках за варіантом на рис. 32.6, б. У цьому варіанті внутрішні кільця двох підшипників мають двобічну фіксацію на валу, зовнішнє кільце одно­го з підшипників зафіксоване у корпусі з двох боків, а зовнішнє кіль­це другого підшипника має можливість переміщуватись у корпусі в осьовому напрямі.

Цим можна запобігти заклинюванню підшипни­ків при температурному видовженні вала. Фіксований із двох боків на валу та в корпусі підшипник сприймає радіальне і осьове наванта­ження, а вільно розміщений у гнізді корпусу підшипник (плаваюча опора) –тільки радіальне навантаження (напрями навантаження по­казані стрілками). Підшипник плаваючої опори повинен бути наванта­женим меншою радіальною силою.

Схеми монтажу роликових радіальних підшипників в опорах валів залежать у значній мірі від конструктивних особливостей цих підшип­ників.

Радіально–упорні підшипники одночасно сприй­мають радіальне та осьове навантаження. Особливістю цих підшипни­ків є те, що під час їхнього радіального навантаження виникає осьо­ва сила, яка обумовлена кутом контакту α тіл кочення. Ця осьова сила заставляє вал зміщатись в осьовому напрямі. Щоб запобігти таким зміщенням, вали у більшості випадків слід розміщувати на двох радіально–упорних підшипниках, до того ж постав­лених так, щоб осьові сили, які в них виникають, були направлені в протилежні боки (тобто з протилежним напрямом кутів контакту α).

На рис. 32.7 показані варіанти монтажу радіально–упорних кулькових та роликових підшипників в опорах валів. Для коротких валів застосовують варіанти монтажу «у розпір» (рис. 32.7, а)та «у розтяжку» (рис. 32.7, б).

 

У цих варіантах кожне кільце двох підшипників має тільки однобічну осьову фіксацію на ва­лу і в гнізді корпусу опори.

Довгі вали, які навантажені радіальними та осьовими силами, розміщують на комбінованих опорах (рис. 32.7,в).Одна опора склада­ється з двох радіально–упорних підшипників, поставлених «у розпір», і сприймає радіальне і двобічне осьове навантаження. Для другої опори вала може бути використаний радіаль–ний підшипник (для сприймання тільки радіального навантаження) із можливістю осьо­вого переміщення (плаваюча опора) при температурних видовженнях вала.

Радіально–упорні підшипники вимагають регулювання. Регулювання натягу підшипників здійснюють за допомогою набору прокладок між корпусом та криш­кою (рис. 32.7, а, в) абоза допомогою гайки на валу (рис. 32.7, б).

Упорні підшипники застосовують для сприймання тільки осьових навантажень вала. Одинарні упорні підшипники сприй­мають осьове навантаження в одному напрямі, а подвійні підшипни­ки здатні сприймати двобічне осьове навантаження. Варіанти монта­жу зображені на рис. 32.8, а, б.

Інколи в одній опорі можна використовувати радіальний і упорний підшипники. У цьому випадку така комбінована опора вала здатна сприймати як радіальні, так і осьові навантаження.

Посадки підшипників кочення. Посадки кілець підшипників на вал і в гніздо корпусу залежать від режиму роботи, виду навантажен­ня, типу підшипника та способу його регулювання. Розрізняють два основних види навантаженьпідшипників: циркуляційне і місцеве.

Циркуляційне навантаження, при якому кіль­це підшипника обертається щодо вектора дії сили, наприклад внутріш­нє кільце підшипника, яке розміщене на валу із зубчастим колесом. Таке кільце ставлять на вал із натягом. У противному разі через за­зор воно почне обкочуватись по цапфі, що спричинить її спрацьову­вання.

Місцеве навантаження, при якому кільце не оберта­ється щодо вектора діючої сили. Таке навантаження здійснюється від­носно зовнішнього кільця підшипника, який поставлений на вал із зубчастим колесом навантаженої передачі. У випадку місцевого на­вантаження кільця підшипників ставлять із невеликим зазором або малим натягом. Така посадка дозволяє кільцю під дією поштовхів та вібрацій періодично повертатись навколо своєї осі та вступати в робо­ту новим навантаженим ділянкам бігової доріжки.

Кільця підшипників, які повинні при регулюванні зазорів перемі­щатись на валу або в корпусі, встановлюють по рухомій посадці.

Призначення полів допусків для посадки підшипників кочення слід робити з урахуванням наведених рекомендацій:

1. Поля допусків вала для посадки внутрішніх кілець підшип­ників:

при циркуляційному навантаженні (вал обертається) – j6, k6, m6, n6.

при місцевому навантаженні (вал не обертається) – g6, h6.

2. Поля допусків отворів в корпусі для посадки зовнішніх кілець підшипників:

при циркуляційному навантаженні (корпус обертається) – К6, М7, N7.

при місцевому навантаженні (корпус не обертається) – Js7, H7, К6, М7.

Змащування підшипників кочення. Щоб зменшити тертя між тіла­ми кочення, кільцями і сепаратором, захистити від корозії та підви­щити герметизацію робочої зони підшипників кочення, їх періодично змащують.

Практичне застосування для змащування підшипників кочення мають рідкі мінеральні та пластичні мастила.

Рідкі мастила використовують за потребою мінімальних втрат на тертя і при підвищених робочих температурах підшипників. Чим більше навантаження на підшипник і вища температура, тим ви­щою повинна бути в'язкість мастила. Змащування підшипників рід­кими мастилами може здійснюватись зануренням у мастильну ванну, розбризкуванням, мастильним туманом або краплинним спссобом. При змащуванні зануренням підшипників горизонтальних валіврі­вень мастила повинен бути не вище від центра нижнього тіла ко­чення.

Пластичні мастила закладають у підшипникові гнізда корпусів на 0,3–0,6 їхнього вільного об'єму і періодично поновлюють. Найдоцільніше використовувати пластичні мастила для підшипни­ків, розміщених у важкодоступних місцях, підшипників, що працю­ють у забрудненому середовищі, та підшипників із коливним рухом малої амплітуди. Підвищена надійність захисту від забруднення пов'язана із заповненням пластичним мастилом зазорів і відповідно додатковим ущільненням опор валів.

При високих температурах для підшипників кочення застосовують тверді мастильні матеріали у розпиленому стані – гра­фіт і дисульфід молібдену.

Ущільнення підшипників кочення. Щоб захистити підшипники кочення від забруднення та запобігти витіканню з них мастила, слід застосовувати в опорах валів ущільнювальні пристрої.

За принципом дії ущільнювальні пристрої (рис 32.9) поділяють на такі: контактні (манжетні та сальникові), що використовукться при низьких та середніх швидкостях; ущільнювальна дія забезпечу­ється завдяки щільному контакту деталей пристрою; лабіринтні та щілинні, які застосовують у необмеже­ному діапазоні швидкостей; захист здійснюється завдяки підвищено­му опору витікання мастила через вузькі щілини; відцентрові, які можуть бути використаними при середніх та високих швидкостях; принцип дії – відкидання відцентровими силами мастила та забруднюючих речовин, які попадають у підшипни­кові вузли; комбіновані, які поєднують два або більше розглянутих вище принципів дії.

Манжетні ущільнення (рис. 32.9, а)виконують у вигляді кільцевих манжет, які встановлюють, наприклад, у кришку з натягом. Манже­та притискається до вала під дією сил пружності самої манжети та спеціальної пружини. Манжетні ущільнення стандартизовані (ГОСТ 8752–79) і належать до досить надійних у роботі. Вони од­наково можуть бути використаними як для рідких, так і для пластич­них мастил при колових швидкостях поверхні вала до 10 м/с. Кон­тактна з манжетою поверхня вала повинна бути полірованою.

Сальникові ущільнення (рис. 32.9, б)виконують у вигляді просоче­них у гарячому мастилі фетрових кілець, що розміщені з натягом у спеціальних кільцевих жолобах. Використовують сальни­кові ущільнення для рідких та пластичних мастил при швидкостях до 5 м/с на полірованих поверхнях валів.

Лабіринтні ущільнення (рис. 32.9, в)є найдосконалішими для ро­боти при високих швидкостях. Малі зазори 0,2–0,5 мм при роботі ущільнень в умовах низьких та середніх швидкостей заповнюють пластичним мастилом.

Щілинні ущільнення (рис. 32.9, г, д)виконують у ви­гляді кільцевих щілин із проточками. Щілини заповнюють пластичним мастилом і використовують для підшипникових вузлів, що пра­цюють у чистому та сухому середовищі.

Ущільнення, робота яких базується на дії відцентрової сили (рис. 32.9, е),використовують як внутрішні ущільнення. Вони прості за конструкцією, але не забезпечують ущільнювальної дії при зупинках машини.

Комбіновані ущільнення застосовують при роботі опор із підшип­никами кочення в умовах сильного забруднення або в агресивному середовищі.