Подшипники – специальные детали для поддержания работоспособности и фиксации вращающихся узлов. Область их применения касается всего, где есть вращение и сопряжение. Велосипед не остался в стороне, ведь, по сути, это полноценный транспорт со всеми его особенностями.

Подшипники для велосипеда устанавливаются во всех его частях, которые вращаются, меняют положение и находятся под нагрузкой. Их можно встретить в устройстве приводного механизма – каретке, втулках колес, и более сложных устройствах – трещотках, переключателях, задних амортизаторах.

Виды велосипедных подшипников

По типу конструкции детали разделяются на два типа: качения и скольжения.

Подшипники качения представляют собой две сопряженные детали с канавками, в которые вставляются тела качения – шарики. Их равномерное распределение позволяет максимально снизить трение в узле и, соответственно, продлить срок службы всего подшипника. Фиксацию положения шариков обеспечивают специальные перегородки – сепараторы. Простые детали без перегородок потребуют более частой регулировки.

Сепарированный шариковый подшипник

Используются на велосипеде в подвижных узлах, где требуется высокая стойкость к нагрузкам на истирание и давление и не допускается проскок – рулевая колонка, втулки, каретка. Могут устанавливаться и в сложных механизмах – шарнирные узлы амортизатора и ролики переключателя.

Подшипники скольжения – бесшариковые детали. Представляют собой два элемента, вращение которые происходит относительно друг друга по касательной. Материалы для изготовления – бронза, стальные сплавы, металлопласты и все, которые имеют низкий коэффициент трения.

По сравнению с подшипниками качения менее стойкие к истиранию, так как две детали взаимодействуют друг с другом напрямую. Износ провоцирует появление зазора, который вызывает люфт. Из-за этого чаще требуется периодическая замена всего узла или изношенных компонентов, а также регулировка.

Данный вид используется в кареточных узлах бюджетных моделей, на роликах переключателей

Подшипники качения на велосипедах разделяются на два типа: конус-чашечные и промышленные.

Первые – насыпные подшипники – детали открытого типа. Представлены чашкой, в которой по желобку распределены шарики, зафиксированные при помощи конусной гайки. Корпус прессуется непосредственно в саму деталь – рулевую колонку или кареточный стакан.

Пром подшипники – закрытые детали, целиком вставляются в подвижный узел. В этом их принципиальное отличие от насыпных. Система защищена от попадания влаги и грязи, благодаря чему срок службы дольше по сравнению с конус-чашечными конструкциями.

Преимущества подшипников качения насыпного типа:

• простота съема и установки;
• можно отрегулировать в полевых условиях;
• допустимо менять компоненты по отдельности.

К недостаткам относятся частая настройка и необходимость очищать от попавшей пыли и грязи.

Пром подшипники не требуют регулировки, смазки и чистки. Расположение шариков, количество смазывающего материала в закрытом корпусе сохраняются постоянными. Внутрь картриджа не попадает вода и абразив.

Промы ставятся на велосипеды для агрессивной езды

Тем не менее, если подшипник износился, его понадобится заменить целиком. Вдали от цивилизации сделать это проблематично. Цена «промов» существенно выше по сравнению со стоимостью на насыпные.

Отдельно стоит отметить керамические и керамо-металлические подшипники. Они полностью или частично выполнены из керамики, благодаря чему стойкость к коррозии у них выше по сравнению с металлическими аналогами. Кроме этого, они лучше выдерживают температурные перепады. Детали этого типа устанавливают на велосипеды высокого класса.

Обслуживание и замена подшипников каретки

Периодическая очистка, смазка и замена изношенных деталей позволит избежать внезапных проблем с движением на велосипеде. Признаки неисправного состояния каретки:

• «зажимы» в педалях – затрудненное вращение или провороты;
• болтаются шатуны;
• хрусты.

Для снятия шатунов и кареточных чашек понадобятся специальные инструменты – съемники и внутренний шестигранный ключ. Процесс демонтажа выглядит следующим образом:
1. Перевернуть и зафиксировать велосипед.

2. Открутить гайки-фиксаторы полым ключом. Можно воспользоваться и молотком с зубилом, правда, гайки нужно выбивать аккуратно, чтобы не повредить шатуны.

3. При помощи съемника скрутить их с оси. Здесь потребуется значительное усилие.

4. Кареточным съемником вытащить чашки из стакана. Первой выкручивается чашка со стороны, противоположной звездам. Затем извлечь ось.

5. Вынуть подшипники, осмотреть и заменить поврежденные детали.

6. Очистить в керосине, установить на место и смазать. При установке внимательно следим за положением: с одной стороны подшипник ставится шариками наружу, с другой – внутрь.

После замены, очистки и смазки собрать каретку в обратном порядке. После затяжки шатунов проверить их вращение: отсутствие усилия и провороты говорят о том, что нужно подтянуть чашки, и наоборот. В этих случаях придется повторить разборку и регулировку.

Пром подшипники устанавливаются сразу, регулировка не требуется.

Разборка и замена подшипников на передней вилке

Износ шарнирного узла вилки проявляется в люфтах, тяжелом ходу руля и посторонних звуках из колонки. Откладывать проблему в долгий ящик не рекомендуется, ведь исправность рулевого управления наряду с тормозами – гарантия безопасности.

Как поменять подшипник вилки? На первый взгляд, подобраться к нему непросто. Узел надежно запрессован и скрыт в рулевом стакане. Однако на практике все выглядит просто:

1. Перевернуть велосипед и открутить переднее колесо.
2. Поставить байк в обычное положение и вытащить руль с выносом (понадобится гаечный ключ или шестигранник для внутренней гайки).
3. Скрутить контргайку при помощи разводного ключа и вытащить стопорную шайбу.
4. Выкрутить чашку.
5. После демонтажа корпуса аккуратно вынуть сам подшипник. Детали на вилках большинства велосипедов не оснащены сепараторами, поэтому следим, чтобы шарики не рассыпались.
6. Внимательно осмотреть все компоненты. Ржавые, выбитые шарики обязательно заменить новыми.
7. Очистить стакан, подшипник и чашку от грязи, а затем тщательно смазать.

Слева направо: снятие руля, контргайки и стопорной шайбы

Подшипниковые картриджи целиком заменяются на новые. Справедливости ради надо отметить, что частичная замена насыпных шарниров – это не есть хорошо для вилки, и рекомендуется также ставить другую деталь. При покупке нового подшипника нужно точно знать предписанные размеры – для разных вилок они могут отличаться. Если они неизвестны, деталь в магазине подбирается по старой.

Установка вилки выполняется в противоположном порядке: после впрессовки подшипника закручивается стакан, затем накидывается шайба и контргайка. Проверка затяжки стакана: при наклоне велосипеда переднее колесо должно отклоняться от прямого положения на 15 – 20 градусов. Если оно практически не сдвигается, необходимо ослабить шарнир. Большое отклонение колеса говорит о слабом затягивании, и стакан требуется подтянуть.

Замена подшипников колесных втулок

Втулка – не просто ось вращения колеса. Без встроенного шарнирного механизма усилия на нее передавались бы неравномерно, а велосипед бы не смог двигаться. Те же признаки проявляются, когда подшипники изношены.

Разобрать втулку так же просто, как вилку. Для заднего колеса процедура будет чуть сложнее, чем для переднего, так как понадобится сначала снять кассету со звездочками. На односкоростном велосипеде демонтируется стопорное колечко и сама звездочка.

В общем случае разборка выглядит следующим образом:
1. Снять колеса с дропаутов.

2. Демонтировать звезды с помощью кассетного съемника и хлыста-фиксатора. На синглспиде разомкнуть стопор отверткой или специальным разжимом.

3. Ключом на 15 открутить крепежные гайки. Для втулки заднего колеса откручивается гайка с противоположной звездам стороны.

4. Вытащить шайбы и подшипниковые узлы. Насыпные перебираются, промышленные меняются на новые.

5. Очистить детали и поменять поврежденные компоненты.

6. Вытащить оси, протереть внутренние полости втулок.

Собрать в обратном порядке. Важно правильно поставить подшипники и запрессовать конусы, так же, как это было до разборки. Ни в коем случае не допускать перекосов, детали должны ровно становиться на свои законные места. При переборке не желательно менять их местами. Это грозит люфтами и ухудшением хода колеса.

Новые подшипники заранее подбираются по старым – они должны быть такими же, какие стояли и до ремонта. Смазка – ключевой момент переборки и замены (в случае с «насыпью»). При установке «промов» сам узел смазывать не нужно, только внутренние полости втулки и ось. После монтажа проверяем работоспособность колес: плавный ход без люфта и зажимов говорит о том, что детали установлены правильно.

Заключение

Итак, велосипедный подшипник, как мы выяснили, – важнейшая деталь в каждом подвижном узле. Его исправное состояние, своевременное обслуживание и замена обеспечат хорошие ходовые характеристики и безопасность передвижения.

Установка подшипников гарантирует длительную нормальную работу узла только при сочетании следующих основных факторов:

• отсутствие загрязнений;
• необходимый уровень технической компетенции и слесарных навыков исполнителя;
• наличие соответствующего инструмента и оснастки;
• надлежащая подготовка монтажных мест и подшипника;
• соблюдение порядка и правил сборки;
• смазка;
• проверка качества выполненных работ.

В настоящей статье содержится основная информация для практического применения при установке подшипников качения на вал и в корпус. Информационный материал предназначен для профессионалов и тех, кто самостоятельно занимается ремонтом техники.

Предварительная подготовка к установке подшипников

Порядок подготовки монтажных мест и общеподготовительных мероприятий:

• подготовить рабочее место, максимально снизив риск загрязнения и запыления в процессе работы;
• подготовить измерительный и монтажный инструмент, очистить его;
• осмотреть и очистить посадочные места под установку подшипников: замятия заплечиков, забоины, заусенцы, наклеп, небольшие вспучивания металла следует аккуратно убрать шабером, напильником, мелкой наждачной бумагой или с помощью станочного парка;
• промерить посадочные места и записать результаты;
• проверить валы на прямолинейность оси (отсутствие изгиба): проверку целесообразно проводить при вращении вала в центрах с помощью специальных приборов (увеличение эксцентриситета от сечения к сечению в направлении от края к середине указывает на искривление вала и ведет к необходимости его замены);
• по результатам осмотра и замеров посадочного места установить его соответствие требованиям ГОСТ 3325 по полям допусков, посадкам, требованиям по шероховатости, отклонениям формы и расположения;
• при необходимости – исправить посадочные места или заменить детали на новые с необходимыми параметрами;
• очистить каналы для подвода смазки от стружки, пыли и других загрязнений, продуть их сжатым воздухом;
• приготовить смазку.

Замер посадочных мест для установки подшипников обычно производится:

• на валу – микрометром;
• в корпусе (подшипниковых щитах) - индикаторным нутромером.

Установка индикатора на размер производится по блоку плиток или по эталонному кольцу. Замеры можно производить и другим подходящим инструментом, имеющим необходимую точностью измерения.

Замеры производятся в нескольких местах с тем, чтобы, помимо величины диаметра, установить величину овальности и конусности посадочного места. Размер определяется как среднее арифметиче­ское трех измерений в каждой из плоско­стей с поворотом последовательно на треть окружности (120°).

Подшипники монтируются на вал ротора и в корпус (подшипниковый щит) с определенным натягом или зазором. Разность между диаметром отверстия подшипника и диаметром вала в пользу первого называется зазором. Если же диаметр вала больше, чем диаметр отверстия подшипника, то разность между ними называется натягом. Характер и величина натяга или зазора при сопряжении двух деталей называется посадкой.

При анализе замеров следует помнить, что чаще всего, если технической документацией и конструкцией узла не предусмотрено иное, при установке подшипника одно его кольцо должно иметь прессовую посадку с натягом в 0,01-0,03 мм, а другое - посадку скольжения с зазором от 0 до 0,03-0,04 мм.

Прессовую посадку внутреннего кольца подшипника и скользящую наружного его кольца применяют в случаях, когда вращающейся деталью является вал (например, валы коробки перемены передач, главной передачи трансмиссии и др.).

Если деталь узла вращается на неподвижной шейке (например, на ступице колеса), то прессовую посадку должно иметь наружное кольцо подшипника, а скользящую - внутреннее.

При прессовой посадке кольца предупреждается износ вращающейся детали (шейки вала, ступицы и др.), а при скользящей посадке другого кольца оно может несколько проворачиваться, что устраняет одностороннюю нагрузку тел качения на кольцо, уменьшает его износ и повышает общий срок эксплуатации подшипника.

Встречаются и конструкции с одновременной посадкой и наружного, и внутреннего кольца, что следует учесть при интерпретации результатов замеров и подборе монтажной оснастки.

Посадочное место так же можно промерять специальным калибром нужного размера, при этом применять сам подшипник не рекомендуется.

Нормальная высота упорного бурта (заплечика) сопрягаемой детали должна быть приблизительно равна половине толщины кольца подшипника. Это необходимо для того, чтобы за незакрытую заплечиком поверхность боковины кольца можно было осуществить захват съемником для извлечения подшипника. Для фиксации в осевом направлении кроме заплечиков могут применяться распорные втулки, пружинные стопорные кольца, различные гайки и др.

Подготовка подшипника к установке

Если есть такая возможность, то под фактические размеры вала или корпуса следует произвести селективный подбор подшипника из нескольких. Выбор следует остановить на подшипнике, у которого размеры наружного и внутреннего колец в сочетании с реальными размерами посадочного места обеспечат необходимую посадку. Это позволит избежать чрезмерно свободной или недопустимо плотной посадки, а значит, избежать ненормальной работы подшипника, в т.ч. перегрева из-за уменьшения необходимого радиального зазора в нем.

Порядок подготовки подшипника к установке:

• извлечь подшипник из заводской упаковки для проверки (выполняется непосредственно перед установкой подшипника в узел);
• убедиться, что по маркировке и внешнему виду подшипник соответствует необходимому;
• провести предварительную проверку состояния путем осмотра: подшипник открытого типа не должен иметь видимых дефектов – цветов побежалости, ржавчины, трещин, забоин, царапин, должен быть полный комплект тел качения (шариков или роликов) и заклепок (или других соединительных элементов), сепаратор не должен иметь повреждений;
• у подшипников закрытого типа проверить отсутствие повреждений уплотнений или защитных шайб;
• провести промеры ширины, наружного и внутреннего диаметров подшипника специальным инструментом и удостовериться в соответствии посадочным местам;
• расконсервировать и промыть подшипник, если это прямо не запрещено его производителем;
• проверить от руки легкость хода: вращение должно быть плавным без заеданий (при этом следует помнить, что проворот колец открытых подшипников в сухом состоянии до промывки категорически не рекомендуется для исключения риска абразивного повреждения рабочих поверхностей качения из-за возможного присутствия загрязнений);
• провести замеры радиального зазора: для этого одно из колец подшипника закрепляют при горизонтальном положении оси и определяют зазор с помощью индикатора, смещая свободное кольцо под действием измерительного усилия в радиальном направлении в два диаметрально противоположных положения (при этом разница показаний индикатора является искомым значением радиального зазора);
• провести замеры осевого зазора, аналогично тому как это делалось при определении радиального зазора, только в этот раз замер производят при вертикальном положении оси: закрепить одно из колец, другое сместить в осевом направлении в два крайних положения под действием измерительного усилия и зафиксировать разность показаний индикатора;
• нанести смазку в достаточном количестве, если смазочный материал не нанесен производителем.

Установка подшипников должна производиться после их расконсервации, промывки и смазки, если иное не установлено производителем для данного конкретного наименования изделия.

Расконсервация подшипника

Удаление поверхностного консервационного слоя производится салфеткой, не оставляющей ворс.

Тщательная расконсервация подшипника и его промывка выполняется с применением одного из следующих составов на выбор:

• разогретое масло с температурой около 80 градусов Цельсия;
• антикоррозионный раствор;
• бензин или керосин в чистом виде;
• смесь масла и бензина (керосина).

Подшипник полностью погружается в чистый промывающий состав без касания дна емкости, чтобы исключить контакт с оседающими загрязнениями. Для этого подшипник можно поместить в проволочную подвесную корзину или установить на дно промывочной емкости проволочную или решетчатую проставку.

При использовании разогретого масла или антикоррозионного состава следует поддерживать их температуру на уровне около 80 °С, при этом повышение температуры выше 120 °С не допустимо, поскольку может произойти отпуск колец и тел качения, что резко снизит долговечность подшипника. Внешне отпуск не определить (цвета побежалости появляются при гораздо больших температурах), а фиксацией падения твердости посредством специального прибора на данном этапе никто как правило не занимается – именно поэтому стоит четко контролировать температуру моющего состава.

Расконсервация подшипника может проводится от 10 до 20 минут, в течение которых его полезно периодически встряхивать и немного прокрутить на финальном цикле полоскания, а после – высушить в месте, недоступном для пыли.

После высыхания подшипник для кратковременного хранения необходимо до момента монтажа положить в чистый полиэтиленовый пакет (мешочек) для защиты от пыли. Если до установки подшипника ожидается более двух часов, то его рекомендуется завернуть в чистую бумагу и убрать в картонную упаковку на хранение. Если время хранения после расконсервации превысило два часа, перед установкой подшипника рекомендуется провести его проверку на отсутствие следов коррозии.

Смазка подшипника должна выполняться перед монтажом в соответствии с рекомендациями производителя. Маркировка подшипника по отечественному формату может содержать сведения о требуемой пластичной смазке. Для ЦИАТИМ-201, которая принята по умолчанию стандартной смазкой подшипников, маркировка не применяется. Для остальных вариантов применяется маркировка с буквой «С»:
С1 – ОКБ-122-7
С2 – ЦИАТИМ-221
С3 – ВНИИНП-201
С4 – ЦИАТИМ-221С
С5 – ЦИАТИМ-202
С6 – ПФМС-4С
С7 – ВНИИНП-221
С8 – ВНИИНП-235
С9 – ЛЗ-31
С10 – № 158
С11 – СИОЛ
С12 – ВНИИНП-260
С13 – ВНИИНП-281
С14 – ФИОЛ-2У
С15 – ВНИИНП-207
С16 – ВНИИНП-246
С17 – ЛИТОЛ
С18 – ВНИИНП-233
С20 – ВНИИНП-274
С21 – ЭРА
С22 – СВЭМ
С23 – ШРУС-4
С24 – СЭДА
С25 – ИНДА
С26 – ЛДС-3
С27 – ФАНОЛ
С28 – Chevron SRI-2
С29 – РОБОТЕМП
С30 – ЮНОЛА
С31 – ЛИТИН
С32 – № 158М
С33 – ФИОЛ-2МР
С34 – ШРУС-4М
С35 – BERUTOX FE 18 EP
С36 – ВН-14

Производители подшипников некоторые типы своих изделий делают необслуживаемыми. На пары трения в таких подшипниках в заводских условиях со строгим контролем нанесена особая смазка на весь срок службы. Проводить расконсервацию подшипников описанным выше способом и самостоятельно смазывать не рекомендуется, так как бензин (керосин) или разогретое масло будут способствовать выносу заводского смазывающего состава, а добавление пластичной смазки приведёт к снижению эффективности заводской трибологической системы подшипника.

Закрытые необслуживаемые подшипники достаточно подвергнуть наружной протирке смоченной в бензине салфеткой, не оставляющей ворс.

Правильная установка подшипника

Гидравлические или ручные прессы обеспечивают плавную и ровную установку подшипников с минимальным риском повреждения деталей при использовании соответствующей оправки и аккуратности производства работ.

При установке подшипников монтажное усилие должно передаваться только через напрессовываемое кольцо:

• через внутреннее - при монтаже на вал;
• через наружное - при монтаже в корпус;
• на торцы обоих колец - если конструктивно подшипник одновременно монтируется на вал и в корпус.

Не допустимо проводить установку подшипников таким образом, чтобы монтажное усилие передавалось с одного кольца на другое через тела качения или прилагалось к сепаратору. У некоторых типов изделий сепаратор может выступать за торец кольца – это следует проследить и учесть при подборе соответствующей монтажной оснастки.

При установке подшипников усилие запрессовки передается равномерно на всю окружность соответствующего кольца подшипника через специальный монтажный стакан. Если нет такого стакана, то можно использовать ровно отторцованую трубу из незакаленной стали с подходящими внутренним и наружным диаметрами. На свободном конце трубы следует установить заглушку со сферической наружной поверхностью, к которой и надлежит прилагать усилие. Разумеется, внутренняя поверхность трубы должна быть чистой и сухой для исключения попадания загрязнений любого вида в подшипник при выполнении работ.

Внутренний диаметр монтажного стакана (трубы) при установке подшипника должен быть немного больше отверстия кольца подшипника, на которое необходимо прилагать усилие, а наружный диаметр стакана (трубы) - немного меньше внешнего диаметра этого кольца.

Правильная установка подшипника выполняется в следующем порядке:

• посадочные места вала, корпуса и подшипника покрыть тонким слоем рабочей смазки (это может быть так же ЦИАТИМ, ЛИТОЛ или их аналоги);
• определить сторону, которой следует ставить подшипник (по общему правилу сторона, на которой нанесено заводское клеймо, должна быть снаружи);
• приставить монтажный стакан с упором в соответствующее кольцо подшипника;
• ровно по осям взаимно позиционировать сопрягаемую деталь, подшипник, монтажный стакан и рабочую плоскость пресса;
• убедиться в примерном соответствии взаимного положения проточек для подачи смазки в корпусах со смазочными отверстиями в наружных кольцах подшипников (необходимо там, где это предусматривает конструкция подшипникового узла);
• приложить небольшую нагрузку и убедиться в отсутствии перекоса в самом начале монтажа (на перекос укажет заедание подшипника, его нужно устранить);
• приложить достаточное по величине и ходу монтажное усилие, контролируя установку подшипника на место;
• игольчатые роликоподшипники монтировать по сборочным единицам либо на вал, либо в отверстие охватывающей детали;
• для установки игольчатых подшипников в отверстии охватывающей детали использовать монтажную втулку: поверхность отверстия покрыть тонким слоем смазки и вставить втулку (ее диаметр должен быть на 0,1-0,2 мм меньше диаметра шейки вала), а игольчатые ролики последовательно ввести в зазор (последний ролик должен входить свободно с зазором от 0,5 до 1 диаметра иглы), после чего устанавить ограничительные кольца и рабочей осью вытолкнуть монтажную втулку;
• разъёмные наружные кольца сферических подшипников скольжения, скреплённые болтами, устанавливать в исходном состоянии без ослабления затяжки болтов;
• конические роликоподшипники монтировать из отдельных сборочных единиц: внутреннее кольцо с роликами напрессовать на вал, наружное кольцо отдельно установить в корпус, а радиальный зазор между наружным кольцом и роликами отрегулировать (например, прокладками под крышку перед окончательной затяжкой винтов, если иной способ не предусмотрен конструкцией узла);
• в конструкциях с регулируемыми радиально-упорными и упорными шариковыми подшипниками после установки так же нужно произвести регулировку осевой «игры» подшипников;
• регулировка подшипников соответствующих систем производится до достижения параметров, установленных в инструкции на данную машину;
• установить стопорное кольцо, распорную втулку, сальник, прокладку, крышку или закрепить подшипник иным способом, как это предусматривает конструкция;
• завершить монтаж или надежно укрыть подшипниковый узел от попадания на него пыли и иных загрязнений на время до полной сборки.

Установка подшипников, как и указано было выше, выполняется с помощью ручного или гидравлического пресса. В исключительных случаях при отсутствии пресса для монтажа с небольшими натягами подшипников малых размеров допустимо нанесение несильных ударов молотком через монтажную трубу с заглушкой. При этом направление ударов должно максимально точно совпадать с осью напрессовываемого подшипника.

При установке подшипников необходимо тщательно следить за обеспечением равномерного, без перекоса, осевого перемещения напрессовываемого кольца. Перекос при монтаже приводит к образованию задиров на посадочной поверхности и неправильной установке подшипника, что сокращает срок его службы или может закончится повреждением.

Необходимые меры предосторожности для исключения попадания в подшипник загрязнений следует предпринимать на всех этапах: при подготовке подшипника и сопрягаемой детали, при установке и сопутствующих операциях, вплоть до полного окончания работ с собираемым узлом или агрегатом.

Так же необходимо выполнить все сборочные операции с учетом конструктивных особенностей таким образом, чтобы смазка нужного качества была в достаточном объеме, а в процессе эксплуатации не выбрасывалась работающей машиной и самопроизвольно не вытекала. Для этого подшипники качения закрывают крышками или устанавливают уплотняющие устройства - фетровые (войлочные) кольца, манжеты, защитные фланцы, защитные шайбы, лабиринтные уплотнители и т. п. За целостностью и надлежащей установкой этих компонентов следует проследить особо.

И, наконец, квалифицированная установка подшипников с соблюдением соосности, правильной посадкой, и регулировкой является еще одним ключевым фактором беспроблемной эксплуатации и залогом большого ресурса.

Установка подшипника нагревом

Нагрев зачастую значительно облегчает установку подшипников, так как при этом используется свойство металла расширяться при повышении температуры. Установка подшипников крупных габаритов в холодном состоянии невозможна, так как требуемое усилие значительно возрастает с увеличением размеров.

При установке подшипника на вал нагревается сам подшипник, при этом, как правило, достаточно разницы температур от 60 до 80 °C между окружающей средой и нагретым внутренним кольцом.

При установке подшипника в корпус нагреву подвергается последний. Температурная разница при этом находится в прямой зависимости от степени натяга и диаметра посадочного места. Обычно достаточно умеренного нагрева.

Как и в случае с расконсервацией и промывкой, температуру подшипника в любом случае не стоит поднимать выше 120 °C для предотвращения отпуска колец и тел качения с последующим существенным снижением срока службы. Нагрев подшипника так же не должен превышать температурные ограничения для сопряжённых компонентов, таких, например, как неметаллические уплотнения.

Нагрев подшипника производится в масляной ванне или с помощью индукционного нагревателя.

Современные специальные индукционные нагреватели, применяемые для установки подшипников с нагревом, обладают рядом преимуществ:

• быстрый и равномерный разогрев металла;
• защита от перегрева встроенным термостатом;
• автоматическое размагничивание после нагрева;
• неметаллические компоненты подшипника не подвергаются прямому термическому воздействию;
• безопасность выполнения работ.

При установке подшипника на вал с подогревом по мере остывания необходимо периодически поджимать подшипник к упорному заплечику до зазора не более 0,03 мм, если иное значение не установлено производителем для данной сборочной единицы. Если с этим не справился пресс, окончательная установка на место может производиться несильными ударами молотка через монтажный стакан (трубу из незакаленного металла). Нельзя наносить удары непосредственно по кольцу подшипника.

Встречающиеся рекомендации использовать сильное охлаждение для монтажа подшипников неизбежно приводят к образованию конденсата с риском возникновения коррозии. Поэтому, например, SKF не рекомендует прибегать к такому способу.

Проверка качества установки подшипников

После установки подшипника следует проверить правильность выполненных работ. Если осуществлялся монтаж подшипника нагревом, то проверку необходимо осуществлять после полного охлаждения детали до температуры окружающей среды.

При этом следует:

• проверкой в нескольких точках по окружности убедиться в том, что подшипник вплотную прижат к заплечику: щуп толщиной 0,03 мм (или иного размера, если он установлен производителем) не должен входить между торцами колец подшипника и буртом корпуса механизма или вала;
• проверить легкость вращения подшипника от руки: оно должно быть ровным с равномерным замедлением без местных заеданий и прочих видимых отклонений;
• у шариковых радиальных однорядных подшипников проверить от руки наличие нормального осевой зазора (после охлаждения, если монтаж производился с нагревом): отсутствие качения или малая его величина указывают на недостаточные радиальные зазоры;
• при наличии к тому оснований проверить, чтобы значение радиального зазора в миллиметрах после сборки узла для подшипников, изготовленных с зазорами нормальной группы, не было менее минимально допустимых по ГОСТ 24810 (ориентировочно определяется по формуле Smin = d/3000, где d - номинальный диаметр отверстия подшипника, мм);
• у подшипников с цилиндрическими роликами и без бортов после установки проверить относительное смещение наружного и внутреннего колец в осевом направлении: оно не должно быть более 0,5-1,5 мм для подшипников с короткими роликами и более 1-2 мм - для подшипников с длинными роликами (чем больший размер имеет подшипник, тем ближе возможно смещение к указанным максимальным значениям);
• убедиться в правильности сборки уплотняющих устройств в корпусах (подшипниковых щитах) или кольцевых зазоров в лабиринтовых уплотнениях;
• убедиться в точном соответствии взаимного положения проточек для подачи смазки в корпусах со смазочными отверстиями в наружных кольцах подшипников (там, где это предусматривает конструкция подшипникового узла);
• произвести пробный пуск машины без нагрузки и прослушать работу собранного подшипникового узла с помощью стетоскопа или трубы: подшипники в нормальном состоянии при работе создают тихий, непрерывный и равномерный шум, вибрации и толчки в сборочной единице должны отсутствовать;
• проследить за температурой: в правильно собранном узле подшипник при работе в обычных условиях не должен перегреваться более чем на 30°С относительно температуры окружающей среды.

Для оценки состояния собранных подшипниковых узлов без останова и разборки наилучшие результаты даст применение методов и при­боров виброакустической диагностики и приборов для оценки ударной вибрации по методике, изложенной в ГОСТ Р 50891-96 (приложение В).

Если инструментальный контроль не доступен, то при прослушивании следует обратить внимание на следующие явные признаки недостатков выполненных работ и недопустимого состояния подшипникового узла:

• вибрации - при увеличенных зазорах в подшипнике;
• неравномерный громкий шум – сильное повреждение подшипника;
• глухой неравномерный шум, в том числе стучащие звуки - загрязненность подшипника;
• свистящий шум - трения между соприкасающимися деталями, в т.ч. из-за недостаточной смазки;
• звенящий металлический звук - слишком малый зазор в парах трения подшипника;
• равномерный вибрирующий звук - попадание инородных частиц на дорожку качения наружного кольца;
• шум, возникающий время от времени при неизменной частоте вращения - повреждение тел качения;
• шум, проявляющийся при изменении частоты вращения - повреждение колец в результате монтажа или выкрашивания на поверхностях качения.

Прослушивая подшипники, следует помнить, что источником подобного шума могут выступать другие детали и вывод о необходимости смазки или замены запчасти следует делать только при точном определении источника и причины шума.

Причиной повышенной температуры подшипника может быть:

малый зазор в подшипнике;

чрезмерно большой натяг;

отсутствие или недостаток смазки между парами трения;

увеличенное трение из-за износа рабочих поверхностей, взаимного перекоса колец и некоторых иных причин;

комбинация перечисленных выше причин.

При выявлении неправильной установки подшипников их демонтируют при помощи специального съемника и ставят заново с устранением допущенных ранее ошибок и / или заменой деталей.

Заключение

Правильная установка подшипников требует определенной квалификации в части слесарных навыков, точного измерительного инструмента и специальной оснастки, высокой аккуратности проведения работ с соблюдением установленных правил.

Необходимые меры для исключения попадания в подшипник загрязнений следует предпринимать на всех этапах работ вплоть до полной сборки машины.

Так же необходимо выполнить установку подшипников и все сборочные операции с учетом конструктивных особенностей таким образом, чтобы смазка нужного качества была в достаточном объеме, самопроизвольно не вытекала и не разбрызгивалась.

Подшипники в нормальном состоянии при работе создают тихий, непрерывный и равномерный шум, вибрации, прихваты и толчки в сборочной единице должны отсутствовать, а температура подшипников как правило не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 30°С.

Проверки и обслуживание после установки подшипников должны выполняться с учетом рекомендаций производителя.

Предупреждение: все автомобили разные. Нижеперечисленные инструкции - это только общие, принципиальные указания; они не являются точным руководством по ремонту какого-то конкретного автомобиля. Если в процессе или после окончания работы вы столкнулись с сомнениями или затруднениями, то стоит обратиться за помощью в автомастерскую. Таким образом вы избавите себя от дальнейших потерь времени, нервов и, в долгосрочной перспективе, - денег.

Поставьте автомобиль на ровную поверхность. До замены ступичных подшипников, как и при любых других работах с автомобилем, вам необходимо предпринять все обязательные меры предосторожности для обеспечения собственной безопасности. Самое худшее, что может произойти в данном случае - ваш автомобиль может внезапно сдвинуться с места или покатиться. Перед началом ремонта припаркуйтесь на ровной площадке. Поставьте селектор АКПП на паркинг (если коробка ручная - включите первую скорость или нейтраль) и задействуйте ручной тормоз.

Подставьте под колеса, на которых вы не собираетесь менять подшипники, противоподкатные башмаки. Было бы разумно для улучшения устойчивости зафиксировать колеса автомобиля крепкими упорами. Конечно же, подкладывать башмаки имеет смысл под колеса, с которыми вы не собираетесь работать, ведь колесо с проблемной стороны перед снятием будет вывешено. К примеру, если вы собираетесь менять ступичные подшипники на передке, то башмаки надо подложить под задние колеса, и наоборот - если работы будут проводиться с задними колесами, то фиксировать нужно передние.

Ослабьте колесные гайки и поддомкратьте колесо. Для того чтобы получить полный доступ ко всем внутренним элементам, сначала необходимо вывесить колесо, ступичный подшипник которого вы собираетесь менять. К счастью, для этих целей подавляющее большинство автомобилей укомплектовано домкратами. Но перед тем как начинать подъем, имеет смысл стронуть гайки колесным ключом, потому что срывать их на вывешенном колесе гораздо сложнее. После этого осторожно поддомкратьте колесо. Если ваш домкрат не справляется, то купите в ближайшем автомагазине подходящую замену. Для получения более подробных инструкций о том, как поднимать колесо на домкрате, прочитайте статью «Как поменять шину ».

• Чтобы не допустить опасного соскальзывания, перед подъемом убедитесь, что лапа домкрата четко зафиксирована в посадочном месте, а его пятка твердо стоит на земле. Также очень важно, чтобы домкрат под днищем автомобиля упирался в прочную металлическую поверхность, потому что хрупкие пластиковые детали типа молдингов мгновенно сломаются под весом машины.

Открутите гайки и снимите колесо. Уже стронутые, колесные гайки должны открутиться без затруднений. Сложите гайки в надежное место, где они не потеряются. Затем снимите само колесо; оно тоже должно сойти свободно.

• Некоторые автомобилисты предпочитают складывать скрученные гайки в снятый колесный колпак, перевернув его на манер тарелки.

Снимите тормозной суппорт. Ключом с торцевой головкой выкрутите крепежные болты тормозного суппорта. Затем при помощи отвертки снимите сам суппорт.

• После снятия суппорта не оставляйте его болтаться свободно, потому что может повредиться тормозной шланг. Надежно зафиксируйте суппорт в безопасном месте внутри арки колеса либо примотайте его туда куском веревки.

Снимите пыльник тормозного диска, шплинт и коронную гайку. В центре тормозного диска должен находиться пыльник - маленький пластиковый или металлический колпачок, защищающий крепление тормозного диска от попадания пыли и грязи. Соответственно, для снятия диска нужно сначала демонтировать колпачок и крепление. Пыльник обычно снимается так: его зажимают колодками и слегка постукивают по ним молотком. Под колпачком вы найдете коронную гайку, зафиксированную шплинтом. Удалите шплинт плоскогубцами или кусачками, затем открутите коронную гайку, снимите ее вместе с шайбой и спрячьте.

• Не забывайте убирать все эти маленькие, но очень важные детали в какое-нибудь надежное место, где вы потом легко сможете их найти!

Снимите тормозной диск. Упритесь большим пальцем в ступицу в центре сборки. Крепко (но аккуратно) ударьте по диску ладонью другой руки. Внешний подшипник ступицы должен ослабиться или даже выпасть. Извлеките его, а затем снимите и сам тормозной диск.

• Если тормозной диск застрял, то можно немного себе помочь, постучав по нему резиновой киянкой. Если вы не планируете использовать данный тормозной диск повторно, то можете воспользоваться обычным молотком; однако имейте вы виду, что в таком случае вы наверняка повредите тормозной диск.

Открутите болты крепления ступицы и снимите ее. Подшипник расположен внутри ступицы, а крепится она обычно несколькими болтами, закрученными с обратной стороны. К ним, как правило, довольно тяжело подлезть, потому что головки расположены в небольшой нише между ступицей и аркой. Для того, чтобы открутить и извлечь болты ступицы, вам, скорее всего, придется воспользоваться узким ключом и, возможно, монтировкой. Открутив болты, снимите ступицу с цапфы.

• Если вы приобрели новую ступицу в сборе, то на этом этапе вы можете установить ее, затем поставить на место колесо - и все, работа завершена. Если же вам требуется установить новый подшипник в старую ступицу, то читайте дальше.

Разберите ступицу. Для того чтобы получить доступ к подшипнику, вам нужно разобрать ступицу. Вам предстоит ключом и/или молотком снять внешнюю часть ступицы (и механизм АБС, если он установлен на вашем автомобиле). Затем при помощи специального съемника нужно будет извлечь центральный болт. После этого откроется доступ к подшипнику ступицы.

Извлеките обоймы подшипника и очистите поворотный кулак. Снимая обоймы при помощи тисков и молотка/напильника, вы однозначно разрушите подшипник. Поэтому перед началом работ вам необходимо запастись новым подшипником и держать его под рукой. После снятия обойм имеет смысл очистить поворотный кулак и посадочное место внутри ступицы.

• Приготовьте много тряпок или ветоши, потому что в этих местах, как правило, много отработанной смазки и грязи.

Установите новый подшипник. Установите новый подшипник в посадочное место в ступице. Запрессуйте его несколькими аккуратными ударами молотка. Затем смажьте поверхность внутренней обоймы подшипника и насадите ее на поворотный кулак. Во время установки обращайте особое внимание на отсутствие перекосов обойм подшипника, точное попадание обойм на их посадочные места и наличие шайб и стопорных колец с торцов сборки.

• Не жалейте смазки на подшипник. Ее можно наносить рукой или специальной масленкой для набивки подшипников. Щедро смазывайте наружные поверхности обойм и все уплотнительные кольца.

Установите все элементы в обратном порядке. Теперь, когда вы заменили подшипник, все, что вам осталось сделать - это установить на место все снятые детали и прикрутить колесо. Имейте в виду, что после установки тормозного диска вам будет нужно поставить новый внешний подшипник ступицы. Установите ступицу в сборе с поворотным кулаком обратно на цапфу и прикрутите крепежные болты. Установите тормозной диск и прикрутите крепежные болты. Установите новый хорошо смазанный внешний подшипник ступицы. Закрутите и слегка затяните коронную гайку и установите новый шплинт. Установите новый пыльник. Установите на место тормозной суппорт с колодками и прикрутите соответствующие крепежные болты. И, наконец, установите на место колесо и прикрутите колесные гайки.

• После того, как вы закончили, осторожно опустите машину с домкрата. Поздравляем - вы самостоятельно заменили подшипники ступицы.

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.

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.