При ремонте электрической машины 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.
Обычно рассматривается положительная игра и коэффициент, равный пяти. Последующие исследования позволили определить зависимость шаровой нагрузки от функции и сцепления или действия шарикового подшипника. Деформация шара выражается относительно смещения самого загруженного шара. Положительные значения соответствуют игре, а отрицательные - одинаковы. При определении игры следует учитывать изменения, вызванные монтажом монтажных колец и изменениями температуры. Для данной радиальной нагрузки фактическая игра и определенная конструкция подшипника, подвергнутого прокаливанию, с максимальными значениями нагрузки шара, размером загруженной части, а также деформацией и смещением, соответствующей самому загруженному шару.
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.
Из-за неэквивалентности уравнений система может быть решена только численно, путем итерации. Если это жесткая сборка ржавчины, радиальное смещение центра подшипника равно максимальному смещению самого загруженного шара. Радиально-осевые спаривающие шкивы.
Для строгого положения часто используется пара роликовых подшипников без использования. В этом случае механизм загрузки и деформации представляет некоторые особенности. Признавая, что нагрузка только осевая, а сборка выполнена с предварительным предварительным напряжением, она будет соответствовать ее относительному осевому смещению и эффективному углу контакта. Внешняя осевая сила будет нагружать по-разному два подшипника, а именно, одна сила действует в смысле предварительного натяжения, увеличивая нагрузку, а другая в противоположном направлении, уменьшая нагрузку.
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.
Когда критическая нагрузка превышена, производительность подшипника становится ошибочной, при этом груз воспринимается только одним подшипником, а зазоры в незакрепленном подшипнике отрицательно влияют на точность и динамическое поведение сборки. Каждое из членов уравнения равно осевому смещению запаздывающего элемента. Как видно из этих уравнений, углы давления зависят от параметров конструкции подшипника, начального предварительного напряжения, внешней нагрузки и эластичности корпуса.
Для конкретного примера распределены осевые нагрузки в двух подшипниках, жестком корпусе и упругом корпусе, а также о размерах соответствующих осевых смещений. Это приводит к тому, что эластичность корпуса способствует равномерному распределению нагрузки между двумя подшипниками, но уменьшает значение критической осевой нагрузки. Кроме того, эластичность корпуса, как и ожидалось, приводит к снижению жесткости системы, увеличивая значения осевого смещения. Из-за вращения вокруг оси появятся центробежные силы, которые, добавленные к внешним силам, вызовут дополнительные напряжения в подшипнике.
Подшипники заменяют новыми при следующих неустранимых дефектах, определяемых внешним осмотром: трещинах или сколах на кольцах, сепараторах или шариках (роликах); вмятинах или забоинах на поверхностях дорожек качения; признаках шелушения или выкрашивания поверхностей дорожек качения; царапинах или глубоких рисках, расположенных поперек пути качения шариков (роликов); повреждениях посадочных поверхностей, препятствующих посадке подшипника на вал или в корпусе двигателя или ухудшающих ее; стуке, не устраняемом после промывки, повышенном шуме в подшипнике; забоинах или вмятинах на поверхности сепаратора; наличии четких отпечатков шариков (роликов) на дорожках качения.
Влияние центробежной силы является более сложным на радиально-осевых подшипниках, поскольку под действием центробежной силы углы давления между шарами и траекториями качения меняются с прямым воздействием не только на напряжение, но и на кинематику подшипников. Явление изменения условий контакта наиболее заметно в осевых подшипниках, благодаря чему шарики движутся под действием центробежных сил к плечам беговых дорожек, причем процесс проходит в менее выгодных условиях. Центробежные силы, возникающие при вращении каркаса, вносят свой вклад в его уникальный нагружающий элемент, но полученные уменьшенные значения обычно не вызывают проблем.
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.
При уменьшенных скоростях вращения или тяжело нагруженных подшипниках динамическим эффектом можно пренебречь при анализе движения несущих элементов. Можно предположить, что углы давления между шаром и двумя кольцами равны и не изменяются во время работы, в общем случае, когда вращаются как внутреннее кольцо, так и внешние кольца. Так как орбитальное вращение шара обычно происходит в плоскости, отличной от плоскости прокатки, между шаром и ходовыми дорожками будет происходить относительное поворотное движение, которое будет влиять на положение и величину вектора скоса углового стекла.
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.
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.
Так как моменты шарнирного трения шара относительно двух дорожек неравны, можно считать, что это вращательное движение будет происходить только по отношению к траектории качения при контакте, с которым момент поворотного трения мал. Как правило, трение контакта с внутренним контуром выше, это приводит к тому, что шар вращается, не поворачиваясь по внутренней траектории и не поворачивается и не поворачивается наружу.
Если подшипник работает при высоких оборотах из-за действия центробежных сил, сила шарика на контакте двух колец будет различной, и в результате углы давления будут иметь разные значения. Под действием гироскопических моментов существует тенденция к добавлению дополнительных шариковых спинов, которые в зависимости от скорости и условий смазки подшипника не всегда будут задерживаться силами трения. Это происходит в случае катания на коньках с неблагоприятным воздействием на момент трения в подшипнике.
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.
Для строгого анализа мы должны рассмотреть вектор угловой скорости шара, который, как правило, имеет следующие компоненты в трех направлениях. Внешние силы, действующие на подшипник, связаны с полными осевыми и радиальными деформациями. Теоретический анализ можно еще более углубить, учитывая взаимодействие между шарами и клеткой, в результате чего изменение амплитуды орбитальных скоростей шаров вокруг среднего значения, т.е. угловой скорости клетки, ограничено. Большой объем расчетов оправдывает полный анализ только в особых случаях, например, для шарикоподшипников, используемых в аэрокосмических миссиях.
зависит от условий их эксплуатации, связанных с повышенным трением в паре вал — вкладыш. По характеру данный вид износа трущихся поверхностей проявляется в нарушении их геометрических размеров и формы, наличии рисок и задиров. В подшипниках с баббитовой заливкой кроме этого наблюдается расслаивание слоя баббита и его выкрошивание.
В частности, значительно сокращаются более простые ситуации, такие как симметрично нагруженные радиальные подшипники, количество неизвестных. Поскольку между шарами и протектором существует сухое или смешанное трение, можно считать, что гироскопический момент недостаточен для вращения шара в загруженной области подшипника. Кроме того, если используется гипотеза контроля шара, то есть шар считается рулонным и поворотным относительно траектории качения, который управляет движением и рулонами и поворачивается по отношению к другой дорожке, это приведет к силе трения, которая противостоит моменту гироскопический будет действовать только на контакт с ведущим путем.
Детали подшипниковых узлов могут быть восстановлены разными способами, выбор которых зависит от конструкции подшипникового узла:
■ шлифованием шейки вала и заменой втулки новой или развертыванием (растачиванием) втулки с одновременным наращиванием шейки вала (неразъемные подштрники скольжения);
■ методами пластического деформирования с последующим развертыванием отверстия и пригонкой втулки по валу шабрением (неразъемные подшипники скольжения);
Таким образом, анализ динамики и кинематики шара значительно упрощается. В условиях сухого трения гипотеза о контроле шара дает результаты, которые достаточно точны только для орбитальных скоростей шара и для поворотных путей, которые на самом деле не равны нулю относительно любой из лошадей. Значения углов, которые определяют для определенной нагрузки и скорости подшипника, также должны определяться путем анализа положения шара, который для ситуации симметричного нагружения подшипника значительно упрощается.
Контроль шара внутренним или внешним кольцом является результатом анализа уравнения момента в направлении, перпендикулярном направлению движения орбиты. Несоблюдение условий приводит к захватывающему контролю внешнего кольца. При работе с низкой или средней скоростью он обычно выполняется, так что управление шаром будет обеспечиваться внутренним кольцом. При высоких оборотах, благодаря действию центробежной силы, сила становится выше и с ограниченной скоростью управление захватывается внешним кольцом.
■ шабрением (разъемные подшипники скольжения);
■ заливкой баббитом и шабрением (разъемные подшипники скольжения).
Ремонт подшипниковых узлов с неразъемными подшипниками скольжения осуществляется разными способами, зависящими от характера и величины их износа.
Восстановление втулок при износе по внутреннему диаметру (в тех случаях, когда втулки нецелесообразно заменять новыми, например в крупногабаритных подшипниках скольжения) необходимо производить следующим образом:
Следует еще раз отметить, что в условиях трения жидкости гипотеза о контроле шара уже недействительна. Для кинематического анализа подшипника требуется комплексный расчет. Дифференциальное скольжение. Из-за геометрической формы элементов качения и упругих деформаций контактной поверхностью будет кривая, ее радиус в плоскости, перпендикулярной направлению движения, равен среднему значению гармонических лучей кривизны в соответствующей плоскости. Из-за этой кривой линейные скорости точек в области контакта будут разными.
Только определенные моменты достигнут условия равенства скоростей, поэтому чистая прокатка. Остальные точки будут подвергнуты частично продвинутым и частично обратным слайдам. Величина дифференциальных скоростей скольжения может быть определена путем расчетов. Учитывая контакт шара с двумя траекториями качения радиально-осевого подшипника, в котором зафиксировано наружное кольцо, чтобы проанализировать относительное движение, оно будет связано с неподвижным центром шарика. В режиме сухого или смешанного трения фактически не будет никакого дифференциального скольжения по всей поверхности контакта, силы трения, вызывающие захват, который предотвращает относительное скольжение на определенной части.
■ очистить поверхность отверстия втулки;
■ уменьшить внутренний диаметр втулки подшипника осадкой или, вырезав во втулке продольный паз, сжать ее и запаять, используя тугоплавкий припой;
■ развернуть или расточить отверстие втулки, восстановив посадочный размер.
В случае одновременного износа втулки и шейки вала производится восстановление обеих деталей. В этом случае втулку растачивают на ремонтный размер и развертывают, а вал восстанавливают до ремонтного размера за счет нанесения ремонтного припуска.
Приверженность приводит к тангенциальным унитарным силам в тех областях, которые будут способствовать, а также в области дифференциального скольжения, к созданию крутящего момента сопротивления качению, изменяя характер износа. Выбирая геометрические параметры подшипника, можно изменить положение прямых линий прокатки, так что центральная контактная точка контакта, наиболее желательная с помощью обычных контактных напряжений, входит в зону сцепления без дифференциального скольжения, что приводит к снижение износа.
В целях изучения потерь на трение в подшипниках, прежде всего, аспекты трения качения будут углублены. Если на контактных поверхностях имеется слабая смазка, а при уменьшении скорости вращения происходит сухое или смешанное трение. Элементарная сила трения будет иметь направление результирующей относительной скорости скольжения, которая обычно имеет компоненты в направлениях двух осей контактного эллипса и тангенциальную составляющую из-за поворотной угловой скорости. Если вы не принимаете во внимание адгезию, которая имеет место на части поверхности контакта, то в первом приближении коэффициент трения будет одинаковым по площади контакта и будет зависеть от характера материалов и состояния поверхностей и их смазки.
Восстановление втулок по наружному диаметру осуществляется так же, как и восстановление поверхностей шеек валов.
особенностью которых является коническая форма поверхности сопряжения, осуществляется шабрением «на краску» внутренней поверхности втулки по шейке вала. Какой-либо дополнительной обработки при этом не требуется. Регулировка зазора при сборке узла осуществляется за счет осевого перемещения втулки относительно шейки вала.
Вы можете рассчитать силы и моменты трения, возникающие в уравнениях равновесия. Крутящий момент элементарных сил трения относительно оси, проходящей через центр шара, перпендикулярно линии, определяющей угол давления. Расчет потерь на трение в подшипниках можно рассматривать более легко, если движение качения и поворота считается независимым. В дополнение к вышеупомянутым факторам, трение для качения также зависит от явления адгезии на определенной части области контакта.
В дополнение к потерям на трение из-за относительного скольжения контактных поверхностей имеются также потери из-за упругого гистерезиса в процессе прокатки. Эластогидродинамическая смазка. При определенных условиях скорости и нагрузки возможно, что в зонах контакта между телом и протектором утолщенная пленка с достаточной толщиной, по-видимому, вызывает трение флюида. В этом случае для изучения явлений смазочной пленки помимо гидродинамических уравнений, устанавливающих механизм образования носителей, также будут рассмотрены упругие деформации поверхностей под воздействием давления пленки, вклад которых в определение формы щели является решающим.
Ремонт подшипниковых узлов с разъемными подшипниками скольжения включает в себя прежде всего восстановление внутренней поверхности вкладыша подшипника, так как в процессе эксплуатации подшипниковых узлов с разъемными подшипниками скольжения наиболее интенсивному износу подвергается внутренняя поверхность вкладыша.
Восстановление вкладышей разъемного подшипника скольжения в зависимости от его конструкции (монолитный или биметаллический) осуществляется шабрением или заливкой баббитом с последующим шабрением. При восстановлении шабрением необходимо выполнять следующие операции:
■ установить подшипник в сборе на угольнике, закрепленном в патроне токарного станка так, чтобы ось его отверстия совпадала с осью вращения шпинделя;
■ проверить соосность при помощи индикатора часового типа, установленного на стойке и закрепленного в резцедержателе:
измерительный наконечник индикатора часового типа ввести в контакт с внутренней поверхностью вкладыша подшипника так, чтобы стрелка его отсчетного устройства совершила 2 — 3 оборота;
провернуть шпиндель станка, наблюдая за отклонениями стрелки отсчетного устройства индикатора часового типа; переместить полку угольника в направлении, противоположном отклонению стрелки индикатора часового типа; вновь провернуть шпиндель, наблюдая за отклонениями стрелки отсчетного устройства индикатора часового типа и добиваясь соосности отверстия подшипника и оси вращения шпинделя;
■ произвести растачивание внутренней поверхности вкладыша до удаления следов износа и восстановления геометрической формы;
■ снять подшипник со станка и разобрать его;
■ произвести шабрение внутренних поверхностей вкладышей по шейке вала, периодически проверяя величину зазора между вкладышами и шейкой вала. Если после восстановления вкладышей не удается обеспечить необходимую величину зазора в подшипнике за счет регулировочных прокладок между корпусом и крышкой подшипника, то следует нарастить посадочные поверхности вала за счет нанесения ремонтного припуска.
Для восстановления вкладышей заливкой баббитом необходимо выполнять следующие операции:
■ очистить и промыть вкладыши;
■ выплавить из вкладышей баббитовую заливку, используя паяльную лампу;
■ лудить внутренние поверхности вкладышей легкоплавким (мягким) припоем марки ПОС-ЗО (толщина слоя припоя 0,1… 0,2 мм);
■ обмазать плоские поверхности стыков вкладышей огнеупорной глиной;
■ соединить верхнюю и нижнюю половины вкладышей и зафиксировать их положение стальной проволокой;
■ удалить излишки огнеупорной глины, выдавленной из стыка между вкладышами;
■ установить соединенные между собой половины вкладыша на стальной плите;
■ ввести в отверстие вкладыша литейный стержень (стальной или из огнеупорного формовочного материала) так, чтобы зазор между ним и поверхностью вкладыша был равномерным;
■ разогреть муфельную лабораторную печь до температуры, соответствующей температуре заливки баббита;
■ уложить кусочки баббита в литейный ковш;
■ поместить литейный ковш в муфельную печь и выдержать его до расплавления баббита и нагрева расплава до температуры заливки (контролируется по термопаре печи);
■ произвести заливку баббита в зазор между стержнем и вкладышем;
■ разобрать вкладыш после его охлаждения до температуры окружающий среды;
■ установить вкладыш в корпус, накрыть крышкой и закрепить;
■ установить подшипник скольжения в сборе на угольнике, закрепленном в патроне токарного станка, и расточить, обеспечивая правильную геометрическую форму;
■ снять подшипник со станка и разобрать;
■ сверлить во вкладыше смазочные отверстия ручной дрелью или на сверлильном станке (настольном или вертикальном);
■ закрепить поочередно нижнюю и верхнюю половины вкладыша в тисках вогнутой поверхностью вверх;
■ прорубить поочередно в нижней и верхней половине вкладыша смазочные канавки;
■ шабрить нижнюю и верхнюю половины вкладыша по посадочным шейкам вала.
Восстановление деталей подшипниковых узлов с подшипниками качения независимо от характера износа начинают с их разборки, используя для этого специальные приспособления — съемники (рис. 2.4), обеспечивающие разборку узла без повреждения его деталей.
После разборки детали узла требуется тщательно промыть и осмотреть, чтобы выявить дефекты. При обнаружении на поверхностях деталей подшипника таких повреждений, как износ беговых дорожек и тел качения, выкрошивание бортов колец, деформация сепаратора, следы коррозии на рабочих поверхностях подшипника или посадочных местах, они подлежат выбраковке и замене новыми подшипниками того же типоразмера.
Ремонту в подшипниковых узлах подлежат только посадочные места на валах и в корпусе, уплотняющие устройства подшипниковых узлов (не во всех случаях) и детали крепления подшипников на валу и в корпусе (также не во всех случаях).
Посадочные поверхности валов под подшипники качения и поверхности, предназначенные для установки деталей крепления подшипников, восстанавливают предварительной механической обработкой до удаления следов износа с последующим нанесением ремонтного припуска и его механической обработкой с целью восстановления посадочных размеров.
Посадочные поверхности отверстий в корпусных деталях восстанавливают главным образом, производя их механическую обработку, обеспечивающую удаление следов износа и восстановление формы, с последующей запрессовкой втулок и их механической обработкой (развертывание или растачивание) для восстановления посадочных размеров.
Уплотняющие устройства восстанавливают разными способами, которые зависят от конструкции, типа уплотнения и характера износа.
Фетровые уплотнения, обеспечивающие защиту подшипниковых узлов от воздействия окружающей среды, в случае их загрязнения промывают в керосине. При большой степени износа фетрового уплотнения в результате его трения о посадочную шейку вала заменяют новым, вырубая его из листового фетра с помощью соответствующего по размеру пробойника.
Лабиринтные уплотнения с выкрошенными или имеющими вмятины стенками кольцевых канавок восстанавливают, нанося на их поверхности ремонтный припуск и растачивая канавки под номинальный размер.
Уплотнения манжетного типа, обеспечивающие двойную защиту подшипникового узла от воздействия окружающей среды и вытекания смазки, изнашиваются главным образом за счет их истирания. Истирание манжеты происходит по поверхности контакта с посадочной шейкой вала. Степень износа, а следовательно, и возможность дальнейшей эксплуатации манжеты определяют при помощи щупа, вводимого между нею и шейкой вала. Щуп толщиной 0,1 мм должен «закусываться» между манжетой и валом. Если он проходит свободно, то это означает, что манжета изношена и требуется ее замена. Для замены можно использовать стандартные готовые манжеты, но можно изготавливать их самостоятельно при помощи специальных приспособлений (рис. 2.5). Если в узле используется резиновая манжета, то ее изготавливают из маслостойкой резины методом вулканизации в пресс-формах при температуре 140… 150 °С.
Регулирование зазоров в подшипниковом узле необходимо выполнять при нарушении нормальной работы подшипниковых узлов, вызванных изменением зазоров между телами качения и беговыми дорожками колец подшипника. Наиболее сложно такую операцию регулирования зазоров выполнять в подшипниковых опорах шпинделей металлорежущих станков, имеющих частоту вращения до 2 ООО мин-1.
Подшипниковые опоры шпинделей, имеющие большое число конструктивных решений, должны отвечать одному основному требованию — обеспечивать высокую точность вращательного движения, что достигается предварительным натягом в подшипниковом узле. За счет предварительного натяга в подшипниковом узле создается оптимальный радиальный зазор между телами качения и беговыми дорожками колец, что и определяет нормальную работу подшипникового узла. Для создания предварительного натяга на подшипник тем или иным способом должна быть передана предварительная нагрузка, обеспечивающая не только ликвидацию зазоров в подшипнике, но и некоторую упругую деформацию его рабочих поверхностей.
Рис. 2.6. Регулировочная гайка для предварительного натяга роликового подшипника:
1 — кольцо; 2 — ролик; 3 — наружное кольцо подшипника; 4 — внутреннее кольцо подшипника; 5 — гайка; б — шпиндель
При установке в подшипниковых узлах шпинделей роликовых двухрядных подшипников предварительный натяг создают за счет деформирования внутреннего кольца при его запрессовке на посадочное место, для чего выбирают соответствующую посадку. Если внутреннее кольцо такого подшипника имеет коническое отверстие, то его устанавливают на конической шейке шпинделя. Величина натяга при этом регулируется осевым перемещением подшипника при помощи регулировочной гайки (рис. 2.6).
При монтаже шпинделя в подшипниковых узлах со спаренными ради- ально-упорными подшипниками предварительный натяг можно создавать разными способами, которые схематически показаны на рис. 2.7.
Для определения осевого смещения колец подшипников, собираемых в узлах с предварительным натягом, служит специальное приспособление (рис. 2.8). Приспособление состоит из корпуса (стойка 2), на котором смонтирован пневматический динамометр 7 с упором 6. Динамометр приводится в движение винтом 9, соединенным с ним муфтой 10. Поступательное движение динамометра без проворачивания обеспечивается направляющими стойками 8. Комплект из двух подшипников, в котором необходимо создать предварительный натяг, устанавливают на оправку 22, расположенную на опорной плите 2. Вращением винта создают усилие, действующее на комплект через шарик 5 и оправку 4. Величину усилия контролируют по манометру 22.
Обеспечив воздействие на комплект подшипников заданного усилия, измеряют осевое смещение:
где H1 и H — расстояния между наружными и внутренними кольцами подшипников соответственно, измеряемые концевыми мерами длины или индикаторным нутромером, мм.
В свою очередь, осевое смещение АН определяет размер опорных колец по длине и величину шлифования внутреннего кольца (см. рис. 2.7, а).
Дистанционную втулку 3 (см. рис. 2.8) устанавливают между наружными и внутренними кольцами подшипников в зависимости от ориентации опор в шпиндельном узле и заданной схемы осевой компенсации.
