Цель работы– закрепление и развитие значения, способов, средств и техники дефектации подшипников качения, приобретение практических навыков определения дефектов и их сочетания, использование средств контроля и руководства по капитальному ремонту автомобилей, уяснение характера работ, выполняемых дефектовщиком.
Содержание работы:
– подготовка исходных данных для дефектации;
– определение технического состояния подшипников;
– сортировка подшипников по результатам контроля;
– определение условий монтажа и демонтажа подшипников;
– оформление отчета о результатах отчета.
Оборудование, приборы, инструменты:
1. Лабораторный стол.
2. Прибор для проверки радиального зазора.
3. Лупа 4-кратного увеличения.
4. Штангенциркуль ШЦ-11-250-0,05 (ГОСТ 166-80)
5. Микрометры МК-25-50-75 (ГОСТ 6507-78)
6.Нутрометр Н4-18-50 (ГОСТ 868-82)
Общие сведения:
Подшипники, применяемые в опорах машин и механизмов, делятся на два типа: скольжения и качения. В опорах с подшипниками скольжения взаимно подвижные рабочие поверхности вала и подшипника разделены только смазочным веществом, и вращение вала или корпуса происходит в условиях чистого скольжения. В опорах с подшипниками качения между взаимно подвижными кольцами находятся шарики или ролики, и вращение вала или корпуса происходит в основном в условиях качения.
При одинаковой грузоподъемности подшипники качения имеют (по сравнению подшипниками скольжения) преимущества: вследствие меньшего трения в момент пуска и при умеренных частотах вращения - меньшие осевые силы (примерно в 2-3 раза); относительной простоты обслуживания и подачи смазки; низкой стоимости (особенно при массовом производстве подшипников качения малых и средних габаритов); малая амплитуда колебания; небольшое сопротивление вращения в процессе работы механизма.
Кроме того, при использовании подшипников качения в значительной степени удовлетворяется требование взаимозаменяемости и унификации элементов узла (при выходе подшипников качения из строя его легко заменить новым).
Недостатки подшипников качения заключаются в относительно больших габаритах и достаточно большом сопротивлении вращению при работе на высоких частотах вращения, по сравнению с подшипниками скольжения, работающими в условиях жидкой смазки, когда поверхности шейки вала и вкладыша разделены тонким слоем смазывающей жидкости. Поэтому при создании высокоскоростных машин иногда приходится прибегать к установке подшипников скольжения, работающих в условиях, жидкой смазки, несмотря на значительные трудности в эксплуатации. Кроме того, в ряде случаев, подшипники качения обладают меньшей жесткостью, так как не могут вызывать вибрацию вала вследствие ритмичного прокатывания тел качения через нагруженную зону опоры.
К недостаткам опор на подшипниках качения можно отнести и более сложный их монтаж по сравнению с опорами на подшипниках скольжения разъемного типа.
Классификация подшипников:
Подшипники качения различают:
– по направлению воспринимаемой нагрузки относительно оси
– радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные;
– по форме элементов качения – шариковые и роликовые, причем ролики могут быть цилиндрическими (короткими, длинными, игольчатыми), коническими, бочкообразными и витыми;
– по способу монтажа – устанавливаемые непосредственно на шейке вала и устанавливаемые на шейке вала с помощью закрепительной втулки;
– по способности самоустанавливаться при неточном выполнении расточек или при перекосе вала – самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся;
– по конструктивным признакам – с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца, одинарные или двойные, сдвоенные, строенные, счетверенные и т.п.
В зависимости от отношений основных размеров, подшипники делятся на следующие серии: особо легкие, легкие, тяжелые и широкие.
Долговечность подшипников зависит от правильного выбора посадок и монтажа подшипниковых узлов. Поля допусков подшипников в зависимости от вида нагружения приведены в таблице 1.
Таблица 1
Нагружение колец | Поля допусков (по ГОСТ 25347-82) | ||
вала под внутреннее кольцо | отверстие корпуса под наружное кольцо | ||
Радиальные подшипники | |||
Местное | h5; h6; js5; js6; g6; b6 | H6; H7; H8; Js7; G7 | |
Циркуляционное | n5; n6; m5; m6; k5; k6; js5; js6 | K6; K7; M6; M7; N6; N7; P7 | |
Колебательное | js5; js6 | Js6; Js7 | |
Радиально-упорные подшипники | |||
Циркуляционное | n6; m6; k6; js6; h6; g6 | N7; M7; K7; Js7; P7; H7 | |
Примечание:
1. Для упорных подшипников шариковых и роликовых всех типов следует применять поле допусков для валов.
2. При выборе посадок подшипников узлов для конкретных изделий следует руководствоваться ГОСТ 3526-87.
Неправильно выбранные посадки, перекосы при монтаже, повреждения и загрязнения при сборке могут вызвать преждевременный выход подшипника из строя.
Материал деталей подшипников:
Кольца и тела качения подшипников изготавливаются в основном из сталей марок ШХ15,ШХ15СГ (ГОСТ 801-78) и марок ШХ20СТ, 15ХГТ и 2ОХ22Н4А (по специальности техническим условиям).
Кроме того, для особых условий эксплуатации детали подшипников изготавливают из коррозионно-стойких, жаропрочных и других марок сталей.
Твердость колец и тел качения у подшипников, работающих при температуре до 100 0С следующая:
61-65… для ШХ-15 и 18 ХГТ
60-64… для ШХ 20 СТ
60-64… для ШХ 15 СГ
58-65… для 20Х2 Н 4А
Неоднородность кольца по твердости – не более 3 единиц.
Для изготовления штампованных стальных сепараторов применят стальную холоднокатаную ленту и листовую качественную углеродистую конструкционную сталь. Массивные сепараторы изготавливают из латуни, бронзовых и алюминиевых сплавов, магниевого чугуна, текстолита, а также из специальных сталей.
Условия обозначения подшипников:
Система основных обозначений предусмотрена ГОСТ 3189-78.
Условными обозначениями характеризуется:
а) диаметр вала в месте посадки подшипника (внутренний диаметр подшипника или втулки);
б) серия подшипника, т.е. один из установленных стандартами нормальных рядов подшипников, отмечающихся по наружному диаметру и ширине при одинаковой конструкции и одинаковых диаметрах отверстия;
в) тип подшипника, т.е. совокупность признаков, определяющих его основные свойства (направление воспринимаемой нагрузки и формы поверхностей тел качения);
г) конструктивные особенности подшипника;
д) точность подшипника.
В пределах диаметра от 20 до 495 мм внутренние диаметры подшипников определяются умножением двух правых цифр на 5. Для подшипников с внутренним диаметром от 10 до 20 мм это правило не действует.
Примеры: 00-d=10мм
01-d=12мм
02-d=15мм
03-d=17мм
Для подшипников у которых третья цифра справа равна 9, то правило так же не действует. Пример: подшипник помер 910 имеет внутренний диаметр 48 мм, а не 550 мм.
Серия подшипников определяется третьей и седьмой цифрой справа. При этом на третьем месте цифрой указывается серия подшипника по диаметру наружной поверхности.
8 и 9 – сверхлегкая
1 и 7 – особо легкая
2 и 5 – легкая
3 и 6 – легкая
4 – тяжелая
7 и 8 – неопределенная
9 – ненормальные диаметры
10 – малогабаритные
Тип подшипника указывается четвертой цифрой справа:
0 – шариковые радиально (60206)
1 – шариковый сферический (1610)
2 – радиальный с короткими роликами (2206)
3 – роликовый сферический
4 – радиальный с длинными роликами или игольчатый (954720)
5 – радиальный с витыми роликами (985713)
6 – шариковый радиально-упорный (26216)
7 – роликовый конический (7312)
8 – шариковый упорный (8206)
9 – роликовый упорный.
Конструктивные особенности подшипника указывается цифрой на пятом месте справа или двумя цифрами на 5 и6 местах:
1 – внутреннее кольцо высоким бортом;
4 – одно кольцо наружное разрезное;
5 – на наружн6ом кольце имеются канавка для установки стопорной шайбы;
6 – наличие защитной шайбы;
7 – наличие канавки для ввода шариков;
8 – внутреннее кольцо, увеличенное по высоте;
9 – внутреннее кольцо однобортное.
Серия подшипника по ширине указывается цифрой на седьмом месте справа:
7 и 0 – узкая
1 и 0 – нормальная
2 и 0 – широкая
3, 4, 5 и 6 – особо широкая
0 – особо узкая
8 – особо узкая
9 – низкая
7 – особо низкая
Дополнительные условные обозначения подшипника проставляются слева и справа от основного обозначения и характеризуют специальные условные изготовления данного подшипника. Дополнительные обозначения слева от основного характеризуют класс точности, радиальные зазоры или осевую игру подшипника.
Примеры:
6-212 – подшипник шариковый радиальный однородный, легкой серии (212), класса точности 6.
5-2210 – подшипник роликовый радиальный однорядный с короткими цилиндрическими роликами (2210) класса точности 5.
2-6-307 – подшипник шариковый радиальный однородный (307) класса точности 6 с радиальным зазором по ряду 2.
3-0-2216 – подшипник роликовый с короткими цилиндрическими роликами (2216) класса точности 0 с радиальным зазором по ряду 3.
1-02097732 – подшипник роликовый конический двухрядный (2097732) класса точности 0 с радиальным зазором по дополнительному ряду 1.
3614 – подшипник роликовый сферический двухрядный (3614) класса точности 0 с радиальным зазором по основному ряду.
Подшипникам с радиальным зазором по основному ряду, или с осевой игрой по нормальному ряду дополнительные обозначения не присваиваются.
Подшипники с малыми зазорами и специальными допускаемыми отклонениями размеров посадочных поверхностей обозначаются буквами НТ. Например НТ209.
Подшипники специального применения с малыми зазорами и ужесточенными допусками на габаритные размеры обозначаются НЧ. Например НЧ 309.
Дополнительные обозначения применяются справа от основного обозначения, характеризуют изменение металла или конструкции детали, специальные технические требования, предъявляемые к подшипникам.
Б – сепаратор из безоловянистой бронзы
Г –сепаратор массивный из черных металлов
Д – сепаратор из алюминиевых сплавов
Л – сепаратор из латуни
Е – сепаратор из пластических материалов (текстолита и др.)
Р – детали из теплоустойчивой стали
С1, С2, С3, С4 и т.п. – подшипники с двумя защитными шайбами, заполненные специальной смазкой
Т, Т1, Т2, Т3 и т.д. – специальные требования к температуре отпуска детали по твердости и механическим свойствам цифра Т обозначает температуру отпуска колей (200, 225, 250, 300 С)
У – специальные требования к чистоте обработки, радиальному зазору и осевой игре
Х – детали из цементируемой стали
Ш – специальные требования к шуму
Э – Детали из стали ШХ со специальными присадками (ванадий, кобальт и др.)
Ю – детали из нержавеющей стали
Я – кольца или тела качения из пластмассы, керамики и т.д.
Вид и характер дефектов:
Условия работы подшипника завися от типа и места установки. В общем случае, условия работы определяются воздействием сил трения, коррозии, температуры, вибрации и переменной по величине многократной контактной нагрузки.
В процессе работы у подшипников возникают износы, механические и коррозионные повреждения тел качения, рабочих и посадочных поверхностей, увеличиваются зазоры и неравномерность вращения, трещины и сколы наружных и внутренних колец подшипника. Большинство подшипников (75%) выбраковываются из-за увеличения зазоров выше предельных значений, из-за износа посадочных поверхностей – 21%. Повреждения рабочих поверхностей дорожек и тел вращения встречаются у 11% подшипников, а поломки – у 9%.
Проверка подшипников качения перед монтажом:
Перед сборкой подшипники должны быть очищены от защитной смазки и грязи и посторонних частиц. Для этого их тщательно 2-3 раза промывают в 6%-ном растворе минерального масла, бензине или в горячих (70-750С) антикоррозионных водных растворах. Доля снятия статического заряда рекомендуется добавлять в бензин антистатическое вещество – сигбол. Для очистки мелких подшипников применяют ультразвуковой способ. После промывки подшипник проверяют на легкость вращения и шум. Для этого удерживают за внутреннее кольцо, в горизонтальном положении вращая наружное кольцо. Вращение должно быть легким и плавным.
При внешнем осмотре проверяются видимые дефекты, а именно: на рабочих поверхностях подшипника не допускаются темные пятна или раковины, забоины, вмятины, глубокие риски или царапины, выкрашивание, шелушение, трещины и сколы.
На монтажных поверхностях допускаются: выработка не более 60% рабочей поверхности на одном торце кольца (в пределах допуска на его ширину): следы зачистки мелких забоин и ржавчины; единичные грубые шлифовальные риски; единичные мелкие токарные риски;, охватывающие 2/3 окружности кольца, длиной каждая не более 1/2 окружности; пучок мелких токарных рисок общей шириной не более 1/2 ширины кольца и длиной не более 1/2окружности; чернота размером не более 10% площади шлифовальной поверхности; ожоги, видимые без травления. Нельзя применять подшипники, имеющие коррозию и видимые не поверхности колец и тел качения ожоги, трещины, забоины, вмятины, чрезмерное провисание сепаратора, деформированные сепараторы, а так же сепаратор с дефектной сваркой клепкой.
Зазор между кольцами и телами качения в подшипники до посадки его на рабочее место называется начальным радиальным зазором и измеряется на специальном приборе, а их величины приведены в табл. 2
Номинальный диаметр подшипника по отверстию определяется по условному обозначению подшипника, а действительный размер измеряется штангенциркулем. Если действительные значения параметров подшипником вышли за пределы допустимых (табл. 2), то такие подшипники выбраковываются.
Таблица 2
Интервал номинальных диаметров, мм | Нижнее допустимое отклонение, мкм | ||
dm | Dm | В | |
Свыше 18 до 30 | -10 | -9 | -120 |
Свыше 30 до 50 | -12 | -11 | -120 |
Свыше 50 до 80 | -15 | -13 | -150 |
Свыше 80 до 120 | -20 | -15 | -200 |
Свыше 120 до 150 | -25 | -18 | -250 |
Параметры подшипников обозначаются следующим образом:
d – диаметр отверстия внутреннего кольца
D – диаметр наружной поверхности наружного кольца
В – ширина колец подшипников
dm, Dm – средний диаметр внутреннего и наружного колец
dm = (dмах +dmin)/2
Dm = (Dmax +Dmin)/2
где Dmax, dмах – наибольшие;
Dmin, dmin – наибольшие значения диаметра, полученные при измерении.
Регулировка зазора в подшипниках:
Работа подшипника в узле машин зависит от наличия в нем оптимального зазора между кольцами и телами качения.
В подшипниках радиальных типах (нерегулируемых) различают три вида радиальных зазоров:
начальный зазор – зазор в свободном подшипнике до его посадки на рабочее место;
посадочный зазор – зазор в подшипнике после посадки его на вал и в корпус узла машин;
посадочный зазор всегда меньше начального зазора следствии изменения диаметров колец подшипников из-за посадочных натягов;
рабочий зазор – зазор в подшипнике в его рабочем состоянии, т.е. под рабочей нагрузкой при установившемся температурном режиме.
У подшипников регулируемых типов необходимые зазоры (осевая игра) устанавливаются в процессе монтажа в узле механизма при этом у радиально-упорных подшипников осевая игра может иметь как положительное значение, так и отрицательное при так называемом предварительном натяге. Имеющийся в шариковых радиально-упорных подшипниках повышенный начальный радиальный зазор обеспечивает возможность получения необходимого углового контакта между шариками и дорожками качения колец. Нормирование начальных радиальных зазоров, от которых в значительной мере зависят величины рабочих зазоров подшипников, имеет целью обеспечить радиальное распределение действующей на подшипник нагрузки между телами качения; необходимое при работе смещение вала (или корпуса) в радиальном и осевом направлениях в пределах зазора в подшипнике; уменьшение вибрации и шума при работе подшипника. Величины осевой игры подшипников приведены в табл. 4, 5.
При несоблюдении величины осевой игры расчетная долговечность подшипников не гарантируется.
Величина осевой игры ряда 1 распространяется на подшипники, установленные по два в одной опоре.
Величины осевой игры ряда 2 распространяются на подшипники, установленные по одному в опоре.
Регулирование осевого зазора в радиально-упорных подшипниках (шарикоподшипниках), конических роликоподшипниках обеспечивается при монтаже путем осевого смещения одного кольца относительно другого. Это достигается установкой прокладок под крышку подшипника применением подшлифованных колец или с помощью регулировочных винтов и гаек.
Величины начальных радиальных зазоров в подшипниках приведены в приложении 3.
Значение осевой игры подшипников, значение осевых зазоров для двойных и сдвоенных одинарных упорных шарикоподшипников приведены вприложении 3.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с организацией рабочего места и проверить его комплектность.
2. Изучить конструктивно-технологическую характеристику подшипников качения и дефекты.
3. Изучить оборудование и оснастку.
4. подготовить подшипники к дефектации.
5. Определить состояние подшипников визуально.
6. Проверить подшипники на шум и легкость вращения.
7. Измерить радиальный зазор в подшипниках. Зазор определяют при трех положениях кольца через 1200. Наибольшее из полученных за цикл измерений записать в отчет
8. Отметить посадочные поверхности колец. При этом измерить D, d и В в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Рассчитать Dm, dm b Вm/
9. Дать анализ полученных результатов.
10. Составить отчет и защитить его у преподавателя.
Содержание отчета:
1. Название работы.
2. Содержание задания и необходимое оборудование и инструмент.
3. Результаты измерений и расчетов.
4. Вывод.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Как расшифровываются условные обозначения подшипников качения?
2. Назовите типы подшипников качения и их детали.
3. Какие материалы применяются при изготовлении деталей подшипников качения?
4. Какие основные дефекты подшипников качения и причины их возникновения?
5. Как определить радиальный зазор подшипников качения и как он влияет на работу механизма?
ЛИТЕРАТУРА [14-16]