Способ обработки посадочных мест подшипников валов. Три метода восстановления посадочного места подшипника. Условия нагрузки и посадки

Думаю, многие видели неосознанные вопли «Да эти ступицы - хлам, в них подшипники болтаться скоро будут!» Подобный школьный бред раздается повседневно и постоянно, по поводу и без.

Итак, речь пойдет о посадочных местах подшипников ступиц и о том, почему все-таки посадочные места проседают.

Причина первая, не зависящая от владельца - это первоначальное качество материалов, из которых изготовлена ступица.

К примеру, возьмем для сравнения ступицы CNC и обычную стандартную ступицу бюджетных питбайков.

Первая выполнена из цельного фрезерованного алюминия, вторая же часто состоит из прессованной стружки, которая деформируется под действием ударов, передающихся от поверхности движения.

Вторая причина - смешенная - это подшипники колес. Смешанная она в том плане, что зависит как от качества установленных подшипников, так и от лени владельца следить за их состоянием.

Если вы ставите дешевые подшипники, то они или быстро развалятся и начнут бить, или же даже новыми будут иметь биение, недопустимое для использования в принципе. Естественно, все удары будут передаваться на ступицу, а любой метал от удара деформируется, вот вам и просадка.

Ну, а владелец виноват в двух случаях: установка дешманских подшипников и несвоевременная замена подшипника, все просто.

Третья причина в перетянутой приводной цепи. Она дает большую нагрузку на одну сторону колеса, соответственно, неравномерное распределения нагрузок приводит к биению, ускоренному износу, ударам - и готово, посадочное просело.

НО ВСЕ ЭТО НИЧТО по сравнению с главной причиной - РУКОЖОПСТВОМ!)))

Тут просто царство инженерных идиотизмов.

Итак, первая глава - выбивание подшипников отверткой и кувалдой на холодную! Это прям то, что любит каждый школьник. После того, как он это сделает, микроны металла снимаются криво-косо выходящим подшипником, но это ерунда. Они еще и бьют не по кругу, равномерно выбивая подшипник, а долбят в одну точку. Подшипник при этом упирается одной стороной, просаживает ступицы, да еще и снимает краем необходимые микроны!

Допустим, некоторые считают, что нагрев металла не нужен, и достаточно анкерного съемника. Пусть так, подшипник хотя бы будет идти равномерно, но туго, и все равно микроны будут съедаться, а это не хорошо. Но зачем вам съемники и строительные фены? Есть же отвертка и кувалда!

Но на самом деле, если вы хотите, чтобы посадочные места подшипников и ступицы в целом служили вам долго и счастливо, то помните:

1) Следить за натяжением цепи

2) Следить за состоянием подшипников!

3) Своевременная замена подшипников

4) Использование качественных подшипников

5) При замене подшипников использовать строительный фен, КАК МИНИМУМ! И лучше всего, чтобы у вас был анкерный съемник.

Выбор правильной посадки, обеспечение требуемой чистоты и значения допусков размеров поверхностей под подшипники является ключевым фактором, обеспечивающим долговечность, надежность механизмов.

Правильная посадка – важнейшее условие работоспособности подшипников.

Исходя из особенностей работы подшипника, кольцо, которое вращается должно закрепляться на опорной поверхности неподвижно, с натягом, а неподвижное кольцо садиться в отверстие с минимальным зазором, относительно свободно.

Установка с натягом вращающегося кольца не дает ему проворачиваться, что могло бы привести к износу опорной поверхности, контактной коррозии, разбалансировке подшипников, развальцовке опоры, чрезмерному нагреву. Так, в основном, выполняется посадка подшипника на вал, который работает под нагрузкой.

Для неподвижного кольца небольшой зазор даже полезен, а возможность проворота не чаще одного раза за сутки делает износ опорной поверхности более равномерным, минимизирует его.

Основные термины

Рассмотрим подробнее основные термины и понятия, определяющие посадки подшипников. Современное машиностроение основано на принципе взаимозаменяемости. Любая деталь, изготовленная по одному чертежу должна устанавливаться в механизм, выполнять свои функции, быть взаимозаменяемой.

Для этого чертеж определяет не только размеры, но и максимальные, минимальные отклонения от них, то есть допуски. Значения допусков стандартизованы единой системой для допусков, посадок ЕСДП, разбиты по степеням точности (квалитетам), приводятся в таблицах.

Их также можно найти в первом томе Справочника конструктора-машиностроителя Анурьева, и ГОСТах 25346-89, а также 25347-82 или 25348-82.

Согласно ГОСТ 25346-89 определены 20 квалитетов точности, но в машиностроении обычно используются с 6 по16. Причем, чем ниже номер квалитета, тем выше точность. Для посадок шарико и роликоподшипников актуальны 6,7, реже 8 квалитеты.

В пределах одного квалитета размер допуска одинаков. Но верхнее и нижнее отклонение размера от номинала расположены по-разному и их сочетания на валах и отверстиях образуют различные посадки.

Существуют посадки обеспечивающие гарантию зазора, натяга и переходные, реализующие как минимальный зазор, так и минимальный натяг. Посадки обозначают латинскими строчными буквами для валов, большими для отверстий и цифрой, указывающей на квалитет, то есть степень точности. Обозначения посадок:

• с зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
• переходных js, k, m, n;
• с натягом p, r, s, t, u, x, z.

По системе отверстия для всех квалитетов оно имеет допуск H, а характер посадки определяется допуском вала. Такое решение позволяет уменьшить количество необходимых контрольных калибров, инструмента режущего и является приоритетным. Но в отдельных случая используется система вала, в которой валы имеют допуск h, а посадка достигается обработкой отверстия. И именно таким случаем является вращение наружного кольца шарикоподшипника. Примером подобной конструкции могут служить ролики или барабаны натяжные конвейеров ленточных.

Выбор посадки подшипников качения

Среди основных параметров определяющих посадки подшипников:

• характер, направление, величина нагрузки, воздействующей на подшипник;
• точность подшипника;
• скорость вращения;
• вращение или неподвижность соответствующего кольца.

Ключевое условие, определяющее посадку – неподвижность либо вращение кольца. Для неподвижного кольца подбирается посадка с малым зазором и постепенное медленное проворачивание считается положительным фактором, уменьшающим общий износ, препятствующим местному износу. Вращающееся кольцо обязательно сажают с надежным натягом, исключающим проворот по отношению к посадочной поверхности.

Следующим важным фактором, которому должна соответствовать посадка под подшипник на валу или в отверстии, является вид нагружения. Различают три ключевых типа нагружения:

• циркуляционное при вращении кольца относительно постоянно действующей в одном направлении радиальной нагрузки;
• местное для неподвижного кольца относительно радиального нагружения;
• колебательное при радиальной нагрузке колеблющейся относительно положения кольца.

Согласно степени точности подшипников в порядке их увеличения соответствуют пяти классам 0,6,5,4,2. Для машиностроения при нагрузках невысокой и средней величины, например для редукторов, обычным является класс 0, который не указывается в обозначении подшипников. При более высоких требованиях к точности используется шестой класс. На повышенных скоростях 5,4 и только в исключительных случаях второй. Пример шестого класса 6-205.

В процессе реального проектирования машин посадка подшипника на вал и в корпус выбирается в соответствие с условиями работы по специальным таблицам. Они приведены в томе втором Справочника конструктора-машиностроителя Василия Ивановича Анурьева.

Для местного типа нагрузки таблица предлагает следующие посадки.

При условиях циркуляционного нагружения, когда радиальное усилие воздействует на всю дорожку качения, учитывают интенсивность нагружения:

Pr=(k1xk2xk3xFr)/B , где:
k1 – коэффициент перегрузки динамической;
k2 – коэффициент ослабления для полого вала или корпуса тонкостенного;
k3 – коэффициент, определяемый воздействием осевых усилий;
Fr – усилие радиальное.

Значение коэффициента k1 при перегрузках менее, чем в полтора раза, небольшой вибрации и толчках принимают равным 1, а при возможной перегрузке от полутора до трех раз, сильных вибрациях, ударах k1=1,8.

Значения k2 и k3 подбираются по таблице. Причем для k3 учитывают соотношение осевой нагрузки к радиальной, выраженное параметром Fc/Fr x ctgβ.

Соответствующие коэффициентам и параметру интенсивности нагружения посадки подшипников приведены в таблице.

Обработка посадочных мест и обозначение посадок под подшипники на чертежах.

Посадочное место под подшипник на валу и в корпусе должно иметь заходные фаски. Шероховатость посадочного места составляет:

• для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
• для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5 Ra=0,63 а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25;
• для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
• для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5,4 Ra=0,63, а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25.

На чертеже также указывают отклонение формы места посадки подшипников, торцовое биение заплечиков для их упора.

Пример чертежа, в котором указана посадка подшипника на валу Ф 50 к6 и отклонения формы.

Значения отклонений формы принимаются по таблице в зависимости от диаметра, который имеет посадка подшипника на валу либо в корпусе, точности подшипника.

На чертежах указывают диаметр вала и корпуса под посадку, например, Ф20к6, Ф52Н7. На сборочных чертежах можно просто указывать размер с допуском в буквенном обозначении, но на чертежах деталей желательно кроме буквенного обозначения допуска приводить и его численное выражение для удобства рабочих. Размеры на чертежах указываются в миллиметрах, а величина допуска в микрометрах.

Бывает, что подшипник в картере провернулся, его посадка в блоке двигателя или в картере какого то агрегата (коробки передач или заднего моста) ослабевает, и эксплуатировать автомобиль или мотоцикл с такой неисправностью нельзя, так как посадочное место подшипника ещё больше разобьётся. Такая неисправность может произойти от многократного или неправильного монтажа подшипника в отверстие (гнездо) картера, недостатка смазки (подшипник клинит и он проворачивается), или просто от неточного изготовления отверстия подшипника. И с такой неисправностью часто сталкиваются владельцы любого транспортного средства, или просто какого то станка или агрегата. Как легко избавиться от такой неисправности в домашних условиях, не имея гальванического оборудования, даже самого простого (для покрытия цинком) мы и рассмотрим в этой статье.

Конечно же можно нарастить диаметр наружной обоймы подшипника, если покрыть его хромом, или слоем цинка, и об этом я уже писал (почитать можно вот в ). Но для этого потребуется изготовить специальные заглушки (чтобы слой покрытия не попал на шарики, сепаратора и внутренние поверхности обойм), да и придётся повозиться с химреактивами.

В этой же статье, мы рассмотрим другой, ещё более простой способ наращивания наружного диаметра обоймы , который сможет осуществить как в своём гараже, так и в полевых условиях любой человек, даже школьник.

Для начала рассмотрим более распространённые традиционные методы восстановления разбитого посадочного отверстия в подшипнике, может кто то из новичков не знает о них и они кому то пригодятся. А уже после этого разберём более редкий способ, о котором большинство ремонтников не знает.

1 — картер, 2 — втулка, 3 — наружная обойма подшипника.

Так вот, если подшипник монтируется в картере какого то агрегата или его крышке, и посадочное отверстие разбито, то крышку закрепляют через планшайбу в токарном станке, а картер в кардинатно-расточном станке, и растачивают диаметр посадочного отверстия примерно на 3 — 4 мм и после этого запрессовывают в расточенное место ремонтную втулку, в которой внутренний диаметр немного больше (с припуском на чистовую обработку) и после завтуливания, растачивают внутренний диаметр втулки под диаметр наружной обоймы подшипника (см. рисунок 1).

Этот способ достаточно распространён, не смотря на то, что многим мастерам приходится искать кардинатно-расточной или токарный станок и изготавливать ещё и приспособление для точного закрепления детали. К тому же такой способ не подойдёт, если толщина металла стенки корпуса, после расточки станет тонкой и не обеспечит достаточной жёсткости отверстию подшипника. И многих это и останавливает, да и грамотного станочника не везде найдёшь.

Некоторые «мастера» пытаются вообще обойтись просто кернением посадочной поверхности, но вряд ли стоит надеяться, что такого «ремонта» хватит надолго, как правило на пару часов. Ведь обойма подшипника при таком способе будет лежать не на всей поверхности посадочного отверстия, а лишь на мизерных площадках (пупырышках), которые имеют мизерную площадь. Да и накерненные места быстро сминаются уже при монтаже подшипника (особенно в мягком алюминиевом картере), и обойма подшипника снова начинает болтаться и проворачиваться.

Наиболее доступные и эффективные способы ремонта, это когда увеличенное отверстие подшипника вообще не трогают, а занимаются лишь наращиванием толщины обоймы подшипника. И способов тут тоже несколько, это и напыление металла специальными установками, которые пока очень мало распространены, это и покрытие обоймы хромом, ну и более доступное в домашних условиях покрытие обоймы цинком, о котором я уже писал (ссылка выше в тексте).

Но существует ещё один малоизвестный, но очень простой способ наращивания размера любой круглой металлической детали, а в данном случае обоймы подшипника, который не сложно осуществить у себя дома, в гараже и даже в путешествии (на обочине дороги). Причём особой квалификации или какого то секретного мастерства не потребуется, и любой водитель, способный открыть капот на своей машине, справится с этой несложной операцией довольно легко, особенно если будет помогать помощник.

Принцип наращивания металла этим простым способом, основан на принципе работы контактной сварки. И для работы нам потребуется всего лишь пара рессор, например от Москвича или Волги, пара кусков толстого провода (подойдут кабели с зажимом «крокодил», для «прикуривания») ну и хорошо заряженный аккумулятор, или сварочный трансформатор (может подойти и мощное пуско-зарядное устройство).

1 — батарея, 2 — рессоры, 3 — подшипник, 4 — стол с подставками.

И чтобы нарастить диаметр наружной обоймы подшипника, этот подшипник нужно будет прокатывать между двух рессор, подключив к рессорам электрический ток (см. рисунок 3). И как я уже говорил, подойдут рессоры от наших отечественных машин, но если подшипник гораздо большего размера, например от грузовика, то и ширину рессор нужно подобрать пошире, от того же грузовика (можно найти старые рессоры на пунктах приёма металлолома, или в автохозяйствах).

Длинна рессор тоже зависит от диаметра подшипника, но как правило хватает длины одной рессоры около метра, а вторую можно отрезать до полуметра (так будет удобнее работать). Соединяем каждую рессору кабелем с полюсными наконечниками батареи или трансформатора, обеспечив хороший контакт.

Можно использовать клеммы от автомобиля, чтобы плотно подсоединить кабели к аккумулятору, ну а к рессорам можно зажать кабели с помощью болтов с шайбами, или мощных зажимов «крокодил» (типа сварочных). Причём полярность при подключении рессор может быть любая.

а — толщина наплавки 0,1 мм, б — толщина наплавки 0,25 мм, в — толщина наплавки в 0,5 мм.

Прокатку выполняют несколько раз, и при этом поверхность наружной обоймы постепенно покрывается большим количеством мелких привариваемых бугорков из металла рессор (см фото слева). И достаточно сделать несколько прокаток, и поверхность наружной обоймы подшипника уже наращивается до такого диаметра, что обойма уже не будет болтаться в своём разбитом отверстии.

На концы верхней рессоры полезно одеть резиновые перчатки и примотать их скотчем, или просто намотать изоленту. Это позволит избежать короткого замыкания рессор и порчи аккумулятора, если при прокатке верхняя рессора своим концом коснётся нижней рессоры.

Это часто случается, если диаметр восстанавливаемого подшипника маленький. И если подшипник уж очень маленького диаметра, то полезно при работе наоборот развернуть верхнюю рессору прогибом вверх.

При работе с аккумулятором, чтобы его не испортить,полезно вообще не защищать ржавчину на рессорах, так как ржавчина обладает дополнительным сопротивлением, которое будет препятствовать чрезмерному росту тока. Но при желании можно подключить и реостат, которым можно будет точно подобрать нужную силу тока.

Если же вместо аккумулятора будет использоваться сварочный трансформатор, то конечно лучше использовать тот, на котором есть регулировка тока. Сварочный ток выставляют в пределах 100 — 150 ампер, и чем ток больше, тем быстрее будет происходить наращивание металла, но и крупнее будут наплавляемые частицы.

Поэтому полезно подобрать золотую середину, чтобы и частицы наплавляемого металла (вкраплений) были не крупные, и возиться долго не пришлось. Можно потренироваться сперва на негодном подшипнике. Но как правило, для нормального увеличения диаметра 110- миллиметрового подшипника на 0,5 мм, потребуется ток в 150 ампер и примерно пять минут накатки. И при этом подшипник нагревается всего лишь до 100 градусов, а значит структура его металла не изменяется.

После накатки, как видно на фотографиях, поверхность обоймы имеет несколько шершавый вид, что даже лучше, так как он никогда больше не провернётся в своем отверстии (сцепление шершавой поверхности лучше чем гладкой). Но всё же, если кто то захочет восстановить таким способом поверхность наружной обоймы до заводского гладкого состояния, тогда вполне возможно сделать покрытие в два раза толще (вместо 0,5 мм сделать 1 мм). А после этого отдать подшипник токарю, который заполирует обойму до гладкого состояния, сняв с поверхности примерно 0,5 мм.

Способом, описанным в этой статье, была восстановлена посадка провернувшихся в своих местах подшипников не только легковых автомобилей и мотоциклов, но и грузовиков, и были сэкономлены не малые деньги, так как картер или заднего , ступицу , или блок двигателя уже не нужно было менять, чего и вам желаю; удачи всем.