Контроль точности посадочных и опорных торцевых поверхностей корпуса
Все что касается контроля точности валов, справедливо и для корпусов, включая сопряженные детали: распорные втулки, фиксирующие шайбы, торцы крышек, фланцы и др. Учитывая, что наружное кольцо обладает меньшей изгибной жесткостью и большей способностью копировать форму гнезда, следует тщательно соблюдать нормы по отклонению формы (особенно от овальности и конусности).
Отверстия неразъемных корпусов проверяют различными мерительными инструментами и приспособлениями в зависимости от объема производства, размеров и конструкции узла. При отсутствии или ограниченности производственных возможностей не следует пренебрегать даже упрощенными средствами контроля и измерений. Отверстия проверяют плоскими предельными калибрами в различных сечениях. Диаметр небольших сквозных шлифованных отверстий в корпусах можно измерять малоконусными калибрами с конусностью порядка 1:5000 или 1:2500, а глухих отверстий (или с уступом) – набором цилиндрических калибров с малой разностью соседних диаметров. При этом способе более точно определяется посадочный диаметр поверхности, но при этом нельзя определить отклонения формы. Диаметр небольших отверстий можно измерить с помощью рычажного микрометра, настраиваемого по концевым мерам длины или эталонам. При этом выявляются и отклонения от формы.
Отверстия больших размеров проверяют специальными шаблонами. Контролю и измерениям подвергаются фланцы, служащие часто заплечиками для наружных колец, распорные кольца, расточку под уплотнения, лабиринтные уплотнения и другие сопрягаемые элементы.
Подготовка и контроль точности разъемных корпусов
Предварительно проверяют плотность и равномерность прилегания плоскостей разъема. При затяжке половин корпуса болтами до отказа пластина щупа толщиной 0,003 или 0,005 мм (в зависимости от габаритов и ответственности узла) может проходить лишь на незначительной площадке разъема. Если плоскости разъема недостаточно ровны, а их соприкосновение происходит на малой площади, то их следует пришабрить с использованием контрольной плиты по краске. Посадочное отверстие корпуса после скрепления двух половин получается овальным вследствие уменьшения его вертикального диаметра на толщину слоя металла, снятого с плоскости разъема. Это необходимо устранить: при малой толщине слоя небольшой шабровкой отверстия, а при значительной толщине на станке. Затем точность формы отверстия проверяется повторно в собранном состоянии.
Как правило, корпуса не прошедшие старения, в процессе транспортировки и монтажа деформируются, при этом нарушается форма посадочных поверхностей. Для проверки посадочных поверхностей в корпусах и выявления дефектов их обработки успешно применяют специальный калибр. Хорошо протертый и покрытый тонким слоем краски калибр вставляют в нижнюю половину разобранного корпуса и, прижав его к посадочной поверхности, несколько раз проворачивают в обе стороны. Посадочная поверхность считается правильно обработанной, если не менее 75% ее будет равномерно покрыто следами краски. Аналогично проверяют верхнюю половину корпуса. Она считается правильно обработанной, если при скользящей посадке наружного кольца следы краски останутся на 50% посадочной поверхности. Обладая определенным навыком, по характеру расположения следов краски можно устанавливать причину дефекта и меры по его устранению: если краска легла полосками в двух противоположных зонах, примыкающих к месту разъема, то диаметр расточки отверстия меньше указанного на чертеже или корпус деформирован в результате поводки металла; если следы краски расположились в нижней зоне посредине отверстия, диаметр посадочного отверстия больше необходимого для нормальной работы подшипника. Указанные дефекты в зависимости от величины исправляют шабровкой или расточкой на стендах.
Посадочные поверхности корпусов после шабровки необходимо проверить. Очень эффективно использовать для этой цели кольцевой калибр. Тщательно очистив посадочные поверхности разъема обеих половин корпуса, в них устанавливают калибр, покрытый тонким слоем краски, затягивают болтами до отказа, проворачивают калибр внутри корпуса. При скользящей посадке наружного кольца подшипника в корпусе калибр должен небольшом усилии туго проворачиваться. Если калибр проворачивается свободно, то необходимо снять соответствующий слой металла с плоскостей разъема корпуса и подвергнуть шабровке посадочные поверхности с последующим контролем. Если калибр проворачивается при очень большом усилии или не проворачивается, значит, вместо скользящей посадки получилась более плотная, что неприемлемо, особенно для плавающей опоры.
Для устранения дефекта болты постепенно отпускают, пока кольцо не будет проворачиваться. Провернув калибр несколько раз, разбирают корпус, по следам краски определяют места зажима подшипника и подвергают их шабрению.
Сборка корпуса с кольцевым калибром, имитирующим наружное кольцо подшипника, позволяет также проверить правильность положения крышки по отношению к корпусу, так как при спиливании плоскостей разъема оно может быть нарушено.
При монтаже серии корпусов иногда вместо калибра, используют наружное кольцо с номинальным наружным диаметром.
В случаях, когда из-за отсутствия процесса старения металла корпуса во время эксплуатации деформируются, подшипник оказывается защемленным, при монтаже рекомендуется расшабрить базовые поверхности, прилегающие к разъему. Расшабривание в зависимости от диаметра следует производить, начиная от плоскости разъема на величину а и сводя ее к нулю на глубине б в соответствии с данными таблицы3:
Табл.3
Диаметр, мм |
Развалка, мм |
|
а |
б |
|
Менее 120 |
0,10 |
10 |
120 ÷260 |
0,15 |
15 |
260 ÷400 |
0,20 |
20 |
400 ÷700 |
0,30 |
30 |
700 ÷1000 |
0,40 |
40 |
При большом числе корпусов расшабривание (развалку) рекомендуется выполнять по специальным шаблонам.
Контроль точности установки системы опор
При групповой расточке посадочных поверхностей в двух отдельных станинах (рольганги, правильные машины), в общей станине (редукторы шестеренчатых клетей) или когда расточка производится не за один проход удобно проверять посадочные поверхности с помощью калибровых оправок. Такая проверка необходима, так как крупные корпуса, особенно в блоке со станинами, сильно деформируются, кроме того, при установке на фундамент и заливке бетоном они часто смещаются относительно друг друга, в результате возникает перекос осей.
Калибры покрывают тонким слоем краски и устанавливают в посадочные отверстия. При помощи стержня, вставленного в отверстие державки, калибры проворачивают в отверстиях по несколько раз в обе стороны. По следам краски определяют правильность расположения посадочных поверхностей. Диаметры калибров выполняют с минусовым допуском (–0,03 – 0,14 мм в зависимости от диаметра расточки). Следовательно, при отсутствии перекоса следы краски должны одинаково покрывать нижние зоны двух посадочных поверхностей.
При незначительных искажениях указанные дефекты посадочных поверхностей можно исправить шабровкой с последующей проверкой калибровой оправкой. Точное без перекосов расположение подшипников в отдельно установленных корпусах требует проведения ряда специальных мероприятий и применения оборудования. При невозможности обеспечения совпадения осей применяют сферические шариковые и роликовые подшипники. Эффект полной самоустановки вала имеет место только при двух самоустанавливающихся подшипниках (по одному на противоположных концах вала). При монтаже двух самоустанавливающихся подшипников в опоре или трех по одному (при трехопорном вале) не будет общего центра вращения, необходимого для самоустановки, а для монтажа других типов подшипников требуется более точная установка корпусов.
Существует несколько способов установки и выверки корпусов в соответствии с НО-2010 и ПУ-201. Наиболее простой из них выполняется с помощью струны. В нижние половины корпусов, закрепленные на фундаменте или станине, подгоняют и плотно устанавливают точно обработанные деревянные планки с расчетом, чтобы их верхние плоскости были диаметральными для отверстия и проводят через центры тонкие прямые линии – оси отверстий. С помощью натянутой грузом струны или тонкой проволоки, расположенной вдоль оси посадочных поверхностей (отвесно), выверяют их соосность. Для устойчивости груз опускают в ванночку с жидким минеральным маслом. Вертикальные отрезки струны служат отвесами и облегчают правильную установку корпусов в вертикальной плоскости. Несовпадение оси посадочных поверхностей с общей осью или струной характеризует погрешность установки корпусов. Перемещая корпуса до совпадения осей, добиваются соосности в вертикальной плоскости. Затем проверяют расположение плоскостей разъема на одном уровне или в горизонтальной плоскости.
При небольшом расстоянии между опорами на них накладывают контрольную линейку, а на нее – уровень и выравнивают корпуса с помощью прокладок. Способ достаточно трудоемок и требует большого внимания. С увеличением расстояния между опорами его точность возрастает.
Установка корпусов в горизонтальной плоскости может производиться с помощью наполненного водой гибкого резинового шланга с тонкими стеклянными трубками на концах. Концы шлангов подводят одновременно к обоим корпусам. Если оси посадочных поверхностей располагаются горизонтально и в одной плоскости, то должен совпадать уровень воды в обеих трубках. При несовпадении уровней его достигают установкой прокладок соответствующей толщины. Точность метода приближенно можно оценить следующим образом. Допустим, что ошибка разности уровней на цену деления стеклянной трубки – 1 мм. При расстоянии между уровнями 1 м это составит некоторый угол ?: tg? = 0,001, что соответствует углу наклона 3,5’.
При серийном монтаже многоопорных валов групповых приводов с одинаковыми корпусами и небольшом расстоянии между ними корпуса можно устанавливать также при помощи трех калиброванных дисков, плотно посаженных на жестком калиброванном валу. Диски устанавливают в три опоры, перемещают на один корпус вправо или влево и таким образом по двум корпусам устанавливают третий и т.д.
Установку двух и более опор, расположенных на значительном расстоянии, можно осуществить с помощью оптических устройств. Так, наиболее точные результаты могут быть достигнуты с помощью специально спроектированных окуляров с перекрестием рисок, нанесенных на диске из плексиглаза под углом 90о. Точность совпадения центров перекрестия и центрирующего выступа достигается обработкой диска и трубки с одного установа. Колпачок и диск с перекрестием насаживают плотно на трубку. Точность изготовления окуляров проверяют по степени совпадения перекрестия с центром нивелира при развороте окуляра в корпусе на 90о и 180о. Окуляр насаживают плотно в корпус, но с возможностью проворота. Для облегчения монтажа выступ должен иметь приемную фаску с малым углом конусности. С увеличением длины трубки точность установки повышается.
C одной стороны вала, подлежащего установке, помещают нивелир, а с другой – неподвижный экран, на который накладывается белый лист бумаги или металлическая пластина с нанесенными двумя тонкими перпендикулярными линиями. Оптическая ось зрительной трубы нивелира должна быть направлена на освещенный экран в соответствии с предполагаемым положением оси вала и проходить через точку пересечения линий, нанесенных на бумагу или пластину. Это достигается перемещением бумаги или пластины по неподвижному экрану до взаимного совпадения креста нивелира BALTECH LL-2010 (Laser Level) с крестом линии экрана, после чего бумага или пластина закрепляется неподвижно на экране на время монтажа. Оптическую ось можно получить и в обратном порядке: сначала нанести на неподвижный экран две взаимно перпендикулярные линии, а затем по точке их пересечения установить нивелир.
После настройки зрительной трубы нивелира на резкость устанавливают на место корпус подшипника, перемещая его вместе с окуляром до тех пор, пока оба креста окуляра в корпусе не совместятся с крестом нивелира. После окончательной выверки положения корпуса его жестко закрепляют болтами. Рекомендуется при выверке «выставлять» корпуса посредством трех винтов, ввернутых в основание корпуса, а затем заменить их специально подобранным комплектом прокладок.
Закончив выверку одного корпуса и не нарушая установки нивелира, а лишь изменяя его наводку на резкость, выверяют в том же порядке остальные корпуса. После установки всех корпусов проверяют их соосность, определяя последовательно положение перекрестия в каждом корпусе относительно креста корпуса, установленного в крайнем положении к нивелиру. Для этого необходимо иметь два окуляра, из которых предварительно удалены вторые диски с перекрестиями. При установке корпусов и контрольной проверке нивелир должен находиться в одном и том же положении и жестко закреплен.
Окончательно положение корпусов проверяют после установки в них подшипников. У правильно установленных подшипников радиальный зазор симметричен вертикали и достигает максимума в верхнем положении.
В большинстве случаев соосность обеспечивается конструктивно и технологически за счет точности применяемого оборудования, например координатно-расточных и координатно-шлифовальных станков, и контролируется совершенными методами, за счет обработки посадочных поверхностей корпусов на проход. Особенно это относится к двухопорным валам и электрошпинделям, представляющим собой отдельные отработанные агрегаты.
При монтаже подшипников сила напрессовки должна передаваться только через напрессовываемое кольцо – через внутренне при монтаже на вал и через наружное – в корпус. Запрещается проводить монтаж с передачей силы с одного кольца на другое через тела качения (рис.5). При монтаже подшипников на вал или в корпус «на холодную» необходимо всегда пользоваться только комплектом 
В первую очередь устанавливают кольцо подшипника с более плотной посадкой. Нельзя наносить удары непосредственно по кольцу. Сила должна предаваться через специальный монтажный стакан (рис.6) или трубу из легкого металла (не допускается перекос кольца). Для подшипников небольших размеров, монтируемых с небольшим натягом, как исключение, применяют выколотки и молотки. Выколотка должна быть из мягкого металла (меди, малоуглеродистой стали и др.) постоянного и переменного сечения в зависимости от условий монтажа и требуемой прочности. Соприкасающийся с подшипником торец не должен выходить за пределы монтируемого кольца. По мере разбивания и отслаивания металла ее торцам следует придавать первоначальную форму. Удары должны быть не резкими, равномерными, наносимыми поочередно по окружности торца. Во избежание перекосов каждый следующий удар наносится в диаметрально противоположной зоне торца кольца.
Значительное распространение при сборке подшипниковых узлов получили монтажные трубы и разнообразные надставки (рис.7). При этом сила равномерно распределяется по всему торцу монтируемого кольца и можно использовать пресс. При монтаже подшипника на вал трубу снабжают приваренным снаружи кольцом, предохраняющим подшипник от засорения частицами металла и грязью, которые могут попасть на него с заглушки или со стенок трубы. Труба должна опираться только на торец монтируемого кольца и иметь ровно подрезанный торец. Толщина стенки трубы должна составлять (2/3–4/5)*h, где h – толщина кольца подшипника
.
При этом следует соблюдать соосность, чтобы направление силы монтажа совпадало с осью вала или корпуса. Большое значение, особенно в начале напрессовки, имеют приемные фаски.
нагревателя BALTECH HI-1630 или BALTECH HI-1670. В противном случае, смазка, заложенная в подшипнике, утратит свои качества, и подшипник будет быстро изнашиваться.
При использовании гидравлического пресса для монтажа большого количества однотипных подшипников можно контролировать качество соединения натяг по величине и равномерности возрастания давления манометра, определив заранее величину для валов с хорошо обработанными посадочными поверхностями. При резком отклонении давления монтаж прекращают до исправления вала.
Для точной установки необходимо вначале добиться плотного контакта внутреннего кольца, определяющего начало отсчета осевого смещения (или углового перемещения гайки, создающей последующий натяг). После напрессовки гайку фиксируют, отгибая в ее паз лепесток стопорной шайбы. Подшипник после монтажа должен легко вращаться, а наружное кольцо сферического подшипника должно легко от руки поворачиваться из стороны в сторону.
В случае монтажа подшипника на стяжной втулке последняя запрессовывается между шейкой вала и отверстием подшипника. При этом возможны различные схемы проведения процесса использования молотка и монтажной втулки (рис. 12а); навинчивание шлицевой гайки накидным ключом (рис.12б); запрессовка стяжной втулки поршнем гидрогайки, навинченной на вал (рис.12в), на стяжную втулку с упором в разъемное монтажное кольцо (рис.12в) и др.
Часто для облегчения монтажа игольчатые подшипники (особенно некомплектные и многорядные) собирают при помощи вспомогательных втулок или валиков, наружный диаметр которых на 0,2-0,3 мм меньше диаметра вала. После укладки трех рядов игл («наклейки» их при помощи пластичного смазочного материала) в наружное кольцо вместо вала или внутреннего кольца вводят вспомогательную втулку уменьшенного диаметра. Затем к торцу втулки плотно прижимают валик и передвигают его в рабочее положение, выталкивая втулку. Валик имеет фаску, которая приподнимает встречающиеся иглы, облегчая монтаж.
шейку вала (рис.14а) или в корпус (рис.14б) лучше производить с использованием ручного или гидравлического пресса. 
Демонтаж неразборных подшипников следует начинать с кольца, имеющего легкую скользящую посадку, обычно это невращающиеся кольца в корпусах, а затем с помощью, например, специального винтового съемника удаляют внутренне кольцо, посаженное с натягом на вал. Демонтаж внутреннего кольца можно выполнять с помощью ручного рычажно-винтового съемника. 
Часто на валу выполнены пазы, примыкающие к заплечику для размещения лапок съемника (рис.15б).
Если сзади подшипника имеется свободное пространство, применяют съемники соединенные различными вспомогательными деталями: стяжными полукольца (рис.16б), скобы и хомуты.
Демонтаж подшипников с закрепительной втулкой может осуществляться с применением как шлицевой гайки (рис18а) и монтажной втулки, так и гидравлической гайки (рис.18б) и упорного кольца.
Демонтаж подшипников со стяжной втулкой можно производить с помощью шлицевой гайки BALTECH H, навинчиваемой накидным ключом на резьбу втулки.