Как установить фланцевые подшипники: пошаговое руководство

Чтобы установить фланцевые подшипники правильно, необходимо очистить корпус и вал, проверить допуски по размерам, запрессовать или впрессовать подшипник в отверстие корпуса прямо, не прилагая усилий через тела качения, зафиксировать его от осевого перемещения и смазать соответствующим образом перед эксплуатацией. Фланцевые радиальные шарикоподшипники являются одними из наиболее широко используемых типов подшипников в легкой технике, конвейерных системах и оборудовании для передачи энергии — их встроенный фланец упрощает монтаж и осевое расположение по сравнению со стандартными цилиндрическими подшипниками. Правильная установка при наличии необходимых инструментов и знаний занимает менее 30 минут; неправильный может сократить срок службы подшипника с десятков тысяч часов до нескольких сотен. В этом руководстве подробно описан каждый шаг.

Что такое фланцевые подшипники и чем они отличаются от стандартных подшипников

Фланцевый подшипник — это подшипник качения со встроенным фланцем — выступающим ободом или буртиком — на наружном кольце. Этот фланец служит элементом надежной осевой фиксации, позволяя устанавливать подшипник на обработанную поверхность корпуса, а не полагаться только на стопорные кольца, стопорные кольца или запрессовку для осевой фиксации.

Наиболее распространенным вариантом является радиальный шарикоподшипник с фланцем , который сочетает в себе радиальный шарикоподшипник с фланцем на наружном кольце. Эти подшипники воспринимают в основном радиальные нагрузки — силы, перпендикулярные оси вала — с умеренной осевой (осевой) нагрузкой. Они доступны как в метрических, так и в дюймовых размерах и производятся крупнейшими производителями, включая SKF, NSK, FAG, INA и Timken.

Ключевые преимущества фланцевых радиальных шарикоподшипников

• Упрощенное осевое расположение: Фланец прилегает к поверхности корпуса, что во многих случаях устраняет необходимость в отдельном крепежном оборудовании.
• Более простая установка и снятие: Подшипник можно сдвинуть с одной стороны и установить без внутреннего доступа к отверстию корпуса.
• Допускаются более тонкие стенки корпуса: Фланец обеспечивает фиксацию, не требуя глубоких отверстий в корпусе или толстых буртиков.
• Компактная осевая площадь: Особенно ценен в узлах с ограниченным пространством, таких как небольшие коробки передач и медицинское оборудование.
• Широкая доступность: Фланцевые радиальные шарикоподшипники are stocked globally in hundreds of size combinations from 3mm bore to 50mm bore

Распространенные конфигурации фланцевых подшипников

Инструменты и материалы, необходимые для установки фланцевого подшипника

Сбор подходящих инструментов перед началом работы предотвращает использование подручных методов, которые могут повредить подшипники во время установки. Повреждение подшипника в результате неправильной установки является основной причиной преждевременного выхода из строя. По данным SKF, более 16% ранних отказов подшипников вызваны неправильной установкой. .

• Набор инструментов для установки подшипников или инструмент для монтажа: Соответствует наружному диаметру подшипника — при запрессовке применяется усилие к правильному кольцу.
• Оправочный пресс или гидравлический пресс: Для установки с натягом; предпочтительнее ударов молотком для контролируемого и равномерного приложения силы
• Мягкий молоток и установочная втулка подшипника: При легкой запрессовке, когда пресс недоступен — втулка должна касаться только надеваемого кольца.
• Цифровые штангенциркули или микрометр: Для проверки диаметра вала, диаметра отверстия корпуса и размеров подшипника перед установкой.
• Нагреватель подшипника или плита (предпочтителен индукционный нагреватель): Для нагрева подшипника для облегчения установки на валы с внутренними кольцами с натягом.
• Очистите безворсовую ткань и растворитель (изопропиловый спирт или очиститель тормозов): Для очистки отверстия корпуса, вала и поверхностей подшипников.
• Подходящая смазка или масло: Согласование рабочей скорости подшипника, температурного диапазона и условий нагрузки.
• Динамометрический ключ: Для затяжки крепежных элементов фланцевого крепления с указанными моментами затяжки.
• Щуповые датчики: Для проверки осевого зазора и посадки фланца на поверхность корпуса.

Понимание допусков посадки перед установкой

Допуск посадки является наиболее технически важным аспектом установки фланцевого подшипника. Неправильная посадка приводит либо к проскальзыванию подшипника (неплотная посадка), либо к чрезмерному внутреннему напряжению и уменьшению радиального зазора (слишком тугая посадка) — и то, и другое приводит к преждевременному выходу из строя.

Посадка отверстия корпуса (наружное кольцо)

Для фланцевых радиальных шарикоподшипников, установленных в корпусах, на наружном кольце обычно используется переходная или зазорная посадка . Поскольку фланец сам по себе обеспечивает осевое расположение, при посадке отверстия корпуса не требуется большого усилия. Наиболее распространенный допуск отверстия корпуса для фланцевых подшипников составляет Н7 (стандарт ISO), что обеспечивает небольшой зазор для переходной посадки со стандартным допуском наружного диаметра подшипника (js6 или k6 на наружном диаметре наружного кольца).

Например, фланцевый радиальный шарикоподшипник с Внешний диаметр 35 мм установленный в отверстии корпуса Н7, он будет иметь диаметр отверстия от 35,000 до 35,025 мм, что приведет к посадке в диапазоне от зазора 0,009 мм до натяга 0,016 мм в зависимости от фактического наружного диаметра подшипника в пределах диапазона допуска.

Посадка вала (внутреннее кольцо)

Посадка на валу зависит от того, вращается ли внутреннее кольцо относительно нагрузки. Для вращающихся внутренних колец (наиболее распространенный случай вращения вала) посадка с натягом необходим для предотвращения проскальзывания внутреннего кольца. Типичные допуски вала составляют j5, k5 или m5 для легких и нормальных радиальных нагрузок на радиальных шарикоподшипниках с фланцами малого и среднего размера.

Шаг за шагом: как установить фланцевые подшипники

Следуйте этой процедуре для установки фланцевого радиального шарикоподшипника в отверстие корпуса с вращающимся валом. Адаптируйте шаги, если ваша конкретная конфигурация отличается.

Шаг 1. Осмотрите и очистите все сопрягаемые поверхности.

Очистите отверстие корпуса, посадочную поверхность фланца на корпусе и шейку вала безворсовой тканью и растворителем. Удалите все следы старой смазки, ингибитора коррозии, механической стружки и мусора. Даже Частицы мусора размером 0,01 мм попадание под кольцо подшипника может привести к перекосу и концентрации напряжений. Осмотрите отверстие корпуса на наличие заусенцев, выступающих кромок или повреждений поверхности — прежде чем продолжить, зачистите любые дефекты тонким напильником или наждачной шкуркой.

Не открывайте упаковку подшипника непосредственно перед установкой, чтобы свести к минимуму воздействие загрязнения. Обращайтесь с подшипником чистыми, сухими руками или чистыми перчатками.

Шаг 2 — Проверка размеров с помощью измерительных инструментов

Измерьте диаметр отверстия корпуса, диаметр вала, отверстие подшипника и внешний диаметр с помощью калиброванного микрометра или цифрового штангенциркуля. Сравните со спецификациями подшипника и необходимыми допусками. Отверстие корпуса, измеренное при 35,030 мм для подшипника с наружным диаметром 35,000–35,011 мм. указывает на чрезмерный зазор — необходимо заново обработать корпус или выбрать подшипник с большим допуском по наружному диаметру. Никогда не пытайтесь компенсировать слишком большой размер корпуса только клеем; это временное исправление, которое не работает под нагрузкой.

Шаг 3. Нанесите тонкий слой масла или монтажной смазки.

Нанесите тонкий слой чистого машинного масла на поверхность отверстия корпуса и наружный диаметр подшипника. Это снижает требуемое при установке усилие и предотвращает истирание поверхности наружного кольца подшипника во время запрессовки. Не используйте для этой цели смазку — ее вязкость может создать эффект гидравлического сопротивления, препятствующий посадке подшипника.

Шаг 4 — Впрессуйте подшипник в корпус

Расположите подшипник фланцем наружу (к себе), чтобы он прилегал к поверхности корпуса после полной установки. Используйте установочную втулку или инструмент для установки подшипника подходящего размера, только внешнее кольцо — никогда не продавливайте мячи или клетку. Прикладывайте усилие постепенно и равномерно, используя оправочный пресс или, для подшипников меньшего размера в корпусах с малыми помехами, молоток с мягкой головкой и втулкой подшипника.

Нажимайте на подшипник до тех пор, пока фланец не достигнет полного и плоского контакта с посадочной поверхностью корпуса. Вы почувствуете и услышите отчетливое изменение сопротивления, когда подшипник полностью сядет. Никогда не ударяйте по подшипнику молотком. — даже одиночный удар по сепаратору или телам качения может привести к образованию бринеллирующих вмятин на дорожках качения, вызывающих вибрацию и преждевременный выход из строя.

Шаг 5 — Установите вал через внутреннее кольцо

При посадке внутренних колец с натягом нагрейте подшипник до 80–100 °C (176–212 °F) перед надеванием на вал используйте индукционный нагреватель или масляную ванну. При температуре 80°C внутреннее кольцо подшипника с диаметром отверстия 20 мм расширяется примерно на 0,014 мм — достаточны для без приложения усилий надевания на большинство валов с допусками k5 или m5. Никогда не превышайте температуру 120°C для стандартных подшипников со смазкой консистентной смазкой, так как более высокие температуры разрушают смазку и могут повлиять на свойства стали подшипника.

Полностью наденьте нагретый подшипник на вал, пока он не коснется буртика вала. Крепко прижимайте его к плечу, пока он не остынет достаточно, чтобы можно было захватить древко — обычно от 2 до 5 минут . Если внутреннее кольцо необходимо запрессовать в холодном состоянии, используйте установочную втулку, контактирующую только с поверхностью внутреннего кольца, и запрессуйте оправочным прессом.

Шаг 6. Проверьте посадку фланца и осевой зазор.

После установки с помощью щупов убедитесь, что фланец полностью и равномерно прилегает к поверхности корпуса. Разрыв более чем 0,05 мм в любой точке вокруг фланца указывает на то, что подшипник взведен или не полностью запрессован. Прежде чем продолжить, исправьте это: радиальный шарикоподшипник со взведенным фланцем будет создавать неравномерную нагрузку на дорожку качения, что значительно сокращает срок службы.

Убедитесь, что вал свободно вращается вручную. Подшипник должен вращаться плавно, без неровностей, заеданий или чрезмерного осевого люфта. Некоторое затягивание вручную является нормальным для правильно установленного подшипника с натягом.

Шаг 7. Закрепите фланец и нанесите окончательную смазку.

Если в приложении используется болтовое крепление фланца (обычно в фланцевых узлах с опорными блоками), установите и затяните крепежные детали крест-накрест с моментом, указанным производителем. Для типичного болта корпуса фланцевого подшипника M8 момент затяжки обычно составляет 18–25 Нм в зависимости от марки резьбы и материала корпуса.

Для открытых (неэкранированных) радиальных шарикоподшипников с фланцами перед закрытием корпуса нанесите в подшипник необходимое количество смазки. Общее правило для подшипников с консистентной смазкой – заполнять 30–50% свободного места внутри подшипника и корпуса. Переполнение приводит к избыточному выделению тепла из-за взбалтывания. Предварительно смазанные герметичные подшипники не требуют дополнительной смазки при установке.

Особые соображения по установке фланцевого радиального шарикоподшипника

Установка в тонкостенные или мягкие корпуса

Алюминиевые и пластиковые корпуса широко распространены в легкой технике, где снижение веса является приоритетом. Эти материалы имеют значительно более низкий предел текучести, чем сталь — запрессовка радиального шарикоподшипника с фланцем в алюминиевый корпус с посадкой с натягом может привести к деформации отверстия корпуса или растрескиванию материала. Для мягких корпусов используйте переходная посадка (H7/js6) в сочетании с тонким слоем фиксирующего состава подшипников (например, Loctite 638 или эквивалентного) на наружном диаметре наружного кольца. Благодаря этому достигается адекватная ретенция без механического воздействия. Дайте фиксирующему составу полностью затвердеть — обычно 24 часа при комнатной температуре — перед приложением эксплуатационных нагрузок.

Установка корпуса через сквозное отверстие или в глухое отверстие

Фланцевые подшипники, установленные в корпусах со сквозными отверстиями, имеют самый простой доступ для установки — подшипник можно запрессовать со стороны фланца до посадки. В корпусах с глухими отверстиями (где отверстие имеет закрытое дно) убедитесь, что глубина корпуса точно соответствует ширине подшипника, оставляя Зазор 0,1–0,2 мм внизу, чтобы не допустить опускания конца подшипника без фланца до того, как фланец полностью сядет на поверхность.

Монтаж парного или дуплексного фланцевого подшипника

В некоторых узлах вала используются два фланцевых радиальных шарикоподшипника в противоположных конфигурациях для восприятия двунаправленных осевых нагрузок. В такой конструкции один подшипник фиксирует вал в осевом направлении (фиксированный конец), а другой обеспечивает небольшое осевое смещение (плавающий конец). Фланцевый подшипник с фиксированным концом полностью удерживается фланцем и заплечиком вала или стопорным кольцом. Подшипник с плавающим концом имеет немного более свободную посадку корпуса — обычно Допуск H8 — обеспечить тепловое расширение вала без возникновения осевого напряжения в подшипнике.

Распространенные ошибки при установке фланцевых подшипников и как их избежать

Следующие ошибки являются причиной большинства преждевременных отказов фланцевых подшипников, встречающихся при техническом обслуживании и инженерной практике.

Выбор смазки для фланцевых радиальных шарикоподшипников

Большинство фланцевых радиальных шарикоподшипников, используемых в условиях легкой и средней нагрузки, поставляются с завода предварительно смазанными и покрытыми двойной защитной оболочкой, что не требует дополнительной смазки при установке. Однако открытые подшипники и закрытые подшипники с повторной смазкой требуют тщательного выбора смазки.

• Применения общего назначения (от 0°C до 80°C, умеренные скорости): Смазка NLGI класса 2 на литиевой основе — отраслевой стандарт для большинства фланцевых радиальных шарикоподшипников.
• Высокоскоростные применения (более 70 % от предельной скорости подшипника): NLGI Grade 1 или смазка маслом низкой вязкости для снижения потерь при перемешивании.
• Высокотемпературное применение (выше 120°C): Смазки на основе полимочевины или синтетических сложных эфиров, рассчитанные на высокие температуры.
• Пищевое или медицинское оборудование: Пищевая смазка с рейтингом NSF H1 (основа на белом минеральном масле, комплексный алюминиевый загуститель)
• Низкотемпературная среда (ниже -20°C): Синтетическая смазка на основе ПАО или силикона, рассчитанная на работу при низких температурах.

Как снять фланцевые подшипники для замены

Одним из преимуществ фланцевых радиальных шарикоподшипников является то, что их, как правило, легче снять, чем стандартные цилиндрические подшипники с запрессовкой, поскольку фланец обеспечивает поверхность захвата.

1. Сначала снимите вал если есть возможность — вытащите вал через внутреннее кольцо, прежде чем пытаться вынуть подшипник из корпуса.
2. Используйте съемник подшипников или съемник глухих отверстий. Чтобы применить силу вытягивания к поверхности наружного кольца или фланца — никогда не тяните за внутреннее кольцо или сепаратор при снятии подшипника из корпуса.
3. Для подшипников, склеенных фиксирующим составом, нанесите локальное тепло на корпус (не на подшипник), чтобы размягчить клей — обычно от 150°С до 200°С достаточно для большинства смазок подшипников.
4. Осмотр снятого подшипника на наличие признаков износа дорожек качения, точечной коррозии, растрескивания или изменения цвета, прежде чем принимать решение о повторном использовании или замене. В общем, всегда заменяйте подшипники, выведенные из эксплуатации в критических случаях стоимость нового подшипника намного меньше, чем стоимость повторного снятия из-за выхода из строя повторно использованного подшипника.
5. Осмотрите и отремонтируйте отверстие корпуса и шейку вала. перед установкой нового подшипника — повреждение этих поверхностей из-за вышедшего из строя подшипника является частой причиной повторных сбоев, если его не устранить.