Как собирают подшипники: технология
Подшипник – это важная деталь конструкции, которая обеспечивает вращательные движения деталей при качении или линейном перемещении. Он представляет собой сборочный узел, состоящий из двух круглых пластин: наружного и внутреннего кольца. Внутри конструкции вставлен сепаратор с несколькими шариками, которые и обеспечивают кручение механизма.
Далее в статье мы рассмотрим, как собирают подшипники в домашних условиях. Но сначала разберемся, что представляют собой эти детали и каких видов они бывают.
Виды подшипников
Подшипники различаются по типу конструкции и материалу изготовления:
- Наиболее часто встречаются в бытовых приборах и знакомы потребителям подшипники с шариками. Они ставятся на приборы, которые не испытывают сильных нагрузок. Например, электродвигатели, деревообрабатывающие станки, редукторы. Применяются в медицинском оборудовании.
- Сферические подшипники обладают самой большой прочностью и выносят даже экстремальные нагрузки, поэтому устанавливают их в таких механизмах, как дробилки либо насосы.
- В мелких деталях бытовой техники часто используются игольчатые подшипники. В механизме таких изделий вставляются тонкие цилиндрические палочки, по форме напоминающие иголку.
- Одними из самых надежных подшипников, выдерживающих достаточные нагрузки, считаются цилиндрические. Используют их в машиностроении: в автомобильном, авиационном и железнодорожном транспорте.
Устройство шарикового подшипника
Рассмотрим первый вариант изделия. Состоит такой прибор из двух металлических пластин, которые имеют специальные желоба или так называемые дорожки качения посередине плоскостей. На большом наружном кольце такой паз располагается внутри, на кольце меньшего диаметра — с наружной стороны.
В центр конструкции вставляется сепаратор со вставленными шариками. Благодаря такой системе качение происходит плавно. Подшипники при установке на механизм можно еще протереть смазочными материалами для лучшего вращательного движения.
Сепаратор состоит из двух частей — так называемых полусепараторов. Эти две детали потом спаиваются при помощи точечной сварки. Иногда их крепят на монтажные усики или методом склепывания. Такие приборы могут иметь один или два ряда шариков.
Устройство роликового подшипника
Другой вариант устройства для вращения деталей состоит из роликов. Это металлические цилиндры или конусы одинакового размера, которые вставляются в сепаратор посередине между двумя кольцами. Такие изделия на порядок крепче и надежнее, чем шариковые подшипники. Применяются они в машиностроении: автомобильном, авиационном и железнодорожном транспорте.
Бывают роликовые вставки цилиндрической или конусной формы, которые ставятся во внутреннюю часть детали в один или в несколько рядов. Ролики цилиндрической формы, после того как собирают подшипник, устанавливаются в гильотинах, мощных редукторах и электродвигателях, шпинделях металлорежущих станков или насосах.
Конусная форма используется в изделиях для косозубых механических передач, в автомобильном транспорте, в ступицах легковых машин.
Подготовка к сборке подшипника
На предприятиях сборочные процессы выполняются на специальном оборудовании, а именно валах. Перед тем как собирать подшипники, проверяют качество поверхностей как вала, так и колец изделия. На них не должно быть никаких повреждений: царапин, заусениц, забоин, нарисованных рисок, пятен коррозии металла, трещин.
Все поверхности тщательно протираются, высушиваются и перед тем как собирать подшипники, смазываются тонким слоем смазочного материала. Только после этого можно начать сборочные операции.
Механический способ
Такой метод используют при небольших размерах деталей, внутренний диаметр которых — до 60 мм. При сборке главное — соблюдать одно важное правило: усилие при механическом сопряжении наружного и внутреннего кольца не должно передаваться на сепаратор. Оно оказывается только на торцы колец.
Также категорически запрещено стучать по кольцу. Легкие удары можно наносить только через дополнительный материал, например втулку, выполненную из мягкого металла. На предприятиях эти задачи выполняют автоматизированные машины на конвеерных лентах.
Поэтапная последовательность сборки
Давайте рассмотрим, как собрать разобранный подшипник:
- Нужно поставить внешнее кольцо в вертикальное положение и смазать его канавку изнутри густой, почти твердой смазкой, но не до конца круга, а приблизительно на три четверти его поверхности.
- После этого нужно вставлять поочередно тонким пинцетом шарики, утапливая их в смазочный материал.
- Перед тем как собрать шариковый подшипник, нужно приложить внутреннее кольцо к шарикам, немного придавив его. Дальше аккуратно начинаем прокручивать по кругу так, чтобы они распределились на равные расстояния один от другого.
- Потом вставляем сепаратор и проворачиваем его так, чтобы шарики нашли свое место в углублениях.
- Когда все шарики защелкнутся в отделениях, можно протереть смазку сухой тряпочкой. Для полного отмывания желательно воспользоваться керосином.
Ремонт подшипника
Бывают случаи, когда подшипник в приборе стал плохо проворачиваться. Причин может быть несколько. Например, набилась грязь в смазку. Для того чтобы дать изделию новую жизнь, его нужно тщательно почистить и промыть. Можно в этих целях использовать бензин.
Далее действуем так:
- Сначала нужно снять крышку сальника, зажать подшипник в тисках и аккуратно тонким сверлом просверлить заклепки сепаратора. Такое можно делать только в том случае, когда имеется несколько старых подшипников, и в случае поломки сепаратора или его одной половинки можно будет собрать целый из других изделий.
- Все заклепки на сепараторе нужно аккуратно срезать болгаркой, чтобы половинка была целая, не погнутая.
- Следующим этапом будет очистка колец и вытряхнутых шариков от грязи, промывка деталей в бензине. Заодно нужно проверить состояние и целостность каждого элемента подшипника.
- Дальше самый трудный этап ремонтных работ — вкладывание всех шариков обратно в конструкцию.
- Перед тем как правильно собрать подшипник, нужно отшлифовать кольца. Сначала вставляется первая половина сепаратора, дальше аккуратно, по одному, в каждый паз нужно поместить шарики так, чтобы они заполнили все отверстия.
- После этого делаются заклепки. Можно использовать медную проволоку.
- Далее накладываем слой свежей смазки и закрываем крышку сальника.
Отремонтированные таким образом подшипники в агрегаты, мотоцикл или машину ставить не рекомендуется. Можно их использовать для хозяйственных целей на дачном участке или ребенку починить самокат.
Как собрать маленький подшипник?
Сейчас очень популярна среди детей вращающаяся игрушка под названием спиннер. Но что стоит ребенку уронить на пол такой крутящийся предмет? Бывали случаи, когда малыш прибегал к родителям весь в слезах и причитал, что спиннер поломался.
И чаще всего проблема для родителей в том, как собрать рассыпавшийся подшипник. Мелкие изделия гораздо сложнее собрать, но вполне возможно. Для этого нужно будет воспользоваться тонким пинцетом.
Чаще всего в таких игрушках используются простые шариковые подшипники без сепараторов, в которых шарики крутятся по пазам колец. Чтобы собрать все детали вместе, нужно воспользоваться описанным выше механическим способом сборки. Если у вас не получается, то нужно воспользоваться знаниями о свойствах металла.
Одно из колец нужно положить в теплую воду, а другое — в холодильник. От мороза металл станет меньшего размера, а после тепловой обработки расширится. Таким образом сложить вместе их уже будет намного легче. Удачи!
Как поменять игольчатый подшипник и сальник рулевой цапфы (поворотного кулака).
Разобрался. Ничего сложного, нюансов почти нет. Единственное — желательно иметь кое-какие приспособления, об этом — ниже.
Для начала подходящим рычагом (отвёрткой-монтировкой) аккуратно отковыриваем старый сальник-уплотнитель и вынимаем старую упорную шайбу. Протерев всё от старой смазки, открывается вид на игольчатый подшипник.
В процессе недавнего пескоструя рулевой цапфы, несмотря на то, что я принял все меры по предотвращению попадания песчаной абразивной пыли на игольчатый подшипник, она всё же туда попала. Т.к. промывать подшипник, не снимая его с цапфы, дело неблагодарное и малонадёжное, решил его демонтировать и заменить на новый, предусмотрительно приобретённый мною ранее.
Для этого понадобилось изготовление оправки. Можно конечно попробовать выбить его подручными средствами, но пару раз попробовав это сделать, я понял, что лучше изготовить оправку.
Для этого сначала вытачиваем на станке вот такую бобышку, длину которой можно сделать на 10-20мм больше, чем указано на чертеже — для удобства монтажа (это я понял позже):
Затем разрезаем её на две части и дорабатываем напильником до таких размеров, иначе впихнуть её внутрь цапфы будет невозможно по законам тетриса.
Суть выпрессовки игольчатого подшипника из цапфы доступно изложена на двух фото ниже.
Вставляем половинки оправки внутрь демонтируемого игольчатого подшипника и просовываем через них шпильку с резьбой М10. Накидываем шайбы, накручиваем гайки таким образом, чтобы длинный конец 20-сантиметровой шпильки торчал снаружи цапфы с её наружной стороны. Лёгкими ударами молотка по торчащей снаружи шпильке выколачиваем игольчатый подшипник. Оправка дала мне возможность выколотить подшипник в идеальном виде — можно его хорошенько промыть, смазать и использовать повторно, обойма в нём крепкая и не деформировалась.
Очищаем посадочное место игольчатого подшипника от грязи.
… и просим токаря выточить ещё одну оправку — для запрессовки нового подшипника.
Вернувшись от токаря, берём всё, что необходимо…
…и запрессовываем подшипник внутрь цапфы.
Теперь можно уложить внутрь смазанную упорную шайбу (благодаря смазке она прилипнет к своей посадочной поверхности и никуда не денется).
Немного об упорной шайбе.
Я предусмотрительно приобрёл две новые шайбы (Great Wall Hover, код для заказа 3001113-К01).
Но они обе имели один косяк — проточенные поверхностные полоски-надрезы, выполненные видимо китайской болгаркой на китайской коленке трезвым китайцем в китайский понедельник ранним китайским утром. В принципе я не вижу в этом ничего криминально-критичного, кроме подпорченного дизайна. Кромки надрезов за пределы равномерной поверхности шайбы не выступают, толщина шайбы везде одинакова и равна 2мм, как у оригинальной новой шайбы от Isuzu (код для заказа 8-94407-718-0), назначение этих надрезов некритичное (по всей видимости — распределение нанесённой смазки по прилегаемым поверхностям). Учитывая эти факторы можно было бы её установить. Но учитывая то, что снятая старая (и по всей видимости — оригинальная) шайба почти не имела признаков износа, решил поставить старую. Что и сделал.
Теперь можно установить сальник-уплотнитель.
Приобретать его нужно парой с крышкой (которая устанавливается на ШРУС). Дело в том, что в природе существует две пары сальник-крышка (эта полезная информация предоставлена Юрием VehiDreamerом). Сальник от одной пары не подходит к крышке от другой пары. И наоборот. Поэтому, если тяжело определить, что же всё-таки стояло, то лучше приобрести комплект (пару) и не ломать себе мозги. По имеющимся сведениям, оба комплекта к нам подходят.
Комплект №1 (который ранее приобрёл я):
Стальная крышка сальника поворотн. кулака — Isuzu для Европы 8-98036-560-0
Сальник поворотного кулака — Isuzu для Европы 8-98036-595-0
Комплект №2:
Сальник поворотного кулака — Isuzu для США 8-97044-741-0
Стальная крышка сальника поворотн. кулака — Isuzu для США 8-97044-609-1
Фото этого комплекта от VehiDreamer — в комментариях ниже.
Для установки уплотнителя я посчитал необходимым сделать ещё одну оправку…
… которая должна упираться в место, указанное на фото ниже (это я понял, хорошенько рассмотрев этот сальник и его металлический каркас).
Оправку можно сделать как сплошной (как это сделал я из какой-то болванки, которая также служит мне для запрессовки наружной обоймы ступичного подшипника, для чего используется противоположная сторона болванки — чтобы не плодить их количество), так и трубчатой, как нарисовано на чертеже — с целью уменьшения веса, что в авиации очень ценится.
Устанавливаем весь набор на цапфу, и, контролируя "равномерное погружение", прессуем уплотнитель. Получаем такой результат.
Кромки сальника (которые будут прилегать к металлической крышке, установленной на ШРУСе) перед установкой рулевой цапфы необходимо смазать смазкой GENERAL MOTORS, код для заказа — 90510336 (информация из workshop manual). Это пакетик размером примерно 3х4 см. Цена пакетика — чуть больше доллара за 4 грамма смазки. Либо, как мне подсказывают люди с опытом, использовать ту же смазку, которой смазывается ступичный подшипник.
Как собрать игольчатый подшипник
Многие чехословацкие мотоциклы Jawa-350 и CZ-350, поступившие к нам в последние годы, прошли к настоящему времени 30—50 тысяч километров. После такого пробега, естественно, нередко возникает необходимость в замене изношенных деталей цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Эта работа, как показывает редакционная почта, вызывает затруднения у некоторых владельцев машин, поскольку новый двигатель конструктивно несколько отличается от предшественников, достаточно хорошо изученных мотолюбителями. В помощь им публикуем статью, рассказывающую об особенностях его конструкции и, в частности, о демонтаже поршня.
Двигатель, применяемый на всех моделях мотоциклов ЯВА-350 типа «634» и ЧЗ-350 типа «472», в отличие от выпускавшихся ранее, имеет игольчатый подшипник в верхней головке шатуна, где прежде стояла бронзовая втулка. Он представляет собой стальное кольцо (рис. 1) внутренним диаметром 20 мм, запрессованное в головку шатуна, и набор из 28 роликов (игл) диаметром 2 мм и длиной 13,8 мм. Они заполняют пространство между кольцом и поршневым пальцем, диаметр которого увеличен с 15 до 16 мм. Сепаратора подшипник не имеет, а боковое перемещение роликов ограничено двумя стальными шайбами.
Рис. 1. Выпрессовка поршневого пальца (а) и общий вид комплекта приспособлений (б): 1 — поршневой палец; 2 — ограничительные шайбы; 3 — направляющая; 4 — риска; 5 — иглы; 6 — головка шатуна; 7 — кольцо подшипника; 8 — вспомогательная втулка.
Взаимозаменяемы ли новый и старый коленчатые валы? Да, если каждый вал использовать со своими поршнями и поршневыми кольцами, потому что посадочные размеры валов одинаковы.
Поршни двигателей мотоцикла Ява-634 отличаются от прежних не только диаметром отверстий под поршневой палец, но и ярко выраженным «силовым» оформлением: они более массивны, расстояние между бобышками уменьшено до 22 мм, расстояние между поршневыми кольцами стало больше. Однако существенных отличий газодинамического характера (куда в первую очередь следовало бы отнести изменения в размерах и форме перепускных окон и юбки), влияющих на мощность двигателя, нет.
Посадочные и присоединительные размеры старых и новых цилиндров одинаковы, размеры окон и каналов практически совпадают. Отметим значительно большую площадь оребрения у новых цилиндров, что необходимо для улучшения охлаждения. Изменена также конструкция крепления выпускных патрубков к цилиндрам.
Если новые цилиндры установить на ЯВУ модели «360/00», то степень сжатия окажется выше — не 8, а 9,2, так как новые цилиндры по высоте примерно на 1,5 мм меньше старых. С появлением Ява 634 многие водители заметили, что здесь кромка днища поршня, когда он находится в верхней мертвой точке, доходит до кромки цилиндра, чего не было на прежних ЯВАХ.
Опытным мотолюбителям все это уже известно: из старых и новых деталей они собирают те или иные комбинации в поисках большей долговечности, мощности и т. п. Новичков же часто волнуют более прозаические вопросы. Один из них — замена поршня.
«Как быть, если знаешь, что «иголок» много, а потерять при разборке и сборке ни одной нельзя?! Разобрать — еще полбеды: можно подстелить под поршень тряпочку и не дать «иголкам» упасть внутрь двигателя. А вот собрать. »
Мотолюбители применяют различные хитрые способы, вплоть до фиксации роликов густой смазкой и даже клеем (авось, потом разработаются!). Но лучше все-таки сделать приспособление или переделать применяемое для модели «360/00» — оно исключает перспективу высыпать ролики в двигатель и сохраняет нервы. Такое приспособление приведено, например, в книге А. К. Михеева и Б. В. Синельникова «Ремонт мотоциклов ЯВА» («Машиностроение», Москва, 1971, стр. 59). Чтобы использовать его на новых двигателях, нужно изготовить дополнитель-
но две разрезные втулки из текстолита, эбонита, винипласта и т. п. (по одной для каждого шатуна) следующих размеров: длина — 21,5 мм, наружный диаметр — 16,2 мм, внутренний — 10,5 мм, причем обе втулки должны совершенно свободно надеваться на стержень направляющей (см. рис. 1). Далее, установив втулку на направляющую, сделать на стержне какую-нибудь метку (риску) на расстоянии 40 мм от наружного торца втулки. В остальном действия с приспособлением те же, что на прежних моделях. Напомним их порядок.
Закрываем чистой салфеткой открытую полость картера, чтобы в него ничего не попало. Снимаем стопорные кольца в бобышках поршня. Устанавливаем приспособление на поршень, надеваем на его винт направляющую и вспомогательную втулки и, вращая винт, выдавливаем палец из поршня.
Когда палец будет выдвинут из него примерно на 32 мм (отметка на стержне направляющей совместится с цилиндрической поверхностью поршня), втулка полностью вытеснит палец из игольчатого подшипника и займет его место, не давая роликам рассыпаться.
Теперь осторожно вывертываем винт и столь же осторожно извлекаем из отверстия в бобышке поршня направляющую, оставив в подшипнике втулку. Снимаем приспособление и поршень. Упругая разрезная втулка, расправившись, не даст ограничительным шайбам упасть, но все-таки следите за ними.
Сквозь отверстия в шайбах и втулке пропустите мягкую проволоку и свяжите ее (рис. 2): теперь при любых операциях с коленчатым валом иглы и шайбы не потеряются.
Рис. 2. Так фиксируют собранный подшипник.
При установке поршня порядок действий таков. Вначале палец запрессовывают на глубину отверстия в бобышке, то есть на 18 мм. Поршень с пальцем устанавливают в приспособление так, чтобы винт-выталкиватель слегка уперся в палец. Проволоку, связывающую втулку и шайбы, осторожно удаляют, поршень с приспособлением надевают на шатун. Чтобы палец при запрессовке сразу попал на свое место, его соосность с втулкой можно обеспечить при помощи вспомогательного стержня диаметром 10 мм, вставленного в поршень с другой стороны. Ввертывая винт приспособления, запрессовывают палец и постепенно вытесняют им вспомогательную втулку из игольчатого подшипника.
Остальные операции, связанные с поршнем и коленчатым валом, выполняют, как описано в упомянутой книге для модели «360/00».