Снятие и установка подшипников качения: съемники и оправки

Любой механизм с вращающимися деталями рано или поздно требует обслуживания подшипниковых узлов. Подшипники качения работают в условиях высоких нагрузок, перепадов температуры и загрязнений, поэтому их замена — обычная операция при ремонте.

Однако просто выбить подшипник молотком — значит гарантированно повредить посадочное место и сам элемент. Для качественной работы нужны специальные приспособления: съемники для демонтажа и оправки для запрессовки.

Правильный выбор инструмента определяет ресурс нового подшипника и сохранность корпусных деталей.

Съемники предназначены для извлечения подшипников с валов или из корпусов. Они различаются конструкцией захватов и принципом создания усилия.

Самые распространенные — винтовые съемники с двумя или тремя лапами. Лапы бывают раздвижные или фиксированные, с зацепами, которые заводятся за внутреннее или наружное кольцо.

При вращении винта создается осевое усилие, стягивающее подшипник с посадочного места. Для работы в стесненных условиях применяются съемники с шарнирными лапами, позволяющими менять угол захвата. Величина усилия зависит от резьбы винта — например, трапецеидальная резьба 28x5 обеспечивает плавное нарастание нагрузки до нескольких тонн.

Гидравлические съемники используют давление масла от встроенного насоса. Они развивают усилие до 20–30 тонн, что необходимо для демонтажа крупногабаритных подшипников прокатных станов или редукторов.

Однако в обычной мастерской достаточно винтовых моделей. Для снятия внутренних колец с валов, когда нет доступа к сепаратору, выпускаются специальные съемники с захватом за дорожку качения через отверстия под шарики.

Такая оснастка требует аккуратного обращения, так как легко повредить поверхность кольца.

Материал съемников — инструментальная сталь, чаще всего 40Х или 45, с последующей закалкой захватов до твердости 40–45 HRC. Это предотвращает смятие лап под нагрузкой.

Винты изготавливают из более прочных сталей типа 40ХФА, чтобы резьба не срывалась при максимальных моментах. Длина лап и их размах должны соответствовать диаметру подшипника — универсальные модели обычно имеют раздвижные лапы, но для частого ремонта однотипных узлов лучше обзавестись специализированным съемником с точным шагом.

При установке подшипников основная задача — передать усилие запрессовки только на то кольцо, которое монтируется с натягом. Если подшипник напрессовывается на вал, усилие должно прикладываться к внутреннему кольцу.

Для этого используют оправки: монтажные трубы или стаканы, внутренний диаметр которых чуть больше диаметра вала. Торец трубы должен быть ровным и перпендикулярным оси, чтобы перекос не вызвал заклинивания.

В качестве оправок часто применяют отрезки водопроводных труб, но заводские наборы имеют сменные насадки из мягких металлов — латуни, бронзы или алюминия. Это исключает повреждение колец.

Для запрессовки в корпус, когда вращается наружное кольцо, оправку подбирают так, чтобы она упиралась именно в наружное кольцо. Здесь нужна труба с наружным диаметром меньше посадочного отверстия, но достаточным для упора в торец кольца.

Если бить молотком непосредственно по подшипнику, нагрузка пойдет через шарики на дорожки качения, и на них появятся вмятины — «бриннелирование». Такой дефект сразу снижает ресурс узла.

Особое место занимают монтажные стаканы для запрессовки одновременно двух колец — например, в ступицах автомобилей. Они имеют два концентрических упора: внутренний упирается во внутреннее кольцо, наружный — в наружное.

Удар молотком по такому стакану передается на оба кольца одновременно, но только в момент начала посадки. В дальнейшем, когда подшипник сядет до упора, один из упоров перестает работать.

На практике часто приходится использовать домкраты или прессы. Гидравлический пресс позволяет дозировать усилие и контролировать процесс по манометру.

Например, для напрессовки подшипника 306 на вал диаметром 30 мм при посадке H7/k6 расчетное усилие может составлять от 5 до 15 кН в зависимости от длины сопряжения и шероховатости. Если усилие резко возрастает, значит, есть перекос или задир.

В таких случаях нужно проверить соосность и качество поверхности.

Нагрев подшипников перед монтажом — распространенный способ облегчить посадку с натягом. Внутреннее кольцо нагревают в масляной ванне или индукционным нагревателем до температуры 80–100°C.

Выше греть не стоит, так как отпуск стали снижает твердость. При нагреве диаметр кольца увеличивается примерно на 0,01–0,02 мм на каждые 100°C для стали.

Этого достаточно, чтобы кольцо свободно наделось на вал. После остывания создается гарантированный натяг. Охлаждение вала жидким азотом до -180°C также применяется, но в обычных условиях доступно редко.

Съемники не всегда могут зацепиться за кольцо, если подшипник сидит очень плотно или есть коррозия. Тогда перед демонтажем место соединения пропитывают проникающей смазкой, например WD-40.

Выдерживают 15–20 минут, после чего пробуют страгивать винтом. Если подшипник не двигается, можно слегка постучать по лапам съемника, чтобы создать вибрацию.

В тяжелых случаях помогает резкий удар кувалдой через выколотку, но это рискованно — можно разрушить сепаратор.

Для монтажа крупных подшипников (диаметром более 200 мм) применяют гидравлическую запрессовку. В вале или втулке делают канавки, через которые масло под давлением нагнетается в зону контакта.

Масляная пленка разъединяет поверхности, и подшипник можно надеть с минимальным усилием. Такой способ используется в тяжелом машиностроении, например при монтаже подшипников на вал гребного винта.

Выбор съемника зависит от доступного пространства. Для глухих отверстий, где лапы не завести, применяют съемники с гидравлическим распорным кольцом, которые вставляются между кольцом и корпусом.

Или используют метод стягивания через шайбы и болты, приваренные временно к кольцу. Последний способ годится только в крайних случаях, так как сварка может повредить подшипник.

Оправки для монтажа должны иметь гладкую рабочую поверхность без заусенцев. Хорошо зарекомендовали себя оправки из текстолита или капрона для небольших подшипников — они не царапают кольца.

Но для серьезных нагрузок лучше бронза или латунь. Стальные оправки с твердым напылением тоже допустимы, если их торец идеально ровный.

При работе с разъемными корпусами, например в редукторах, сначала устанавливают подшипник на вал, а потом монтируют вал в корпус. Здесь оправка нужна только для напрессовки на вал.

Вторую половину корпуса закрывают после того, как наружное кольцо войдет в свое гнездо. При этом нужно следить, чтобы не перекосились уплотнения.

Нормативные документы, например ГОСТ 520-2011 «Подшипники качения. Общие технические условия», регламентируют допуски и посадки, но не описывают инструмент.

Однако в руководствах по эксплуатации оборудования часто указаны моменты затяжки и допускаемые усилия. Слесарь должен знать, что усилие напрессовки не должно превышать расчетное, иначе подшипник деформируется.

Обычно в паспорте редуктора приводятся данные: «запрессовку производить усилием не более 25 кН».

В наборах инструмента для автосервисов есть специальные приспособления для выпрессовки ступичных подшипников. Они представляют собой съемники с упорной плитой и винтом, которые устанавливаются с обратной стороны ступицы.

Съемник вытягивает внутреннее кольцо вместе с подшипником, не повреждая ступицу. Такие наборы включают набор втулок разного диаметра, чтобы подобрать упор под конкретный корпус.

При выпрессовке из корпуса (когда вращается наружное кольцо) используют съемники с раздвижными лапами, которые цепляются за наружное кольцо. Если кольцо сидит в глухом отверстии, без дополнительных отверстий с обратной стороны не обойтись — тогда их сверлят и через них выбивают подшипник.

Один из распространенных дефектов — проворачивание внутреннего кольца на валу. Это свидетельствует о недостаточном натяге или износе.

Снимать такой подшипник легче, так как натяга почти нет, но есть риск, что вал поврежден. После демонтажа вал нужно проверить микрометром.

Категорически нельзя использовать в качестве оправки сам подшипник, ударяя по наружному кольцу при напрессовке на вал. Это приводит к появлению волн на дорожках качения.

Также нельзя прилагать усилие к сепаратору — он ломается. Многие слесари, не имея подходящей трубы, бьют молотком через дощечку, приставленную к внутреннему кольцу.

Такой способ допустим только для маленьких подшипников и при легких ударах.

Существуют универсальные съемники с гидравлическим усилителем. Они позволяют одному человеку развивать усилие до 10 тонн.

Ручной винтовой съемник требует приложения большого крутящего момента, поэтому нужен вороток длиной не менее 0,5 м. Момент затяжки резьбы съемника иногда достигает 200 Н·м.

Для точной установки глубины запрессовки используют монтажные втулки с буртиком. Они ограничивают ход подшипника.

Например, при установке в корпус, имеющий заплечик, подшипник должен войти до упора. Если упора нет, нужна регулировка с помощью мерных колец.

В последнее время популярны индукционные нагреватели для подшипников. Они нагревают кольцо за несколько секунд без масла, не загрязняя деталь.

Температура контролируется автоматически. Это удобно в серийном ремонте.

Но старый метод с масляной ванной все еще надежен, главное — не перегреть масло до воспламенения.

Важно помнить про маркировку подшипников: на торце обычно выбиты обозначения, которые не должны быть повреждены при установке. Съемники с острыми лапами могут оставлять царапины, поэтому под лапы иногда подкладывают мягкую латунную фольгу.

Но если лапы закалены и имеют скругленные концы, они не портят кольцо.

Посадочные места перед монтажом обязательно очищают и смазывают тонким слоем масла или графитовой смазки. Это уменьшает трение при запрессовке и предотвращает задиры.

Особенно это важно для валов из нержавеющей стали, склонной к заеданию.

При работе с прессом контролируют параллельность плит. Перекос вызывает изгибающие нагрузки на кольцо.

Для этого между подшипником и плитой пресса помещают шаровую опору — она самоустанавливается и передает только осевое усилие.

Снятие подшипников с помощью съемника требует фиксации самого съемника. Иногда он соскальзывает, поэтому перед началом усилия проверяют правильность зацепления.

Винт съемника должен упираться в торец вала строго по центру. Если торец вала поврежден, его обрабатывают напильником.

Многие съемники комплектуются сменными захватами для внутренних и наружных колец. Это удобно, когда нужно обслуживать разные узлы.

Но универсальность часто приводит к тому, что захваты неидеально облегают кольцо, и оно может деформироваться. Лучше иметь несколько типоразмеров.

В тяжелых случаях, когда подшипник закипел на валу, его разрезают отрезным кругом, не повреждая вал. Это крайняя мера, но иногда она единственная.

При этом нужно аккуратно прорезать кольцо почти до вала, затем расколоть зубилом. После такой операции вал шлифуют для восстановления размера.

В любом ремонте главное — не торопиться и точно подбирать инструмент по диаметру и усилию. Съемники и оправки, используемые по назначению, продлевают жизнь механизмам и экономят время.