Эксплуатация и ремонт подшипников скольжения

В подшипниках скольжения средних и крупных машин необходимо ежедневно контролировать температуру нагрева, уровень масла, вибрацию и зазор между вкладышем и цапфой. О температуре подшипника обычно судят по температуре масла, которую замеряют термометром, опущенным в масляную камеру стояка; для большинства подшипников она должна быть не более 80 °С. Масло холоднее вкладыша на 5—10 °С. В машинах с принудительной смазкой температура масла в месте его вытекания из подшипника не должна превышать 65 °С.
Повышенный нагрев подшипников скольжения чаще всего происходит из-за недостаточной подачи или загрязнения масла, использования масла, не подходящего для данных условий работы, малого зазора между шейкой и вкладышем или плохой пригонки вкладыша.
Недостаточная подача смазки может быть вызвана низким уровнем масла в камере, медленным вращением смазочных колец, сильным сгущением масла. Уровень масла контролируется при неподвижном роторе по отметкам максимального и минимального уровней маслоуказателя. Высокий уровень масла может быть причиной замедленного вращения колец и попадания его внутрь машины. При осмотре подшипников с кольцевой смазкой открывают крышку и проверяют подачу смазки. Кольцо должно подавать в прорезь непрерывную струю масла.
Медленное вращение колец обычно происходит при их намагничивании, выработке шейки вала в месте их установки, неправильной форме (некруглость или погнутость), наличии заусенцев, неуравновешенности кольца и повышенной вибрации подшипника.
Для смазки подшипников надо всегда применять масло, рекомендованное заводом-изготовителем машины. Вязкость масла должна быть такой, чтобы создать необходимое давление в смазочном слое. При большей частоте вращения давление создается при меньшей вязкости. В подшипниках машин с частыми пусками и реверсами применяют более вязкое масло, чтобы сократить время работы подшипника в режиме полужидкостного трения. Более вязкое масло выбирают также для сильно нагруженных подшипников и при повышенной температуре окружающей среды, учитывая падение вязкости с ростом температуры. Однако применять более вязкое масло, чем необходимо, не следует, так как это вызывает увеличение потерь на трение и дополнительный нагрев подшипника.
Масло при хорошем состоянии подшипника обычно добавляют не чаще 1 раза в месяц. Более частая доливка свидетельствует об утечке, которая опасна как для машины, так и для бетонного фундамента.

Рис. 1. Осевой разбег ротора в подшипниках скольжения
Масло разрушает изоляцию обмоток и нарушает скользящий контакт, вызывая повышенное искрение щеток. Частой причиной утечки является плохое уплотнение спускной пробки.
Выброс масла внутрь машины может произойти при выработке торцевой поверхности вкладыша маслосбрасывающими кольцевыми буртиками 4  вала. Прижимаясь к торцу и входя в кольцевую выработку, выступ уже не может отбрасывать масло в радиальном направлении. Брызги летят наклонно, попадают на вал и по нему в машину. Выработка происходит при смещении ротора в осевом направлении, в результате чего при работе машины возникает сила, втягивающая ротор в статор. Выступание торцов сердечника и t2 (рис. 1) и зазоры а с обеих сторон должны быть одинаковыми. Их определяют после пробного пуска машины, когда ротор установится в магнитном поле. Осевой зазор а для новых и отремонтированных машин должен быть примерно 0,6 мм на каждые 1000 мм расстояния между подшипниками. Выброс масла может также происходить из-за загрязнения канавок и отверстий для стока.
Загрязнение масла может произойти из-за плохой очистки литой поверхности подшипниковой камеры или в результаты попадания в него пыли через уплотнения. В первом случае поверхность камеры очищают стальной проволочной щеткой, промывают керосином и покрывают маслостойкой эмалью. Во втором случае устанавливают дополнительные уплотнения, наиболее простым из которых является кожаная шайба, охватывающая вал. Поверх кожаной шайбы устанавливают стальную шайбу, которая прижимает ее к торцу подшипника и валу.
Масло при замене выливают в противень, который ставят под спускное отверстие. Подшипник промывают сначала керосином, затем маслом, чтобы удалить остатки керосина.
В гидродинамических подшипниках при выработке увеличивается зазор, подъемная сила масляного слоя при этом уменьшается. Зазор при разъемных вкладышах определяют с помощью свинцовой проволоки диаметром около 1 мм. Два кусочка проволоки с1 и с2 кладут на шейку 4 (рис. 2, а) вала и четыре b3. b4 — на плоскость разъема вкладышей. Установив верхнюю половину вкладыша 5 и крышку 3, равномерно затягивают болты 2, крепящие крышку к стояку 1, сминая проволочки.

Рис. 2. Измерение верхнего зазора между цапфой и вкладышем (а) и между крышкой подшипника и верхним вкладышем (б)
Зазоры (мм) в точке и с2 будут соответственно равны:

где а, с2, b2, b3, b4 — толщина сплющенных проволочек, мм. Разница между 61 и 62 не должна превышать 10%.
Верхние зазоры в подшипниках с разъемными вкладышами и кольцевой смазкой обычно находятся в пределах 0,15—0,25% от диаметра шейки вала (большие значения — для быстроходных машин).
Износ подшипников вызывает увеличение силы магнитного притяжения ротора к статору. При этом растут нагрузки на подшипник, что, в свою очередь, делает износ более интенсивным. Для нормальной работы электрической машины необходимо, чтобы износ не превышал определенной величины.

Зазор по посадочному пояску между верхним вкладышем и крышкой подшипника не должен превышать 0,05 мм. Его определяют, располагая четыре кусочка свинцовой проволоки в плоскости стыка крышки 3 подшипника (рис. 2, б) и стояка 1 вблизи стягивающих болтов 2, два кусочка — на кольцевом пояске верхнего вкладыша 6.

Рис. 3. Индукционный нагреватель для выплавки баббита из вкладышей:
1 — кожух, 2 — крышка, 3 — вкладыш, 4 — катушка, 5 — стальной корпус, 6 — теплоизоляция, 7 — подставка, 8 — форма
Демонтаж подшипников скольжения в отличие от подшипников качения, как правило, производится без каких-либо приспособлений. Подшипники скольжения подлежат  ремонту при значительном износе внутренних рабочих поверхностей вкладышей к торцов, растрескивании, выкрошивании, отслаивании и подплавлении заливки.
Дефекты вкладышей выявляют внешним осмотром и по звуку при простукивании молотком: вкладыш с отслоившимся баббитовым слоем издает дребезжащие и глухие звуки, а вкладыш с хорошо сохранившейся заливкой — чистые и звонкие. Трещины в баббите выявляют погружением вкладыша в керосин на 10—15 мин. После извлечения из ванночки поверхности протирают насухо и покрывают тонким слоем мела, разведенного в воде. Керосин задерживается в трещинах, поэтому они четко вырисовываются на закрашенных мелом поверхностях после их высыхания.
Баббитовый слой в подшипниках восстанавливают перезаливкой вкладыша. Небольшие местные повреждения устраняют наплавкой баббита газовой горелкой или электрическим способом и зачисткой напильником и шабером.
Вкладыши заливают ручным (статическим) способом или на центробежной установке. Центробежный способ дает лучшее сцепление сплава с поверхностью вкладыша, улучшает структуру залитого слоя и сокращает расход баббита на 8—10%.
Таблица 2. Химический состав и основные физические свойства баббитов

Старую заливку выплавляют из вкладышей в закрытых печах, чтобы уменьшить угар баббита, или в нагревательном устройстве (рис. 3), катушка 4 которого питается переменным током. Переменный магнитный поток нагревает стальной корпус 5 установки вихревыми токами. Вкладыш 3 нагревается теплотой, излучаемой стенками корпуса. Расплавленный баббит стекает в форму 8.
Внутреннюю поверхность вкладыша для лучшего сцепления с баббитом лудят погружением вкладыша в ванну с припоем ПОС30.

Рис. 4. Приспособление для центробежной заливки (а) и форма для ручной заливки (б) вкладышей
Перед лужением поверхность очищают до блеска стальными проволочными щетками и протравливают, погружая на 2—3 мин в 10— 15%-ный раствор серной или соляной кислоты.
Перед заливкой разъемные вкладыши стягивают хомутом, который при центробежной заливке должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузку от центробежных сил. В стыках верхнего и нижнего вкладышей устанавливают стальные нелуженые прокладки толщиной 3—5 мм, чтобы оставить припуск на механическую обработку плоскостей стыка.
Подшипники электрических машин обычно заливают баббитами Б16, БН и Б83 (табл. 2). Баббит с большим содержанием олова Б83 предназначен для подшипников с большими удельными давлениями и высокой окружной скоростью. Его применяют для крупных машин, а также машин мощностью выше 100 кВт при частоте вращения более 2900 об мин.
Баббит плавят в металлических тиглях с нагревом газовым пламенем или в электрических печах с индукционным нагревом.
Приспособление для центробежной заливки устанавливают на планшайбе 2 (рис. 4, а), навинченной на шпиндель передней бабки 1 токарного станка. Скрепленные хомутом 5 половинки вкладышей 4 устанавливают на сменных фланцах 3 и 6, позволяющих заливать подшипники разных диаметров. Со стороны задней бабки 9 приспособление поджимается крышкой 7, вращающейся в подшипниках 11. Сплав заливают через воронку 8, трубка которой проходит внутрь вкладыша через отверстие в неподвижном корпусе 10.
Установленный на станке вкладыш перед заливкой подогревают газовой горелкой до 250—260  С. Распределение компонентов сплава по толщине заливки зависит от центробежной силы. Примыкающие к валу слои получаются более насыщенными оловом и сурьмой — элементами с меньшей плотностью. Чтобы получить наиболее благоприятное распределение компонентов в толще заливки, частоту вращения п (об/мин) выбирают в зависимости от радиуса R (см) подшипника и плотности сплава y (г/см3); п=5520/ VyR. Так, например, при радиусе 100 мм частота вращения при заливке должна быть равна 810 об/мин для сплавов Б16, БН и 920 об/мин — для Б83.
Залитый баббитом подшипник должен вращаться до полного затвердевания сплава. Чтобы получить более благоприятную структуру баббитового слоя и ускорить его остывание, вкладыш охлаждают струей сжатого воздуха сразу после заливки.
Хорошее сцепление баббита со стенками вкладыша получается в том случае, если заливка произведена не позднее чем через 2—4 мин после лужения. Заливка холодных подшипников приводит к отслаиванию баббита от стенок вкладыша.
Способ ручной заливки применяют в мелких ремонтных мастерских или для крупных вкладышей, не размещающихся на станке для центробежной заливки. Стянутый кожухом 12 (рис. 4, б) и хомутом 14 вкладыш устанавливают в форму 15. Баббит 13 заливается между вкладышем и центральным стержнем формы.
Заливку при том или другом способах производят специальным ковшом с делениями, чтобы отмерить необходимую порцию расплавленного баббита. Струя при заливке должна быть равномерной и непрерывной. Ковш располагают ближе к воронке или заливаемой щели, чтобы избежать разбрызгивания и меньше охладить сплав в процессе заливки. Заливка с перерывами приводит к образованию слоистости и пленок оксидов.
Местные повреждения заливки у вкладышей —  выкрошивание и подплавление небольших участков — устраняют наплавкой баббита. Ремонтируемую поверхность обезжиривают и покрывают тонким слоем флюса, представляющего собой раствор в воде равных частей хлористых алюминия и цинка. Наплавку производят после высыхания флюса прутком баббита соответствующей марки.

Составные вкладыши сначала разрезают по линии разъема тонкой фрезой или ножовкой. Поверхность стыков фрезеруют или строгают, затем пришабривают. Половинки вкладышей стягивают хомутом, устанавливая в стыках с обеих сторон прокладки толщиной, равной верхнему зазору а. Подшипник растачивают до диаметра dvt -dш+2a (где dш  — диаметр цапфы). После удаления прокладок подшипник благодаря этому имеет не только верхний зазор, но и боковые зазоры (по линии разъема), через которые поступает масло в рабочую зону подшипника.
Маслораспределительные продольные канавки шириной 8— 12 и глубиной 1,5—2 мм выбирают вручную или на станке. Они не должны доходить до маслособирательных кольцевых канавок на 4—5 мм, чтобы масло по ним не выходило из рабочей зоны подшипника. В нижней части вкладыша в заливке просверливают отверстие для стока масла из кольцевых канавок.
Внутреннюю поверхность вкладыша пришабривают к цапфе. У разъемных подшипников сначала шабрят нижнюю (несущую) половину, затем верхнюю. Цапфу смазывают тонким слоем краски, прижимают к ней половинку и поворачивают ее 2—3 раза. Выступающие места на рабочей поверхности покрываются пятнами краски, которые снимают шабером. Эту операцию повторяют несколько раз. Окончательную доводку производят по следам сухого трения без краски после монтажа машины, когда вкладыши под тяжестью ротора занимают рабочее положение. Цапфу и вкладыш протирают сухой тряпкой, ротор опускают на подшипник и поворачивают 2—3 раза. В местах соприкосновения образуются тонкие блики- потертости, которые осторожно снимают шабером. Пригонка практически считается удовлетворительной, если на дуге 60—120° получаются две-три точки касания на каждом квадратном сантиметре поверхности.