Ремонт электродвигателей ДАЗО - Ремонт подшипников качения

При работе тела качения создают высокие удельные давления на дорожки колец подшипников. Под действием периодически изменяющихся нагрузок на поверхностях контактирования образуются усталостные трещины и поверхность выкрашивается. Увеличиваются потери на трение, что приводит к повышению температуры и вибрации. Этот процесс прогрессирует и в конечном итоге приводит к разрушению подшипника.
Поверхностный слой металла на дорожках качения подшипника, находящийся под действием переменной по величине многократной нагрузки, в состоянии выдержать определенное количество циклов изменения контактных напряжений. При увеличении нагрузки на подшипник количество часов работы до образования усталостных изменений будет уменьшаться. Характерным признаком усталости является выкрашивание металла на рабочих поверхностях деталей, а также раковины или отслаивание металла.
Продолжительность работы подшипника до появления следов усталостных изменений металла называется долговечностью подшипника. При конструировании электродвигателей мощностью выше 100 кВт для частоты 54 вращения 1 500 об/мин и ниже расчетная долговечность принимается 10 000 ч, а при 3 000 об/мин — 5 000 ч. Под расчетной долговечностью подшипников понимается время в часах, в течение которого не менее 90% подшипников должны проработать без появления признаков усталости металла. При правильном монтаже, обслуживании и ремонте подшипники могут проработать и большее количество часов. Однако встречаются случаи выхода из строя подшипников, не отработавших расчетное количество часов. Чаще всего причиной преждевременного выхода являются недостатки в обслуживании, некачественный монтаж или ремонт подшипниковых узлов.
У электродвигателей, аварийный останов которых приводит к останову корпуса котла или снижению нагрузки блока, замену подшипников производят по истечении расчетного срока службы (долговечности) независимо от их состояния. Замена подшипников после истечения расчетного срока службы повысит надежность работы блока.
У остальных электродвигателей замену подшипников производят при обнаружении дефектов или увеличении зазоров, превышающих допустимые.
Для осмотра подшипников снимают наружную и внутреннюю крышки и корпус капсулы. Потемневшая и пересохшая смазка свидетельствует о том, что периодичность замены смазки недостаточна. Для обеспечения нормальной работы подшипников смазка заменяется через 4 000 ч работы электродвигателя, но не реже 1 раза в год, так как смазка с течением времени ухудшает свои свойства. Если при осмотре в смазке обнаружится стружка от сепаратора, то это признак неправильной его работы и подшипник необходимо заменить. Для осмотра подшипник очищают от смазки. Чистка подшипника производится на валу. Нецелесообразно для чистки подшипника снимать его с вала, так как эта операция требует значительных затрат и не дает гарантии снятия подшипника без повреждения. Удаляют смазку из подшипника деревянной лопаткой, после чего подшипник промывают бензином. Для слива бензина и смазки под подшипник устанавливают противень. Для обеспечения качественной промывки подшипник вращают за наружное кольцо или сепаратор. После полного удаления остатков смазки подшипник вытирают чистой салфеткой и осматривают.
При осмотре обращают внимание на отсутствие выкрашивания беговых дорожек колец и тел качения, отсутствие трещин, отколотых буртов, коррозии. Проверяется также состояние сепараторов: качество клепки, отсутствие трещин и деформаций. Легкость «ращения подшипников проверяют вращением от руки наружного кольца. Подшипники должны вращаться легко, свободно, без заеданий, ненормального шума и торможения. При вращении сепаратор не должен задевать или касаться поверхности наружного и внутреннего кольца. На дорожках качения не должно быть лунок, матовой поверхности, следов неравномерного истирания и подплавления. Лунки могут образоваться вследствие высокой вибрации электродвигателя. Матовая поверхность и следы неравномерного истирания свидетельствуют о загрязнении смазки и коррозии. При обнаружении хотя бы одного из вышеописанных дефектов подшипник подлежит замене.
При осмотре проверяют правильность установки стопорного кольца и плотность посадки внутреннего кольца подшипника на вал. Посадку внутреннего кольца подшипника проверяют следующими двумя способами: вручную проверяют возможность перемещения кольца; если перемещение не наблюдается, то плотность посадки проверяют легкими ударами молотка через медную выколотку, поставленную на внутреннее кольцо подшипника.
Плотность посадки наружного кольца подшипника в корпус капсулы проверяют при снятии корпуса. Ослабленный корпус легко снимают с кольца, а приложение больших усилий при снятии свидетельствует о большом натяге. При нормальной посадке снятие корпуса капсулы обеспечивается легкими ударами молотка массой 1 кг через медную выколотку. На посадочной поверхности ослабленного корпуса могут быть следы коррозии.
После осмотра подшипника замеряют радиальный зазор и проверяют осевой люфт подшипников. Радиальный зазор подшипников проверяют при нагрузке 15 иге. Замер зазора производят пластинчатым щупом, пластину которого заводят между телом качения и поверхностью внутреннего кольца в нижней его части.
Замеренный зазор сравнивают с допустимым по табл. 2  для радиальных однорядных шарикоподшипников и то табл. 3 для радиальных однорядных роликоподшипников.

Таблица 2   

Осевой люфт шарикоподшипника проверяют перемещением наружного кольца в осевом направлении. Если зазоры в подшипниках соответствуют допустимым и люфт незначителен, то подшипник пригоден к дальнейшей эксплуатации. Если зазоры превышают допустимые или имеет место большой осевой люфт, то подшипник необходимо заменить.
Снятие непригодного подшипника производят с помощью любого съемника, предназначенного для снятия полумуфт. Для этого снимают стопорное кольцо, тягу съемника устанавливают на наружное кольцо или сепаратор (при съемном наружном кольце) и подшипник снимают. Если подшипник не снимается, то его необходимо нагреть горелкой и снять. Для снятия подшипника, пригодного к дальнейшей эксплуатации, используют специальный съемник (рис. 7) или съемник для полумуфт, приспособленный для снятия подшипников. Чтобы не повредить подшипник при снятии, усилие съемника должно быть приложено к внутреннему кольцу.
После снятия подшипника осматривают посадочное место вала. Посадочное место не должно иметь задиров или блестящей полированной поверхности, что свидетельствует о недостаточности натяга. Посадочный натяг можно восстановить путем установки втулки, наплавки вала или металлизацией.
Для установки промежуточной втулки вал в месте посадки протачивают до диаметра, обеспечивающего толщину стенки 4—5 мм. Натяг втулки на вал должен составлять 0,25—0,3% диаметра вала. Чтобы избежать затруднений при установке втулки, ее необходимо нагреть до температуры 350—450°С После установки втулку протачивают до необходимого размера.

Рис. 7. Винтовой съемник для демонтажа подшипников качения.
1 — диск; 2— тяга; 3— подшипник; 4— вал;  5 — винт; 6 — плита.
Этот метод можно использовать только для восстановления посадочных поверхностей, расположенных со стороны свободного конца вала, так как прочность вала при этом значительно снижается.
Если посадочное место наружного кольца подшипника с корпусом капсулы прослаблено, то его необходимо восстановить по описанной технологии.
Втулка в корпус капсулы устанавливается с натягом, обеспечивающим горячую посадку по 2-му классу точности. Для исключения возможности проворачивания втулки в корпусе последняя стопорится тремя шпильками, равномерно расположенными по окружности касания.
Один из основных методов восстановления натягов, получивших широкое распространение среди ремонтников, является метод наплавки вала электродуговой сваркой с последующей проточкой.

Наплавка производится путем нанесения сварочных швов вдоль вала. Эти швы, перекрывая друг друга, создают слой металла и увеличивают диаметр посадочного места. При наплавке вала изменяется структура поверхности основного металла, могут возникнуть местные напряжения и деформации вала. Поэтому эта работа должна выполняться высококвалифицированным электросварщиком, имеющим опыт выполнения этой работы. Перед наплавкой необходимо проверить плавность перехода мест с разными диаметрами, так как неправильно выполненный переход (отсутствие закругления в месте перехода) способствует концентрации напряжений. При наложении валика сварочного шва этот участок вала нагреваясь, удлиняется и вызывает деформацию изгиба вала. Для предотвращения изгиба вала последовательно наплавляемые швы должны располагаться диаметрально.
После наплавки группы швов они зачищаются от шлака и  производится последующая наплавка до получения толщины наплавленного металла, обеспечивающей его проточку вала до необходимого диаметра. Часть валиков выполняются длиннее, чем посадочное место, и располагаются по окружности равномерно. Эта дополнительная мера позволит уменьшить напряжения в металле и придает плавный характер структурным изменениям. Строгое соблюдение технологии позволяет получить наплавленный вал без резких изменений в структуре металла. После наплавки производят токарную обработку и шлифовку ремонтируемого участка вала.
Восстановить посадочный натяг можно также способом металлизации. По сравнению с электронаплавкой этот способ имеет преимущество, так как не вызывает структурных изменений и внутренних напряжений в металле.
Однако сцепление нанесенного слоя металла с валом и его прочность значительно ниже, чем при электронаплавке. При этом способе на восстанавливаемую поверхность наносится слой металла, распыляемого в расплавленном состоянии с помощью пистолета ЭМ-9.
После механической обработки вала проверяют индикатором бой заплечиков. Согласно ГОСТ 3326-55 бой заплечиков валов при диаметре вала в пределах 50—120 мм должен быть не более 25 мкм; при диаметре вала в пределах 120—250 мм — не более 30 мкм. Заплечики валов, а также галтели обрабатываются с чистотой поверхности, не уступающей посадочным местам вала. Высота заплечиков выполняется равной половине толщины внутреннего кольца подшипника, а радиус галтели — несколько меньшим, чем радиус фаски подшипника.
Замер посадочного места на валу и в корпусе подшипника производится в нескольких местах. Полученные размеры не должны выходить за пределы поля допуска, указанного на чертеже. Овальность и конусность посадочной поверхности не должны превышать ½  допуска на диаметр. Шероховатость посадочных поверхностей и заплечиков должна быть не ниже 6-го класса чистоты и определяется обычно на глаз.
Если электродвигатель имеет частоту вращения 1 500 об/мин или ниже, то применяется напряженная посадка Н подшипников на вал и плотная в капсуле или торцевом щите. При частоте вращения 3000 об/мин применяются обеспечивающие меньший натяг посадки: плотная на вал и скольжения в капсуле.
Некоторые электромашиностроительные заводы при изготовлении электродвигателей применяют плотную посадку подшипников на валу и посадку скольжения в торцевом щите при частоте вращения 1500 об/мин и ниже. ГОСТ 3325-55 устанавливает предельные отклонения диаметра вала (табл. 4) и отверстия в капсуле (табл. 5).
Перед установкой подшипника проверяют посадочную поверхность на отсутствие забоин и при обнаружении последних запиливают их и прошлифовывают шкуркой.
Заводы-изготовители «оставляют подшипники, покрытые антикоррозионной смазкой и завернутые во влагонепроницаемую бумагу. Смазка и упаковка при соблюдении правил хранения гарантируют сохранность подшипников от коррозии не менее 1 года. Полученные со склада подшипники перед установкой промывают в бензине, проверяют легкость вращения, величину радиального зазора и отсутствие дефектов.
Подшипники имеют маркировку на торцевых частях колец — условное обозначение типа подшипника по ГОСТ и товарный знак завода-изготовителя. На разъемных подшипниках, например на роликоподшипниках, для обеспечения правильной сборки на внутреннем и наружном кольцах имеются специальные буквы и цифры. Буквы указывают, какой стороной должны устанавливаться кольца при сборке, а цифры — заводской номер комплекта.
Обнаруженные на подшипнике следы незначительной коррозии полируются сукном или войлоком с пастой ГОИ до полного удаления ржавчины. Пятна коррозии, образовавшиеся на монтажных поверхностях подшипника, удаляются мелкой шкуркой, после чего риски полируются пастой ГОИ. Рабочие поверхности подшипника (дорожки качения по кольцам, шарики и ролики) зачищать шкуркой нельзя. Если следы коррозии на рабочих поверхностях глубокие, то подшипник устанавливать нельзя.

Таблица 5

Таблица 6

Для установки на вал подшипник нагревается до температуры 100° С в баке, залитом трансформаторным маслом. Подогрев осуществляется ацетиленовой горелкой или электроподогревателем, смонтированным в нижней части бака. Подшипник укладывается на решетку, которая установлена на 50—60 мм выше дна бака. Такое расположение подшипника предохраняет его от перегрева и загрязнения. Бак сверху закрывается крышкой с целью предотвращения воспламенения паров масла.
Нагретый в баке подшипник устанавливают на вал. Если подшипник не встал свободно на посадочное место, то его необходимо продвинуть ударами молотка по внутреннему кольцу подшипника через выколотку или трубу из мягкого металла и зафиксировать от смещения стопорным кольцом. Внутренние кольца подшипников должны прилегать к заплечикам вала плотно без зазоров. После остывания подшипник заполняют смазкой и производят сборку подшипникового узла. Не следует подшипник на длительное время оставлять открытым, так как в него может попасть пыль, что потребует промывки его бензином.
Согласно ГОСТ 183-66 предельно допустимая температура подшипников качения электродвигателей равна 100° С. Поэтому для нормальной эксплуатации подшипников необходимо использовать смазку, у которой допустимая рабочая температура не ниже 100°С.
Наибольшее распространение для смазки подшипников качения крупных электродвигателей получила универсальная тугоплавкая водостойкая смазка марки УТВ (1-13). Заводы — изготовители электродвигателей ДАЗО рекомендуют использовать смазку ЦИАТИМ 201, также обладающую водостойкостью (табл. 10). В последнее время находят применение новые марки смазок, описанные в эксплуатационном циркуляре № Э-4/70. Ом а эк а должна заполнять не более 2/3 свободного объема капсулы подшипника при частоте вращения 750 об/мин и ниже, 1/3— 1/2 — при частоте вращения от 1 000 до 3000 об/мин. Большим скоростям должно соответствовать меньшее количество смазки. Нельзя смешивать смазки разных марок, так как при этом они могут терять свои свойства. Смазкой заполняются промежутки между шариками, роликами и канавки уплотнений в крышках подшипников.