Ремонт мощных электродвигателей

6. РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Условные обозначения и типы подшипников качения, применяемые в электродвигателях.

В электродвигателях с подшипниками качения применяется следующая конструктивная схема их крепления: со стороны привода — подвижная опора, со стороны свободного конца вала — фиксированная опора. Подшипники классифицируются по ряду признаков. По направлению воспринимаемой ими нагрузки они делятся на радиальные, радиально-упорные и упорные; по форме тел качения — на шариковые и роликовые с цилиндрической, конической и сферической формой роликов. По количеству тел качения радиальные и радиально-упорные подшипники делятся на однорядные и многорядные. Подшипники, наружные кольца которых имеют возможность - перекашиваться относительно внутренних, называют самоустанавливающимися. Подшипники со съемным наружным или внутренним кольцом называются разборными. Радиально-упорные и упорные подшипники, у которых зазор между телами качения и дорожками устанавливается при сборке, называются регулируемыми.

Обозначение подшипников включает в себя основное и дополнительное. Расшифровка основного обозначения подшипника следующая (принятая далее нумерация цифр справа налево). Первая и вторая цифры определяют внутренний диаметр подшипника: число из первых двух цифр (с 04 по 99), умноженное на 5, дает внутренний диаметр. Третья цифра определяет серию подшипника по наружному диаметру: 8,9 — сверхлегкая; 1,7 — особо легкая; 2 — легкая; 5 — легкая широкая; 3 — средняя; 6 — средняя широкая; 4 — тяжелая. Четвертая цифра определяет тип подшипника: 0 — радиальный шариковый; 1 — радиальный шариковый сферический двухрядный; 2 — радиальный роли­ковый с короткими цилиндрическими роликами; 3 — ради­альный роликовый сферический двухрядный; 4 — радиаль­ный с длинными цилиндрическими роликами или иглами; 5 — радиальный с витыми роликами; 6 — радиально-упорный шариковый одно- или многорядный; 7 — радиально-упорный с коническими роликами одно-, двух- или четырехрядный; 8 — упорный шариковый одинарный или двойной; 9 — упорный и упорно-радиальный роликовый одинарный или двойной. Пятая и шестая цифры определяют конструктивные особенности подшипников; значение цифр неодинаково для подшипников различных типов. Седьмая цифра характеризует серию подшипников по ширине и высоте: 0,7 — узкая; 1 — нормальная; 2 — широкая; 3 — 6 — особо широкая.

Дополнительные обозначения расположены справа и слева от основного. Обозначения, расположенные справа, характеризуют материал колец и сепараторов и их конструктивные особенности; специальные требования к температуре отпуска колец; сорт пластичной смазки, которой заполняют подшипники закрытого типа; пониженный уровень вибрации и ее порядок. Они расшифровываются так: Б — сепаратор из безоловянистой бронзы; Л — сепаратор из латуни; Е — сепаратор из текстолита или пластмассы; К — сепаратор железный штампованный. Конструктивные исполнения подшипника: Ш — специальные требования по вибрации; С — подшипник закрытого типа, заполненный смазкой; Т — температура отпуска колец. Цифры после букв обозначают модификацию. Дополнительные обозначения, расположенные перед основным, расшифровывают следующим образом. Первая цифра (нумерация справа налево) определяет класс точности подшипника: 0 — нормальный; 6 — высокий; 5 — прецизионный; 4 — сверхпрецизионный; 2 — точный и сверхточный. Вторая цифра определяет дополнительный ряд радиального зазора для радиальных подшипников различных типов. Третий знак — буква М — характеризует регламентированный момент трения. Четвертая и пятая цифры характеризуют норму момента трения. Примеры расшифровки обозначений наиболее употребительных типов подшипников: 326— шарикоподшипник радиальный однорядный средней серии внутренним диаметром 130 мм;

Рис. 30. Основные типы подшипников, установленные на электродвигателях: а - шарикоподшипник радиальный однорядный типа 0000; б - роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами типов 2000 и 32000; в -шарикоподшипники   радиально-упорные  типов  46000  и  66000; г -роликоподшипники радиальные двухрядные сферические типов 3000 и 13000

2328 — роликоподшипник радиальный однорядный с короткими цилиндрическими роликами средней серии внутренним диаметром 140 мм, наружное кольцо без буртов;

32328 — то же внутреннее кольцо без буртов;

46330 — шарикоподшипник радиально-упорный однорядный средней серии с углом контакта 26° внутренним диаметром 150 мм;

66330 — то же с углом контакта 36°;

3530 — роликовый подшипник радиальный сферический двухрядный легкой широкой серии с асимметричными роликами внутренним диаметром 150 мм;

13530 — тот же  подшипник  на  закрепительной  втулке;

76 — 317ЕШ1 — шарикоподшипник радиальный однорядный средней серии внутренним диаметром 85 мм с текстолитовым сепаратором и регламентированным уровнем вибрации высокого класса точности и дополнительным рядом радиального зазора.

Рассмотрим основные характеристики подшипников качения, установленных на электродвигателях (рис.30).

Шарикоподшипники радиальные однорядные могут воспринимать кроме радиальной осевую нагрузку, равную 70% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Допустимый перекос наружных колец относительно внутренних равен 10'. Сепараторы подшипников — штампованные с центрированием на телах качения.

Роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами воспринимают только радиальные нагрузки, имеют значительно большую радиальную грузоподъемность по сравнению с радиальными однорядными шарикоподшипниками этих же размеров, но незначительно уступают им по скоростным характеристикам. Роликоподшипники чувствительны к перекосам наружных колец в связи   с   появлением   концентрации   напряжений   у   краев ролика. Для уменьшения этих напряжений у некоторых подшипников применяют выпуклые ролики и сферические дорожки качения. В этом случае в дополнительном условном обозначении, следующим за основным, стоит буква М. Применяют также роликоподшипники разъемной конструкции типов 2000 и 32000, допускающие в процессе ремонта и эксплуатации двустороннее осевое смещение внутреннего кольца относительно наружного. У подшипников 2000 съемным является наружное кольцо, а у подшипников 32000— внутреннее. Сепараторы у роликовых подшипников штампованные или массивные.

Роликоподшипники радиальные двухрядные сферические кроме радиальной могут одновременно воспринимать и осевую нагрузку, не превышающую 25% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Подшипники имеют два ряда бочкообразных несимметричных роликов с массивными бронзовыми или латунными сепараторами. Дорожка качения на наружном кольце — сферической формы. Эти подшипники допускают перекос наружного кольца относительно внутреннего на 3°.

Шарикоподшипники радиальноупорные воспринимают радиальные и осевые нагрузки. Осевая нагрузка определяется углом контакта, равным углу между плоскостью центров шариков и прямой, проходящей через центр шарика в точку его касания с дорожкой качения. С увеличением угла контакта осевая грузоподъемность возрастает за счет уменьшения радиальной. Эти подшипники более чувствительны к перекосам по сравнению с шариковыми радиальными однорядными.

Ремонт подшипниковых узлов с подшипниками качения. Подшипники для электродвигателей с частотой вращения от 500 до 1500 об/мин выбираются из расчета их долговечности не менее 10 000 ч. При правильном монтаже, ремонте и эксплуатации длительность работы подшипников может быть и больше. Но встречаются случаи преждевременного выхода их из строя из-за неправильной эксплуатации, некачественного монтажа или ремонта подшипниковых узлов.

Для осмотра подшипников снимают наружную и внутреннюю крышки и корпус капсулы. Потемнение и пересыхание смазки свидетельствуют о необходимости более частой ее замены. Заводы-изготовители указывают в сопроводительных документах электродвигателя тип смазки и периодичность ее замены. Этот срок можно скорректировать с учетом условий работы электродвигателей, требований надежности и др.

До осмотра и замера зазоров подшипник промывают обезвоженным керосином. После полного удаления остатков смазки подшипник вытирают чистой салфеткой и осматривают, обращая внимание на состояние беговых дорожек колец и тел качения, отсутствие трещин, отколотых буртов, коррозии. Проверяется также состояние сепараторов: качество клепки, отсутствие трещин и деформаций. Наружное кольцо подшипника должно свободно вращаться от руки — без заеданий, ненормального шума и торможения. На дорожках качения не должно быть лунок, матовой поверхности, шелушения, раковин, 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 вышеназванных дефектов подшипник подлежит замене. При осмотре проверяют правильность установки стопорного кольца, плотность посадки внутреннего кольца на вал, а наружного — в корпус капсулы. После осмотра подшипника замеряют радиальный зазор и проверяют осевую игру подшипников. Радиальный зазор подшипников проверяют при нагрузке 147 Н (15 кгс). Замеренный зазор сравнивают с допустимым по табл. 6.

Таблица  6

Рис. 31.   Винтовой съемник для демонтажа    подшипников   качения: 1 — диск; 2 — тяга; 3 — подшипник; 4 —вал; 5 — плита; 6 — винт

Осевую игру подшипника проверяют перемещением наружного кольца в осевом направлении. Если зазоры в подшипниках соответствуют допустимым, то подшипник пригоден к дальнейшей эксплуатации. Если зазоры или осевая игра превышают допустимые, подшипник заменяют. Для снятия подшипника используют съемник (рис. 31). После снятия подшипника осматривают и замеряют диаметр посадочного места вала. Недостаточный натяг восстанавливают   электродуговой   наплавкой,   электроискровым   методом или установкой втулки. Для установки промежуточной втулки вал в месте посадки протачивают до диаметра, обеспечивающего толщину стенки втулки 4 — 5 мм. Натяг втулки на вал должен составлять 0,25 — 0,3% диаметра вала. Втулку устанавливают, предварительно нагрев ее до температуры 350 — 450°С, после чего протачивают ее до необходимого размера. В связи со значительным снижением прочности вала указанный метод можно использовать только для восстановления посадочных поверхностей, расположенных со стороны свободного конца вала.

Рис. 32.   Вибратор    установки    для электроискровой     обработки «Элитрон-20»: 1 — токопровод; 2 — пружина; 3 — сердечник; 4 — катушка; 5 — корпус; 6 — якорь; 7 — винт; 8 — электрододержатель

Прослабленное посадочное место наружного кольца под­шипника с корпусом капсулы восстанавливают по приведенной технологии путем установки втулки. Чаще всего натяги на валу восстанавливают дуговой наплавкой путем нанесения перекрывающих друг друга сварочных швов, которые за счет дополнительного слоя металла увеличивают диаметр посадочного места. После наплавки производят механическую обработку ремонтируемого участка вала. При наплавке вала могут возникнуть местные напряжения и его деформация. Поэтому работа должна выполняться высококвалифицированным электросварщиком, имеющим опыт выполнения аналогичных работ.

Более прогрессивным является метод электроискрового восстановления посадочных мест, который повышает надежность и долговечность подшипниковых узлов. В ПРП Ростовэнерго посадочные места восстанавливают с помощью установки «Элитрон-20» (рис. 32).

Принцип электроискрового восстановления и легирования металлических поверхностей основан на явлениях, сопровождающих мгновенное освобождение электрической энергии. Этот процесс характеризуется искрой с высокой температурой канала и ионизацией межэлектродного пространства. В процессе электроискровой обработки ток проходит короткими импульсами длительностью от 10-3 до 10-5 с. Вследствие этого на обрабатываемых поверхностях протекают химические реакции, изменяющие состав поверхностных слоев и увеличивающие их твердость.

Если после восстановления посадочного места одним из изложенных выше способов производилась механическая обработка, то необходимо проверить индикатором бой заплечиков вала, который при диаметре вала в пределах 50 — 120 мм не должен превышать 25 мкм, а при диаметре вала в пределах 120 — 250 мм — 30 мкм. Заплечики валов, а также галтели обрабатываются с той же чистотой поверхности, что и посадочные места 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 половины допуска на диаметр. Шероховатость посадочных поверхностей и заплечиков должна быть равна 2,5 и определяется обычно на глаз.

У электродвигателей с частотой вращения 1500 об/мин и менее применяется посадка I подшипников на вал и посадка II в капсуле или торцевом щите (табл. 7); при частоте вращения 3000 об/мин применяются посадки с меньшим натягом: посадка III на вал и посадка IV в капсуле или торцевом щите (табл. 8). В отдельных случаях посадка III на вал и посадка IV в торцевом щите применяются при частоте вращения 1500 об/мин и менее.

Таблица 7

В табл. 7 даны предельные отклонения диаметра вала, а в табл. 8 предельные отклонения диаметра отверстия в капсуле. При обнаружении на подшипнике следов незначительной коррозии подшипник полируют сукном или войлоком с пастой ГОИ до полного удаления ржавчины. Пятна коррозии, образовавшиеся на монтажных поверхностях подшипника, удаляют мелкой шлифовальной бумагой, после чего риски полируют пастой ГОИ. Рабочие поверхности подшипника (дорожки качения, шарики, ролики) зачищать шлифовальной бумагой нельзя. Если следы коррозии на рабочих поверхностях глубокие, то подшипник заменяют. Перед установкой на вал подшипник нагревают до температуры 100°С в баке, залитом трансформаторным маслом, подогревая его ацетиленовой горелкой или электроподогревателем. Подшипники нагревают также с помощью специального трансформатора с разъемным магнитопроводом. В качестве вторичной обмотки трансформатора используют кольца подшипника, устанавливая их на сердечнике.

Рис. 33. Проверка осевого биения наружного   кольца   шарикоподшипника

У электродвигателей вертикального исполнения с радиально упорными подшипниками и у электродвигателей, конструкция крепления корпусов подшипников которых не обеспечивает самоустановку наружного кольца, необходимо проверить точность его установки (рис. 33). Для этого с помощью хомута устанавливают на валу индикатор часового   типа   так,    чтобы   его измерительный стержень упирался в торцевую поверхность наружного кольца подшипника. Вместо рабочей устанавливают технологическую крышку. Проворачивая ротор, замеряют осевое биение наружного кольца относительно оси вала. Допустимая величина последнего зависит от габаритов и типа подшипника и должна лежать в пределах 0,03 — 0,08 мм. После проверки и доведения осевого биения наружного кольца подшипника до указанных пределов снимают технологическую крышку и устанавливают рабочую. Затем заполняют смазкой подшипниковый узел (промежутки между шариками, роликами и канавки уплотнений в крышках подшипников). Поскольку предельно допустимая рабочая температура подшипников качения равна 100°С, применяются смазки с допустимой рабочей температурой, не ниже указанной. Смазка должна заполнять не более 2/3 свободного объема капсулы подшипника при частоте вращения 750 об/мин и менее и 1/3 — 1/2 — при частоте вращения от 1000 до 3000 об/мин, т. е. большим частотам должно соответствовать меньшее количество смазки.

Таблица  8