Zasady montażu oraz demontażu łożysk

W wyniku nieprawidłowego montażu łożysk tocznych znaczna ich część ulega uszkodzeniu. Łożysko toczne jest wyrobem precyzyjnym i wymaga wyjątkowej staranności w trakcie jego montażu.

Przygotowanie do montażu

Przed montażem łożyska należy przygotować warunki do sprawnego i solidnego jego zabudowania. W oparciu o rysunek warsztatowy należy zapoznać się z konstrukcją węzła łożyskowego i kolejnością łączenia poszczególnych części. Należy również ustalić rodzaj i kolejność poszczególnych operacji i w pełni określić wymagane temperatury nagrzewania, siły do naciągania i ściągania łożyska oraz wymaganą ilość smaru. Jeżeli w czasie montażu łożyska tocznego konieczne są specjalne środki, to należy udostępnić monterowi wyczerpującą instrukcję, podając szczegóły montażu: sposób transportu, urządzenia do zabudowania, przyrządy pomiarowe, urządzenia do nagrzewania, rodzaj i ilość środków smarnych.

Każde łożysko ma oznaczenie, które jest z reguły naniesione na powierzchnię czołową pierścienia zewnętrznego i wewnętrznego. Rysunki i specyfikacje maszyn zawierają zwykle informacje, jakie łożyska mają być zabudowane w określonych miejscach maszyny. Często łożyska mogą być zidentyfikowane na podstawie ich głównych wymiarów. Przed zabudowaniem łożyska tocznego należy rzetelnie sprawdzić dokładność wymiarów i kształt części współpracujących. Należy pamiętać o utrzymaniu podanych na rysunku pasowań obu pierścieni łożyska. Konieczne jest również sprawdzenie wymiarów wału i korpusu oraz okrągłości miejsc osadzenia. Poprzez pomiar osadzenia łożyska wykonuje się według wymiarów zaznaczonych na rys. 1.

^{Rys. 1. Pomiar osadzenia łożyska} 

Sprawdzanie walcowości czopów wałów i gniazd dokonywane jest za pomocą mikrometru, poprzez pomiar średnicy w dwóch przekrojach i czterech płaszczyznach. Należy uwzględnić dane zamieszczone na rysunku zestawieniowym. Pomierzone wartości należy zanotować dla przyszłego porównania.

W przypadku powierzchni stożkowych osadzenia, pierścień wewnętrzny łożyska musi być dobrze osadzony na wale. Zbieżność wału powinna dokładnie odpowiadać zbieżności otworu pierścienia wewnętrznego łożyska. Najprostszym przyrządem pomiarowym dla małych stożkowych wejść osadzenia jest sprawdzian pierścieniowy stożkowy (rys. 2).

^{Rys. 2. Sprawdzian pierścieniowy stożka} 

Łożyska toczne są w oryginalnych opakowaniach zakonserwowane olejem chroniącym przed korozją. Przy montażu łożysk olej ten nie musi być wymywany. W trakcie eksploatacji łączy się on ze smarem stałym, a przy smarowaniu olejem obiegowym gwarantuje przez krótki czas wystarczające smarowanie do czasu dopłynięcia oleju przy rozruchu.

Zachowanie czystości w czasie montażu

Przed montażem łożyska należy wytrzeć olej chroniący przed korozją z powierzchni osadzenia i przylegania. Łożyska zabrudzone i używane należy przed zabudowaniem wymyć w nafcie i natychmiast zabezpieczyć olejem lub smarem przed korozją. Łożyska toczne nie mogą być dodatkowo obrabiane, nie mogą być wykonywane żadne otwory smarownicze, rowki, oszlifowania, ponieważ może to wywołać naprężenia w elementach łożyska. Wióry lub pył szlifierski mogą dostać się do łożyska. Łożyska toczne należy zawsze chronić przed brudem i wilgocią, ponieważ nawet najmniejsze cząstki, które dostaną się do łożyska, mogą uszkodzić elementy łożyska. Możliwe miejsca zabrudzenia łożysk muszą być wolne od kurzu oraz suche. Należy zwracać uwagę na czystość wału i korpusu. Części odlewane muszą być wolne od piasku formierskiego. Wewnętrzne powierzchnie korpusów powinny być po oczyszczeniu pokryte powłoką malarską, która zapobiegnie odrywaniu się najmniejszych cząstek w czasie pracy maszyny. Z miejsca osadzenia łożysk na wale i w korpusie należy dokładnie usunąć resztki pokryć antykorozyjnych i lakierniczych. Przy częściach obrabianych skrawaniem należy usunąć zadziory i wszystkie ostre krawędzie stępić.

Narzędzia do montażu łożysk tocznych

Wyposażenie dobrze wyszkolonego personelu obsługi technicznej w odpowiedni sprzęt pomocniczy do montażu łożysk daje gwarancję zapobieżenia uszkodzeniom łożysk w trakcie montażu. Właściwy sprzęt pomocniczy do montażu zmniejsza nakład pracy, czyni ją bezpieczną i przyspiesza montaż łożyska. Prawidłowe skompletowanie narzędzi do montażu łożysk tocznych ma decydujący wpływ na ich prawidłowe zabudowanie. Przygotowanie narzędzi powinno zapewnić prawidłowe przenoszenie się sił związanych z montażem. Powinny być one wykonane z materiałów miękkich, takich jak mosiądz, miękka stal lub specjalne tworzywa sztuczne. Tuleje używane do montażu łożysk powinny mieć gładkie i prostopadłe do ich osi powierzchnie czołowe. W trakcie montażu łożysk na czopach wałów stożkowych należy używać kluczy hakowych. Trzeba pamiętać, że im bardziej dokręcamy nakrętkę, tym znaczniej redukujemy luz promieniowy.

Montaż łożysk tocznych

Niezawodna praca łożysk jest uwarunkowana prawidłowym przeprowadzeniem montażu, który wymaga zachowania następujących zasad:

• przyłożenia siły wciskającej do pierścienia osadzonego (niedopuszczalne jest wywieranie nacisku na jeden pierścień w celu wciśnięcia drugiego),

• unikania bezpośrednich uderzeń narzędzia w pierścienie, koszyk lub części toczne łożyska,

• osadzania w pierwszej kolejności pierścienia ciaśniej pasowanego,

• powierzchnie osadzeń powinny być pozbawione zadziorów, skaleczeń i brudu oraz posmarowane olejem maszynowym,

• zachowania bezwzględnej czystości miejsca montażu oraz jego zabezpieczenia przed wszelkim kurzem oraz pyłem lub odpryskami metalu pochodzącymi z narzędzi służących do montażu,

• sprawdzenia wymiarów i kształtu miejsc osadzeń.

Odstępstwo od pierwszego z wymienionych warunków prowadzi do powstania fałszywych odcisków Brinella, które są przyczyną drgań i szybkiego zużycia łożyska. Odciski Brinella powstają na skutek nieprawidłowego montażu wykonanego tak, że siła wciskająca obciąża części toczne. Na skutek nacisków powstają na bieżniach odciski części tocznych podobne do odcisków otrzymanych przy pomiarze twardości. Stąd ich nazwa – fałszywe odciski Brinella. W razie konieczności jednoczesnego osadzania pierścieni należy zastosować przyrząd przenoszący siłę wciskającą jednocześnie na obydwa pierścienie przy zachowaniu luzu w łożysku (rys. 3).

^{Rys. 3. Jednoczesny montaż obu pierścieni} 

Montaż łożysk małych rozmiarów może być przeprowadzany za pomocą lekkich uderzeń młotka, wywieranych za pośrednictwem pobijaka z miękkiego metalu lub rury, na osadzany pierścień łożyska (rys. 4).

^{Rys. 4. Montaż łożysk małych rozmiarów} 

Jednocześnie uderzenia powinny być równomiernie rozłożone wokół pierścienia dla zapobieżenia przekoszeniu i zakleszczeniu łożyska. Większą liczbę łożysk małych rozmiarów korzystnie jest osadzać za pomocą prasy. W celu ułatwienia osadzania luźno pasowanego zewnętrznego pierścienia łożyska wahliwego należy ustalić jego położenie płytką stykającą się z obu pierścieniami (rys. 5).

^{Rys. 5. Montaż łożyska wahliwego} 

Osadzanie łożysk większych rozmiarów przeprowadza się na ogół za pomocą prasy hydraulicznej (rys. 6), nakrętek nakręcanych na wał lub śrubami wkręcanymi w czoło wału przez podkładkę.

^{Rys. 6. Montaż łożyska za pomocą prasy} 

Montaż łożysk małych i średnich rozmiarów znacznie ułatwia podgrzanie łożyska do temperatury około 80–120°C lub zamrożenie wału w ciekłym azocie. Jednak temperatura 120°C nie może być nigdy przekroczona, gdyż powoduje to zmiany strukturalne materiału łożyska. Łożyska z własnym zapasem smaru ZZ i 2RS mogą być podgrzewane do temperatury, która nie powoduje utraty właściwości zawartego w nich środka smarującego. Temperatura ta jest niższa od 80°C lub równa tej wartości, a jednocześnie niewskazane jest podgrzewanie tych łożysk w oleju. Podgrzanie łożyska może być przeprowadzone w kąpieli olejowej, komorze grzewczej lub na specjalnych płytach grzejnych utrzymujących stałą temperaturę (rys. 7). W tym ostatnim przypadku dla zapewnienia równomiernego podgrzania należy zmieniać położenie łożyska, kładąc je jedną, a następnie drugą stroną na płyty.

^{Rys. 7. Podgrzewanie łożyska przed montażem} 

Łożyska dużych rozmiarów osadza się zazwyczaj na czopie walcowym lub stożkowym za pomocą zwykłych lub hydraulicznych nakrętek z praską, często z jednoczesnym wtłaczaniem oleju smarującego między powierzchnie osadzenia i pierścienia przez specjalne otwory rozprowadzające wykonane w wale (rys. 8a). Film wtłaczanego oleju między osadzeniem a pierścieniem stwarza warunki tarcia płynnego, co zmniejsza znacznie siłę wtłaczania. Po osiągnięciu właściwego położenia łożyska na czopie zarówno walcowym, jak i stożkowym, należy najpierw odciąć ciśnienie wtłaczanego oleju smarującego, a następnie dopiero po pewnym czasie usunąć siłę wtłaczającą, gdy pierścień łożyska zaciśnie się na osadzeniu. Wykorzystując te same metody osadza się łożyska na tulejach stożkowych (rys. 8b, 9a, 9b).

^{Rys. 8. Montaż łożysk dużych rozmiarów z jednoczesnym wtłaczaniem oleju} 

^{Rys. 9. Montaż łożysk dużych rozmiarów za pomocą nakrętek hydraulicznych} 

W tabeli 1 przedstawiono cztery metody montażu przy użyciu narzędzi dla różnych osadzeń łożysk.

^{Tab. 1. Metody montażu dla różnych osadzeń łożysk} Podstawowe zasady demontażu łożysk tocznych

Podobnymi sposobami jak montaż przeprowadza się demontaż dużych łożysk osadzanych na czopach walcowych i stożkowych oraz na tulejach stożkowych (rys. 10–12), przy czym w przypadku istnienia otworów do wtłaczania środka smarującego wprowadza się nimi mieszaninę oleju smarującego ze środkami rozpuszczającymi rdzę. Łożyska osadzone na czopach stożkowych lub tulejach ściągane tą metodą należy zabezpieczyć przed zsunięciem się z wału (rys. 12), ponieważ z chwilą powstania tarcia płynnego łożysko zsuwa się z czopa ze znaczną siłą.

^{Rys. 10. Demontaż łożysk przez wyciągnięcie tulei stożkowej} 

^{Rys. 11. Demontaż łożysk przez wtłaczanie smaru z cieczą rozpuszczającą rdzę} 

^{Rys. 12. Demontaż łożysk przez wypychanie tulei stożkowej nakrętką hydrauliczną} 

Łożyska mniejszych rozmiarów demontuje się z powierzchni osadzenia za pomocą ściągaczy śrubowych (rys. 13), prasy lub lekkimi uderzeniami młotka w pobijak przyłożony do zdejmowanego pierścienia.

^{Rys. 13. Demontaż łożyska za pomocą ściągacza} 

Jeżeli po demontażu łożysko ma być powtórnie użyte, co może być wskazane tylko w odniesieniu do dużych i kosztownych łożysk, należy w trakcie tej operacji zachować te same zasady postępowania jak przy montażu. Zdejmowanie łożyska jest znacznie ułatwione, jeżeli konstruktor przewidział wycięcia w wale (rys. 13) lub inną formę dostępu do czoła ściąganego pierścienia. Pierścienie rozłącznych łożysk walcowych mogą być zdejmowane przez podgrzanie specjalnymi pierścieniami o dużej pojemności cieplnej lub podgrzewaczami indukcyjnymi o podobnej postaci. W tabeli 2 przedstawiono metody demontażu z zastosowaniem różnych narzędzi do demontażu łożysk dla czterech sposobów osadzeń łożyska.

^{Tab. 2. Rodzaje zamocowania łożysk i różne metody demontażu z zastosowaniem narzędzi} 

^{Rys. 14. Ściągacze za pierścień zewnętrzny łożyska} 

^{Rys. 15. Ściągacze do ściągania za pierścień wewnętrzny łożyska} 

^{Rys. 16. Młotek i tuleja dla łożysk o ciasnym pasowaniu} 

^{Rys. 17. Klucze hakowe}

^{Rys. 18. Nagrzewnica indukcyjna}

Autorami artykułu są pracownicy Laboratorium Kontroli Jakości firmy Complex