Монтаж и запрессовка втулок

Подготовка корпуса

У корпуса три задачи: держать втулку силой трения, задавать её геометрию (тонкостенная втулка принимает форму отверстия, в которое запрессована) и отводить тепло. Растачивайте корпус по H7 и контролируйте не только диаметр, но и круглость: овальное или конусное отверстие даст такую же овальную или конусную втулку. На входе снимите фаску, чтобы втулка заходила без перекоса: 15–20° на длине около 1 мм для свёртных композитных и биметаллических втулок, 1–2 мм × 45° для точёной бронзы. Удалите заусенцы и очистите отверстие: стружка, зажатая под тонкой стальной основой, проступает на рабочей поверхности бугром.

Для тонкостенных втулок важен и материал корпуса. Алюминий и пластик расширяются сильнее стальной основы композитной втулки, поэтому по мере прогрева узла натяг ослабевает. В таких корпусах берите верхнюю границу диапазона натяга, удлиняйте втулку или предусматривайте механическую фиксацию: фланец, стопорное кольцо или штифт через корпус.

Натяг: сколько и откуда он берётся

Для точёных бронзовых втулок систему посадок задаёт ISO 4379: наружный диаметр выполняется по s6 до Ø120 мм и по r6 свыше, корпус — по H7; получающийся натяг составляет 18–59 мкм при Ø48 и 43–101 мкм при Ø115. Отверстие до запрессовки обрабатывают по E6, чтобы после неё оно сжалось примерно до H8. Отклонения и вытекающие из них натяг и зазор для каждого интервала диаметров приведены в таблице размеров бронзовых втулок; калькулятор посадки с натягом рассчитает их для любого диаметра.

Для свёртных втулок натяг задаёт не квалитет ISO, а каталог: свёртная бронзовая втулка JBM-090 с наружным диаметром Ø12 выполняется с припуском +0,065 / +0,030 мм под корпус 12 H7, композитная втулка с PTFE JBM-10 с наружным диаметром Ø55 — с припуском +0,100 / +0,055 мм. У свёртной втулки есть стык, поэтому она запрессовывается с меньшим усилием, чем цельная гильза с тем же натягом, а смыкает стык уже корпус. Этот натяг заложен намеренно, и уменьшать его ради лёгкой сборки нельзя.

Насколько сжимается отверстие

Тонкостенная втулка ведёт себя как кольцо: почти весь радиальный натяг по наружному диаметру переходит в уменьшение отверстия. Свёртная втулка с натягом 0,05 мм по диаметру сжимается по отверстию примерно на те же 0,05 мм — поэтому в таблицах размеров указан внутренний диаметр после запрессовки, а не свободный. Толстостенная точёная гильза сжимается меньше: часть деформации стенка принимает на себя как напряжение сжатия. При стенке около 10 % от диаметра отверстия рассчитывайте, что на отверстии проявится примерно 70–90 % натяга, и проверьте это на первой детали партии.

Вывод для конструктора: рабочий зазор определяется отверстием после запрессовки, а не свободной втулкой, и одна и та же втулка даст меньший зазор в корпусе у нижней границы H7, чем у верхней. Столбцы зазора в таблицах размеров — это минимум и максимум по всей цепочке допусков. Если требуемое поле зазора уже, закладывайте обработку отверстия после запрессовки (для цельной бронзы) или селективную сборку.

Запрессовка без повреждений

Только пресс, никакого молотка: от ударов втулка перекашивается, у тонкой стенки заминается передняя кромка, а торец бронзовой гильзы расклёпывается в гриб. Работайте на реечном или гидравлическом прессе со ступенчатой оправкой: направляющая часть входит в отверстие втулки с зазором 0,1–0,2 мм, уступ упирается в торец. Направляющая держит втулку перпендикулярно и поддерживает свёртную втулку изнутри, чтобы кромки стыка не подогнулись внутрь. Фланцевую втулку запрессовывайте по плоскости фланца через плоскую плиту поверх оправки, а не по его кромке. Стык свёртной втулки разворачивайте от зоны нагрузки — в идеале под 90° к ней, — а смазочное отверстие или канавку совмещайте с подводящим каналом корпуса.

Прежде чем давать усилие, выставьте втулку с отклонением не более 0,02 мм по всей длине: втулка, пошедшая с перекосом, срезает металл корпуса и садится в разбитое отверстие без полного натяга. Крупные бронзовые втулки вместо запрессовки можно посадить с охлаждением сухим льдом или жидким азотом — так корпус не задирается. Нагрев корпуса допустим для стальных и чугунных корпусов, но не для композитной втулки: слой PTFE нельзя нагревать выше его предельной температуры. Тонкая масляная плёнка на отверстии корпуса облегчает запрессовку бронзы и стали; на рабочую поверхность композитной втулки масло попадать не должно — она работает всухую, если иное не предусмотрено конструкцией.

Контроль отверстия после запрессовки

Отверстие измеряют после запрессовки, прямо в корпусе, в двух сечениях по длине и в двух взаимно перпендикулярных направлениях — нутромером или калибром-пробкой, а не штангенциркулем. Результат сравнивают с размером после запрессовки из таблицы размеров или чертежа. Тугое место у одного торца означает, что корпус был некруглым или втулка зашла с перекосом; отверстие больше табличного — что корпус разбит и втулка обжата не полностью. Для свёртных втулок ISO 3547-2 предусматривает контроль наружного диаметра калибром-кольцом, а отверстия — в контрольном корпусе; замер штангенциркулем в свободном состоянии приёмочным измерением не является.

Затем проверьте вал: твёрдость и шероховатость — по требованиям к материалу втулки (см. руководство по подбору), зазор — относительно отверстия после запрессовки. Проверните вал рукой: до нагружения машины он должен вращаться свободно, без подклинивания.

Развёртывание и совместная расточка после запрессовки

Цельные бронзовые и стальные втулки можно дорабатывать после запрессовки, а для ряда втулок на одном валу это и нужно делать: запрессуйте все втулки, затем разверните или расточите их совместно, в линию, чтобы они были соосны независимо от допусков корпуса. Если так и задумано, заказывайте отверстие с припуском под обработку (обычно 0,1–0,3 мм). Бронзу с графитовыми вставками допускается развернуть с малым съёмом — неглубоко, чтобы не размазать вставки.

Композитные и биметаллические втулки не дорабатываются: слой PTFE или POM тонкий, а слой спечённой бронзы составляет лишь доли миллиметра. Если зазор после запрессовки не тот, менять надо корпус или вал, а не втулку. Свёртные бронзовые втулки допускается слегка калибровать только там, где это разрешено чертежом: прорезая карманы или отверстия, вы лишаете их запаса смазки.

Смазка при сборке

Литая бронза и биметалл: перед первым пуском заполните канавки или карманы и покройте вал той же консистентной смазкой или маслом, что будет применяться в эксплуатации. Свёртная бронза JBM-090: заполните ромбовидные карманы смазкой; JBM-092: совместите сквозные отверстия с подводящим каналом корпуса и прокачайте его. Композит с POM JBM-20: нанесите совместимую консистентную смазку на всю рабочую поверхность, чтобы карманы были заполнены, — это не втулка для работы всухую. Композит с PTFE JBM-10, графитовая бронза и спечённая бронза: собирайте сухими и чистыми; масло на слое PTFE безвредно, но бесполезно, а консистентная смазка в пыльной среде превращается в абразивную пасту.

Внесите посадку в чертёж: корпус H7, поле допуска наружного диаметра втулки или припуск по каталогу, отверстие до и после запрессовки, поле допуска вала и указание, обрабатывается ли отверстие после запрессовки. КП мы готовим под ту посадку, что указана в чертеже.

Ошибки монтажа и как они проявляются

Втулка, которая в работе выползает из корпуса, либо имела недостаточный натяг, либо сидит в корпусе, который расширяется сильнее неё: проверьте отверстие и материал корпуса и добавьте фланец или фиксирующий элемент. Тесное отверстие тонкостенной втулки после запрессовки означает, что корпус был у нижней границы H7 или меньше номинала; исправлять надо корпус, а не браться за развёртку. Раструб или замятые кромки — следствие отсутствующей фаски или оправки без направляющей. Задиры по наружному диаметру — втулка зашла с перекосом или в корпусе был заусенец. Свёртная втулка со стыком в зоне нагрузки даёт полосу износа по стыку и ранний выход из строя — переставьте её. Ранний износ композитной втулки с POM почти всегда означает, что карманы при сборке остались незаполненными.