Соединение колец подшипников качения с валами (осями) и отверстиями корпусов производятся в соответствии с ГОСТ 3325. Основные отклонения и поля допусков валов и отверстий корпусов для посадочных мест, предназначенных для монтажа подшипников качения, представлены на рис. 4.10. Посадка наружного кольца в отверстие корпуса осуществляется по системе вала, причем отклонение наружного кольца подшипника обозначено буквой l, а поле допуска отверстия в корпусе выбирается из рис. 4.10, а. Внутреннего кольца подшипника имеет отклонение отрицательное, что позволяет использовать для вала стандартные поля допусков (см. рис. 4.10, б).
Выбор полей допусков для посадок зависит от типа, размера, класса точности подшипника, от величины, направления и действия нагрузки (радиальная или осевая) и других условий эксплуатации: интенсивности радиальной нагрузки, режима работы (допустимая перегрузка), жесткости вала и корпуса, вида нагружения [9,13].
Различают три вида нагружения колец подшипника: циркуляционное, местное и колебательное. Вид нагружения кольца подшипника зависит от того, вращается кольцо или неподвижно, а также как воспринимается радиальная нагрузка [4, 12,14].
Вращающееся кольцо испытывает циркуляционный вид нагружения (нагрузку воспринимает кольцо всей окружностью дорожки качения и передает ее посадочной поверхности вала или корпуса), что требует обеспечения неподвижного соединения с сопрягаемой деталью.
Местнонагруженное кольцо воспринимает результирующую радиальной нагрузки ограниченным участком окружности дорожки качения кольца и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса (это наблюдается на не вращающемся кольце). Посадка его обычно производится с гарантированным зазором, чтобы исключить интенсивный местный износ дорожки качения кольца подшипника и заклинивание тел качения.
Колебательный вид нагружения встречается реже. В этом случае оба кольца устанавливаются по переходным посадкам (js; Js), обеспечивающим проворачивание колец. При колебательном нагружении на подшипник действуют две радиальные нагрузки: постоянная по величине и вращающаяся вокруг оси. Их равнодействующая не совершает полного оборота, а колеблется на ограниченном участке окружности дорожки качения кольца, например, подшипники дробильных машин, насосов, транспортеров и т.д.
Величина минимального натяга для циркуляционно-нагруженного кольца зависит от интенсивности радиальной нагрузки, определяемой по формуле [4,14]:
,
где Р – интенсивность радиальной нагрузки, H /мм; кH/м;
R – радиальная реакция опоры в подшипнике, Н; (кН);
В – (r и r 1) – ширина подшипника, мм;
r и r 1 – радиусы закругления на торцах кольца подшипника, мм;
К 1 – динамический коэффициент посадки, зависящий от допустимой перегрузки (принимать К 1 = 1 при перегрузке до 150%, когда толчки и вибрации умеренные; К 1 = 1,8 при перегрузке до 300%, когда удары и вибрация сильные);
К 2 – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при пониженной жесткости вала или корпуса (полый вал или тонкостенный корпус); для жесткой конструкции К 2 = 1 (табл. 4.10);
К 3 – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в двухрядных роликоподшипниках и сдвоенных шарикоподшипниках при наличии осевой нагрузки на опору определяется (табл.4.11) или по таблицам справочников [4,12,13]. Для однорядных подшипников К 3 = 1.
Выбор посадки кольца при циркуляционном виде нагружения производить по табл. 4.12, а для местнонагруженного кольца - по табл. 4.13.
Таблица 4.9
Предельные отклонения внутреннего и наружного колец подшипника
по ГОСТ 520
| Номинальный диаметр кольца | Радиальные и радиально – упорные подшипники | Роликовые конические подшипники | ||||||
| Классы точности подшипника | ||||||||
| N | 6 X | |||||||
| Внутреннего d, мм | Нижнее отклонение | |||||||
| Ld = D dmp, мкм (L0; L6; L5; L4; LN; L6X) | ||||||||
| Свыше.10 до 18 | -8 | -7 | -5 | -4 | -12 | -12 | -7 | -5 |
| ″ 18 до 30 | -10 | -8 | -6 | -5 | -12 | -12 | -8 | -6 |
| ″ 30 до 50 | -12 | -10 | -8 | -6 | -12 | -12 | -10 | -8 |
| ″ 50 до 80 | -15 | -12 | -9 | -7 | -15 | -15 | -12 | -9 |
| ″ 80 до 120 | -20 | -15 | -10 | -8 | -20 | -20 | -15 | -10 |
| ″ 120 до 180 | -25 | -18 | -13 | -10 | -25 | -25 | -18 | -13 |
| ″ 180 до 250 | -30 | -22 | -15 | -12 | -30 | -30 | -22 | -15 |
| Наружного D, мм | Нижнее отклонение | |||||||
| lD =D Dmp, мкм (l0; l6; l5; l4; lN; l6X) | ||||||||
| Свыше 18 до 30 | -9 | -8 | -6 | -5 | -12 | -12 | -8 | -6 |
| ″ 30 до 50 | -11 | -9 | -7 | -6 | -14 | -14 | -9 | -7 |
| ″ 50 до 80 | -13 | -11 | -9 | -7 | -16 | -16 | -11 | -9 |
| ″ 80 до 120 | -15 | -13 | -10 | -8 | -18 | -18 | -13 | -10 |
| ″ 120 до 150 | -18 | -15 | -11 | -9 | -20 | -20 | -15 | -11 |
| ″ 150 до 180 | -25 | -18 | -13 | -10 | -25 | -25 | -18 | -13 |
| ″ 180 до 250 | -30 | -20 | -15 | -11 | -30 | -30 | -20 | -15 |
| ″ 250 до 315 | -35 | -25 | -18 | -13 | -35 | -35 | -25 | -18 |
| ″ 315 до 400 | -40 | -28 | -20 | -15 | -40 | -40 | -28 | -20 |
Примечание: Для всех подшипников всех классов точности верхнее отклонение
для внутреннего и наружного колец равно нулю.
E 8; G 6; G 7; H 4… H 9; Js 4… Js 7; J 6,7; K 5… K 7, M 5… M 7; N 6,
а)
e 8; f 6… f 9; g 5; g 6; h 3… h 10; js 3… js 6; j 5… j 6; k 4… k 6; m 4… m 6; n 4… n 6;
p 5; p 6; r 6; r 7
б)
Рис. 4.10. Основные отклонения и поля допусков присоединительных размеров подшипников качения и посадочных мест их монтажа: а - отверстия корпусов; б - валов; I- для обеспечения посадок с зазором; II- для обеспечения посадок с натягом; III- для обеспечения посадок с натягом в тонкостенных корпусах или на полых валах; lD – поле допуска наружного кольца (l0; l6; l5; l4; l2; lT); Ld - поле допуска внутреннего кольца (L0; L6; L5; L4; L2; LT)
Таблица 4.10
Значения коэффициента К 2
| d отв/ d или D / D кор | D/d £ 1,5 | D/d = 1, 5…2 | D/d> 2 | Для корпуса |
| Свыше 0 до 0,4 | ||||
| “ 0,4 “ 0,7 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,1 |
| “ 0,7 “ 0,8 | 1,5 | 1,7 | 1,4 | |
| “ 0,8 | 2,3 | 1,6 |
Примечание: D, d – диаметры колец подшипника; d отв - диаметр отверстия полого
вала; D кор – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.
Таблица 4.11
Значения коэффициента К 3
| (А / R)ctg b | К 3 |
| До 0,2 | |
| Свыше 0,2 до 0,4 | 1,2 |
| “ 0,4 “ 0,6 | 1,4 |
| “ 0,6 “ 1 | 1,6 |
| “ 1 |
Примечание: А – осевая нагрузка; R – радиальная реакция опоры в подшипнике,
b- угол контакта тел качения.
Таблица 4.12
Выбор посадки для циркуляционно-нагруженного кольца
| Допускаемые интенсивности нагрузок P, Н/мм | ||||
| Номинальный диаметр отвер- стия внутреннего кольца d , мм | Поля допусков для валов | |||
| js6; js5 | k6; k5 | m6; m5 | n6; n5 | |
| Св.18 до 80 до 80 | До 300 | св. 300 до 1400 | св. 1400 до 1600 | св. 1600 до 3000 |
| '' 80 '' 180 | '' 600 | '' 600 '' 2000 | '' 2000 '' 2500 | '' 2500 '' 4000 |
| '' 180 '' 360 | '' 700 | '' 700 '' 3000 | '' 3000 '' 3500 | '' 3500 '' 6000 |
| '' 360 '' 630 | '' 900 | '' 900 '' 3500 | '' 3500 ' ' 4500 | '' 4500 '' 8000 |
| Номинальный диаметр наружного кольца D, мм | Поля допусков для корпусов | |||
| K7; K6 | M7; M6 | N7; N6 | P7 | |
| Св.50 до 180 | до 800 | св. 800 до 1000 | св. 1000 до 1300 | св. 1300 до 2500 |
| '' 180 '' 360 | '' 1000 | '' 1000 '' 1500 | '' 1500 '' 2000 | '' 2000 '' 3300 |
| '' 360 '' 630 | '' 1200 | '' 1200 '' 2000 | '' 2000 '' 2600 | '' 2600 '' 4000 |
| '' 630 '' 1600 | '' 1600 | '' 1600 '' 2500 | '' 2500 '' 3500 | '' 3500 '' 5500 |
Таблица 4.13
Рекомендуемые поля допусков для монтажа колец подшипников качения при местном нагружении
| Характер нагрузки | Размер посадочного диаметра, мм | Поля допусков | Тип подшипника | |||||
| на вал | в корпус стальной или чугунный | |||||||
| свыше | до | неразъемный | разъемный | |||||
| Спокойный или с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150 % | - | h 5; h 6; g 5; g 6; f 6; js 6 | H 6; H 7 | H 6; H 7; H 8 | Все, кроме штампованных и игольчатых | |||
| G 6; G 7 | ||||||||
| f 6; f7; js 6 | ||||||||
| F 7; F 8; Е 8 | ||||||||
| С ударами и вибрацией, перегрузка до 300 % | - | h 5; h 6 | Js 6; Js 7 | Js 6; Js 7 | Все, кроме штампованных, игольчатых и роликовых конических двухрядных | |||
| g 5; g 6 | H 6; H 7; K 7 | |||||||
| Назначение квалитета посадочных поверхностей | ||||||||
| Класс точности подшипника | Вала | Отверстия | ||||||
| 0; N; 6; 6Х | IT6; IT5 | IT7; IT6 | ||||||
| 5; 4; 2; Т | IT6... IT4 | IT6; IT5 | ||||||
Примечание: При выборе квалитета учитывать класс точности подшипника,
чем точнее подшипник, тем точнее должны быть обработаны посадочные поверхности.
4.5. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПОСАДОЧНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛА И КОРПУСА,
СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКОМ
От точности сопрягаемых с подшипником поверхностей вала и отверстия корпуса зависит работоспособность и долговечность подшипника, поэтому к ним предъявляются высокие технические требования [13].
Торцовые поверхности обеспечивают надежную опору колец подшипников при действии на них осевых нагрузок. Торцовые поверхности заплечиков должны быть перпендикулярны к осям заплечиков (рис.4.11). Радиусы галтелей заплечиков должны быть меньше радиусов (монтажных фасок) подшипников. Вместо галтелей при достаточном запасе прочности вала или корпуса можно применять проточки (канавки) для выхода шлифовального круга или резца (рис. 4.11).
Размеры заплечиков определены ГОСТ 20226. Размеры галтелей и канавок для установки подшипников приведены в табл. 4.14.
а) б)
Рис. 4.11. Элементы конструкции посадочных поверхностей, сопрягаемых
с подшипником: а – вала; б - корпуса
Таблица 4.14
Размеры галтелей и канавок для установки подшипников, мм
| Радиус подшипника, r (r 1) | Радиус галтели вала и корпуса, R | Высота заплечника (d 1 - d)/2 или (D - D 1)/2 | Размеры канавки | ||
| глубина (d - d 2)/2 или (D 2 - D)/2 | ширина на валу, b | ширина в корпусе, a | |||
| 0,4 | 0,2 | 1,0 | - | - | - |
| 0,5 | 0,3 | 1,0 | - | - | - |
| 0,8 | 0,5 | 2,0 | - | - | - |
| 1,0 | 0,6 | 2,0 | - | - | - |
| 1,2 | 0,8 | 3,0 | - | - | - |
| 1,5 | 1,0 | 3,0 | 0,2 | 2,0 | 2,5 |
| 1,0 | 3,5 | 0,3 | 2,4 | 3,0 | |
| 2,5 | 1,5 | 4,5 | 0,4 | 3,2 | 4,0 |
| 2,0 | 5,0 | 0,5 | 4,0 | 4,5 | |
| 3,5 | 2,0 | 6,0 | 0,5 | 4,0 | 5,0 |
| 2,5 | 7,0 | 0,5 | 4,7 | 6,0 | |
| 3,0 | 9,0 | 0,5 | 5,9 | 8,0 | |
| 4,0 | 11,0 | 0,6 | 7,4 | ||
| 6,0 | 12,0 | 0,8 | 8,5 |
В ряде случаев (по конструктивным или технологическим соображениям) кольца подшипников могут упираться в торцовые поверхности смежных деталей (ступиц зубчатых колес, втулок, дисков, стопорных колец и т. д.), допуски торцового биения и шероховатости этих поверхностей должны соответствовать требованиям к заплечикам корпуса или вала (табл. 4.14).
Если высота заплечика вала или корпуса недостаточна (менее 1,8...2 r), или их вообще нет, то применяются упорные кольца, размеры которых зависят от серии подшипника по диаметру. Диаметр упорного кольца должен быть больше диаметра вала на 6...15 мм (чем тяжелее условия работы, тем больше перепад диаметров). Ширина упорного кольца – 4...12мм.
Фаски на конце вала и в отверстии корпуса нормированы по ГОСТ 10948. Размеры их приведены в табл. 4.15.
Допуски формы и расположения посадочных поверхностей валов и корпусов определены в ГОСТ 3325 и приводятся в табл. 4.15. Требования к шероховатости посадочных поверхностей указаны в табл. 2.2 (см. гл. 2).
Таблица 4.15
Допуски формы и расположения посадочных поверхностей валов
и отверстий корпусов по ГОСТ 3325
| Интервалы номинальны диаметров d и D, мм | Допуски круглости и профиля продольного сечения,1) мкм | Допуски торцового биения заплечиков, мкм | Фаска С, мм | |||||||||||||
| валов (осей) | отверстий корпусов | валов | в отверстиях корпусов | |||||||||||||
| Класс точности подшипников | ||||||||||||||||
| 0; 6 | 5; 4 | 0; 6 | 5; 4 | |||||||||||||
| Свыше 18 до30 | 3,5 | 1,5 | 5,0 | 2,0 | 1;1,6 | |||||||||||
| '' 30 '' 50 | 4,0 | 2,0 | 6,0 | 2,5 | 2,0 | |||||||||||
| '' 50 '' 80 | 5,0 | 2,0 | 7,5 | 3,0 | 2,5 | |||||||||||
| '' 80 '' 120 | 6,0 | 2,5 | 9,0 | 3,5 | 3,0 | |||||||||||
| '' 120 '' 180 | 6,0 | 3,0 | 10,0 | 4,0 | 4,0 | |||||||||||
| '' 180 '' 250 | 7,0 | 3,5 | 11,5 | 5,0 | 5,0 | |||||||||||
| '' 250 '' 315 | 8,0 | 4,0 | 13,0 | 5,3 | - | 6,0 | ||||||||||
| '' 315 '' 400 | 9,0 | 4,0 | 14,0 | 6,0 | - | 8,0 | ||||||||||
| '' 400 '' 500 | 10,0 | - | 16,0 | - | - | - | - | 10,0 | ||||||||
Примечание: 1) На рабочих чертежах детали можно проставлять допуск цилиндричности с тем же числовым значением при контроле параметров на координатно-измерительной машине (КИМ).
Допуски на ширину (высоту) подшипников, указанные в табл. 4.3,…,4.8 соответствуют всем классам точности и зависят только от диаметра внутреннего кольца, т.е. от размерной серии.
4.6. ПРИМЕРЫВЫПОЛНЕНИЯ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
С ПОДШИПНИКОМ КАЧЕНИЯ
На рис. 4.12 приводится сборочный чертеж узла с подшипниками качения.
Посадки сопрягаемых с подшипником деталей (крышек, втулок, стаканов и др.) следует выбирать по рекомендациям методического указания [9].
Рабочие чертежи вала и промежуточного корпуса (стакана) с требованиями по точности, шероховатости и отклонениями формы поверхностей приведены на рис. 4.13 и рис. 4.14.
Рис. 4.12. Сборочный чертеж с подшипником:
1 – вал; 2 – промежуточный корпус; 3 – подшипник 308; 4 – крышка; 5 – втулка;
6 – разрезная гайка; 7 – стопорный винт; 8 – корпус; 9 – распорная втулка
Рис. 4.13. Фрагмент рабочего чертежа вала
Рис. 4.14. Пример рабочего чертежа промежуточного корпуса подшипника