Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Стандартизация, метрология и сертификация» для студентов, обучающихся по специальности 200501.65
Одобрено методической комиссией кафедры «Стандартизация метрология и сертификация»
Одобрено методической комиссией
по общепрофессиональным дисциплинам
1-е издание
Москва
2010 г.
1
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ
В данном методическом указании, согласно тематике выполняемых курсовых работ рассматриваются и предлагаются использовать два вида подшипников качения:
1 шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные;
2 роликовые конические подшипники.
Первый вид подшипников является наиболее распространенным, потому что просты по конструкции. Они могут воспринимать радиальную и осевую нагрузки, а также комбинированную радиально-осевую нагрузку.
Применяют такие подшипники в электродвигателях малой и средней мощности, в редукторах, станках и в различных механизмах, в том числе с высокой частотой вращения.
Роликовые конические подшипники (второй вид рассматриваемых подшипников) предназначены для восприятия комбинированной радиально-осевой нагрузки. Углы контакта у большинства этих подшипников находятся в пределах 10…18 градусов. Подшипники находят применение в различных механизмах для восприятия больших комбинированных нагрузок в редукторах средней и большой мощности, колесах самолетов и автомобилей.
Для обеспечения нормальной работы подшипника нужно создать такие условия, чтобы его посадочные
поверхности плотно прилегали к соответствующим посадочным поверхностям подшипникового узла.
Все основные габаритные размеры подшипников установлены государственным стандартом ГОСТ 3478 -79.
К основным присоединительным размерам подшипников относятся:
- диаметр отверстия внутреннего кольца радиального, радиально-упорного; меньший диаметр конического отверстия внутреннего кольца;
- диаметр наружной поверхности наружного кольца радиального или радиально-упорного подшипника и свободного кольца упорного подшипника;
- ширина кольца радиального или радиально-упорного подшипника при одинаковой ширине внутреннего и наружного колец или ширина внутреннего кольца подшипника в случае, если ширина колец неодинаковая;
- ширина наружного кольца радиального или радиально-упорного подшипника при разной ширине внутреннего и наружного колец;
- монтажная высота роликового радиально-упорного подшипника.
В зависимости от точности присоединительных размеров, точности сборки, отклонений от параллельности торцевых плоскостей колец, от радиальных и торцевых биений колец по боковым дорожкам, устанавливают пять классов точности подшипников, обозначаемых в порядке повышения точности: 0, 6, 5, 4, 2 (ГОСТ 520-2002).
Точность подшипников качения согласно международной организации по стандартизации ИСО записывается, например, так: Р6 – 205, где Р6 – класс точности подшипника, 205 – номер подшипника (cмотри рис.1).
| 
|
| Рисунок 1а – Однорядные радиальные шарикоподшипники по ГОСТ 8338 | Рисунок 1б – Однорядные радиально-упорные подшипники с углом контакта a=26° |
| 
|
| Рисунок 1в – Однорядные радиальные подшипники с цилиндрическими роликами по ГОСТ 8328 | Рисунок 1г – Однорядные радиально-упорные конические роликоподшипники |
Рисунок 1
2 ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от:
- типа, размера, частоты вращения и др. факторов;
- условий его эксплуатации;
- значения и характера на него нагрузок и вида нагружения колец.
Большое влияние на характер соединения подшипников с деталями механизмов оказывает вид нагружения колец подшипников качения.
Вид нагружения зависит от того, какое кольцо вращается относительно результирующей радиальной нагрузки, действующей на подшипник.
Согласно ГОСТ 3325-85 различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное (см. рис. 2).
| Рис. 2а) вращается корпус, нагрузка  постоянного направления
|
| Рис. 2б) вращается вал, нагрузка постоянного направления
|
| Рис. 2в) вращается вал и вместе с ним вращается нагрузка корпус, нагрузка  , одновременно действует нагрузка  постоянного направления, > 
|
Рисунок 2
Если кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку постоянную по направлению лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения кольца называется местным. Можно сказать, что кольцо испытывает местное нагружение, если оно относительно результирующей радиальной нагрузки не вращается и нагрузки воспринимает лишь определенный участок дорожки качения этого кольца. В этом случае посадка назначается с зазором между кольцом подшипника и сопрягаемой деталью, а направление нагрузки остается неизменным. При такой посадке исключается заклинивание шариков (см. рис. 2а).
Если кольцо воспринимает эту же самую результирующую радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее последовательно всей посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения кольца называется циркуляционным.
При циркуляционном нагружении кольца радиальная нагрузка относительно кольца (или кольцо относительно нагрузки) вращается. Тела качения в процессе вращения передают воспроизводимую результирующую радиальную нагрузку дорожке качения последовательно по всей окружности.
Циркуляционно нагруженные кольца должны иметь неподвижное соединение с сопрягаемой деталью, т.е. выбираем посадку с натягом (см. рис. 2б). Посадку выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочную поверхность.
Если кольцо воспринимает равнодействующую двух радиальных нагрузок (постоянную по направлению и вращающуюся) ограниченным участком окружности дорожки и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения кольца называется колебательным. Равнодействующая двух сил (постоянной по направлению и вращающейся) не совершит полного оборота, а колеблется между двумя точками, находящихся на наружном кольце подшипника (см. рис. 2в).
Итак, принцип выбора посадок для подшипника качения следующий:
- при вращающемся вале соединение внутреннего кольца с валом должно быть неподвижным, наружное кольцо может быть установлено с небольшим зазором в корпус;
- при неподвижном вале внутреннее кольцо должно иметь посадку на валу с небольшим зазором, а наружное кольцо неподвижную в корпусе.
Стандарт ГОСТ 3325-85 «Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов» распространяется на подшипниковые узлы, отвечающие следующим условиям:
- валы должны быть сплошные или полые толстостенные (отношение диаметра шейки вала к диаметру отверстия не менее 1,25);
- корпуса толстостенные (отношение диаметра корпуса к наружному диаметру подшипника не менее 1,25);
- материал валов и корпуса – сталь или чугун;
- подшипник при работе не должен нагреваться до температуры более 100 градусов по Цельсию.
Этот же стандарт устанавливает следующие обозначения:
- L основное отклонение для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника;
- L 0, L 6, L 5, L 4, L 2 – это обозначения полей допусков для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника по классам точности соответственно 0, 6, 5, 4, 2;
- l основное отклонение для среднего диаметра наружного кольца подшипника;
- l 0, l 6, l 5, l 4, l 2 –это обозначения полей допусков для наружного диаметра подшипников по классам точности соответственно 0, 6, 5, 4, 2.
На рис. 3 согласно ГОСТ 25347-82 представлена схема расположения наиболее часто применяемых полей допусков посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса относительно полей допускаемых отклонений отверстия подшипника и его наружного диаметра. Показанное расположение полей допусков подшипников справедливо для всех классов точности.
Рисунок 3 – Схема расположения наиболее часто применяемых полей допусков посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса относительно полей допускаемых отклонений отверстия подшипника и его наружного диаметра
Система допусков и посадок для подшипников качения основана на системе допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений. Но имеет ряд особенностей:
1 Значения предельных отклонений на D и d зависят только от размеров и класса точности подшипников и не зависят от характера сопряжения подшипника с корпусами и валами, т.е. не зависят от посадки по которой будут монтироваться подшипники;
9
2 Для соединения подшипников качения с деталями механизмов приняты две системы: по наружному кольцу – система вала, а по внутреннему кольцу – система отверстия.
3 Поля допусков наружного и внутреннего диаметров колец подшипника качения расположены ниже нулевой линии. Иными словами, поле допуска наружного диаметра кольца подшипника D занимает такое же положение, как и поле допуска основного вала.
А поле допуска внутреннего кольца подшипника d перевернуто относительно нулевой линии по сравнению с полем допуска основного отверстия.
Для всех классов точности верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю (см. рис. 4).
10
Рисунок 4 Сборочный узел подшипника с крышкой
11