Допуски и посадки подшипников качения

Методические указания

При решении задачи требуется ответить на вопросы.

1. Установить номинальные значения параметров подшипника, вид нагружения и виды посадок наружного и внутреннего колец.

2. Пользуясь справочниками, найти предельные отклонения неосновных деталей (вала и отверстия в корпусе) и колец подшипника. Определить зазоры и натяги в соединениях.

3. Подобрать шероховатость посадочных поверхностей неосновных деталей, установить допускаемые отклонения геометрической формы посадочных поверхностей и биения заплечиков.

4. Выбрать экономические способы окончательной обработки и контроля деталей.

5. Привести в записке схемы расположения полей допусков выбранных посадок, вычертить эскизы сопряжений подшипника с неосновными деталями, отдельно вала и отверстия со всеми необходимыми обозначениями.

К п.1. По заданному номеру подшипника соответствующего варианта необходимо установить номинальные размеры параметров подшипника, пользуясь справочником [2] или Приложением Б.

В зависимости от вида нагружения колец подшипника (местное, циркуляционное или колебательное) выбирается характер соединения каждого кольца с посадочной поверхностью вала и отверстия в корпусе.

При местном нагружении кольцо воспринимает нагрузку ограниченным участком окружности, например, при постоянном направлении нагрузки и неподвижном кольце. Кольцо подшипника с местным нагружением монтируют в подшипниковом узле с зазором, чтобы кольцо могло постоянно проворачиваться под действием толчков и вибрации относительно посадочной поверхности и включать в работу другие неизношенные участки беговой поверхности дорожки. Зазор также компенсирует температурные расширения валов и корпусов.

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает нагрузку последовательно всей окружностью, что наблюдается при вращении кольца вместе с сопрягаемой деталью при постоянном направлении нагрузки. При этом монтаж подшипника на вал или в отверстие корпуса осуществляют по посадке с натягом, чтобы исключить проворачивание кольца относительно сопрягаемой детали под действием нагрузки.

При колебательном нагружении постоянная по направлению нагрузка сочетается с меньшей вращающейся радиальной нагрузкой. При этом равнодействующая этих сил не совершает полного оборота, а колеблется на определённом участке невращающегося кольца.

Посадки подшипников качения на вал и в корпус выбираются в зависимости от вида нагружения колец по справочнику [3], по ГОСТ 3325-85 [10], либо по таблице 3.1.

К п.2. В зависимости от выбранной посадки устанавливаются предельные отклонения сопрягаемых деталей (вал - внутреннее кольцо; корпус - наружное кольцо). Отклонения на диаметры колец подшипника выбирают по специальным таблицам, приведённым в разделе "Подшипники качения" справочника [3]; ГОСТ 520-2002 (ИСО 492-94, ИСО 199-97); на неосновные (присоединительные) детали - по справочнику [3], ГОСТ 25347-82 [9].

Таблица 3. 1. Посадки подшипников качения на вал и отверстие корпуса

(по ГОСТ 3325-85)

Класс точности подшипника	Нагружение кольца
местное	циркуляционное	колебательное
Посадки внутреннего кольца на вал
Шариковые и роликовые радиально-упорные подшипники качения
	Посадки наружного кольца в корпус
Шариковые и роликовые радиально-упорные подшипники качения

Зазоры, натяги и все необходимые расчеты определяются так же, как и для гладких цилиндрических соединений, приведенных в задаче 1.

К п.З. Шероховатость поверхностей, допускаемые отклонения от правильной геометрической формы посадочных поверхностей и допускаемые отклонения биения заплечиков вала и отверстия в корпусе под подшипники определяются по справочнику [3].

К п.4. Выбор экономических способов окончательной обработки и измерительных средств для вала и корпуса производится аналогично гладким цилиндрическим деталям (задача 1).

К п.5. Схема расположения полей допусков деталей соединения (наружное кольцо подшипника - корпус и внутреннее кольцо - вал) изображается так же, как и для гладких цилиндрических деталей соединения (см. задачу 1).

Рекомендуется обратить внимание на расположение предельных отклонений наружного и внутреннего колец подшипника качения относительно номинального размера. Поле допуска наружного диаметра наружного кольца подшипника откладывается от нулевой линии вниз со знаком ”-”, как основной детали, т.е. размер выполнен в системе вала (основное отклонение обозначается буквой l). Поля допусков по классам точности обозначаются l0, l6, l5, l4 и l2.

Поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца подшипника соответствует основному отверстию (основное отверстие обозначается буквой L), но откладывается от основной линии тоже вниз. Это сделано для того, чтобы у сопряжений с натягом использовать валы, изготовленные по стандартным переходным посадкам. В этом случае более плавно изменяется натяг. Поля допусков, соответствующие посадкам с натягом в ЕСДП для соединения подшипников качения с валами не применяют.

На сборочных чертежах посадки обозначают следующим образом:

Ø 70 или Ø 150 ,

где - m6 и Js7 - поля допусков неосновных деталей (вала и отверстия корпуса) по 6 и 7 квалитетам; L6 - поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца подшипника по 6 классу точности; l 6 - поле допуска наружного диаметра наружного кольца подшипника по 6 классу точности.

Пример. Подобрать посадки на кольца подшипника № 216 нулевого класса точности с деталями редуктора. Нагрузка на подшипник Р = 6000 Н.

Решение. По справочнику [2] или приложению Б находим:

- d = 80 мм (80·10^-3м)- номинальный размер диаметра внутреннего кольца подшипника;

- D = 140 мм - (140·10^-3 м) - диаметр наружного кольца;

- B = 26 мм (26·10^-3м) - ширина кольца;

- r = 3мм (3·10^{-3 м}) – радиус закругления.

К – коэффициент серии нагружения (для легкой серии К = 2,8; для средней серии К = 2,3; для тяжелой серии К = 2,0).

По условиям работы заданного узла принимаем циркуляционный вид нагружения, так как вращается вал и усилие передается последовательно всей дорожке качения внутреннего кольца подшипника, а наружное кольцо допускает некоторое перемещение при толчках и ударах.

Посадка выбирается, исходя из условий работы заданного узла по величине наименьшего расчетного натяга. Значение наименьшего расчетного натяга определяется по формуле:

(натяг округляется в сторону увеличения полученного значения натяга).

Так как присоединительная деталь (вал) изготавливается по 6 квалитету (для подшипников качения "0" и "6" класса точности) в системе отверстия и он соединяется с отверстием внутреннего кольца подшипника неподвижно, то, пользуясь ГОСТ 25347-82 [9]; находим его поле допуска (k, m, n или p), у которого нижнее отклонение должно быть равно или больше N_min.p., т.е. ei ≥ N_min.p.

Для рассматриваемо­го примера это условие будет выдержано, если примем поле допуска m6, у которого еs = +30 мкм и еi = +11 мкм.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал обозначается .

Проверяем внутреннее кольцо подшипника качения на прочность.

Вычисляем значение допустимого натяга

,

где - [σ_p] = 400 МПа - допустимое напряжение на растяжение подшипниковой стали; d = 80∙10^-3 м - внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника.

Если натяг (N_дon) будет не равен целому числу мкм, то его округляют в сторону уменьшения полученного значения натяга.

Допустимый натяг N_доп = 364 мкм больше наибольшего - табличного натяга N_{max.T .}= 45 мкм и, следовательно, подшипник имеет значительный запас прочности.

Для соединения наружная поверхность наружного кольца подшипника - отверстие в корпусе принимаем посадку . Предельные отклонения, размеры посадочных поверхностей, зазоры и натяги определяем аналогично решению, приведенному в задачах 1 и 2.

Шероховатость посадочной поверхности вала принимаем R_a =1,25 мкм, а отверстия в корпусе - по R_a= 2,5 мкм [3]. Для достижения выбранной шероховатости и квалитета посадочных поверхностей целесообразно применять закалённый вал, обработанный круглым чистовым шлифованием, а отверстие в корпусе - тонким растачиванием.

Допускаемая овальность и конусность посадочных поверхностей не должна быть более: для вала - 0,010 мм и для отвер­стия - 0,020 мм [3]. Допускаемое отклонение биения заплечиков не должно быть более: для вала -0,025 мм и для отверстия - 0,050 мм.

Эскизы посадочных поверхностей приведены на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Чертежи соединения подшипника качения с валом и

корпусом и отдельно присоединительных деталей

Схемы расположение полей допусков деталей соединений представлены на рис.3.2.

Рис. 3.2. Схема расположения полей допусков присоединительных

деталей с кольцами подшипника качения