Лекция № 9
Обоснование точностных параметров машин и оборудования.
Стандартизация норм взаимозаменяемости подшипников качения.
Основные параметры подшипников качения
Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующих элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения. Все детали подшипника стандартизованы в международном масштабе и централизованно изготавливаются в массовом производстве.
В зависимости от тел качения подшипники делятся на шариковые, роликовые, игольчатые (ролики малого диаметра). В зависимости от вида воспринимаемой нагрузки подшипники делятся на радиальные (воспринимающие радиальную нагрузку), упорные (воспринимающие осевую нагрузку) и радиально - упорные (воспринимающие как радиальную, так и осевую нагрузку).
Подшипники качения состоят из следующих деталей: внутреннего 1 и наружного 2 колец с дорожками качения; тел качения 4 (шариков, роликов, иголок); сепараторов 3, разделяющих и направляющих тела качения.
Все параметры деталей подшипников качения: диаметры и ширина колец, радиусы закругления, фаски, диаметры тел качения, размеры дорожек качения и сепараторы стандартизованы.
В приборах применяют шарикоподшипники с наружным диаметром 1 мм и диаметром шариков 0,35 мм; в тяжелом машиностроении – подшипники диаметром несколько метров с шариками диаметром 203 мм. Подшипники в диапазоне внутренних диаметров колец от 3 до 10 мм стандартизованы через 1 мм, до 20 мм – через 2-3 мм, до 110 мм – через 5 мм, до 200 мм – через 10 мм, до 500 мм – через 20 мм и т.д.
По габаритным размерам подшипники разделяют на размерные серии: по радиальным габаритным размерам - сверхлегкие (две серии), особо легкие (две серии), легкие, средние, тяжелые (всего семь серий); по ширине – на узкие, нормальные, широкие и особо широкие. Основное распространение имеют легкие и средние серии подшипников.
Нормирование точности подшипников качения.
Точность подшипников качения нормируется:
- точностью основных размеров (точностью формы и размеров отверстия диаметра d во внутреннем кольце, цилиндрической поверхностью, диаметром D наружного кольца и шириной колец);
- точностью размеров и формы тел качения, а также дорожек качения наружного КН и внутреннего КВ колец;
- радиальным биением дорожек качения и торцов внутреннего и наружного колец;
- шероховатостью посадочных и торцовых поверхностей колец. Для роликов радиально-упорных подшипников нормируемой точностью является монтажная высота.
Наибольшее значение имеет точность вращения вращающегося при эксплуатации кольца. В большинстве случаев это внутреннее кольцо. Биение вращающегося кольца (внутреннего или наружного) передается на сопрягаемую деталь (вал или корпус).
Классы точности подшипников и их выбор
Для подшипников по ГОСТу 520-89* установлены девять классов точности, обозначаемых в порядке ее возрастания 8;7;0;6Х,6;5;4;2;Т..
Класс точности 8 и 7 изготавливаются по заказу потребителей.
Основным показателем точности является величина радиального биения внутреннего кольца:
классы точности: 0 6 5 4 2
биение, мкм 20 10 5 3 2,5.
Из приведенных данных для колец подшипников видно, что с повышением на один класс точности радиальное биение снижается вдвое (или близко к этому).
В большинстве узлов машин применяют подшипники качения класса точности 0. При повышенных требованиях к точности вращения следует выбирать подшипники более высокого класса точности.
В зависимости от требований по уровню вибрации, волнистости и отклонений по круглости поверхности качения устанавливаются три категории А, В, С.
Категория А включает классы точности 5,4, 2, Т и дополнительно регламентирует момент трения, угол контакта, осевое и радиальное биение, соответствующее следующему более точному классу.
Категория В включает классы точности 0, 6Х,6,5 с дополнительными требованиями по моменту трения, углу контакта, осевому и радиальному биению, соответствующему следующему более точному классу точности.
Категория С включает классы точности 8,7,0,6, к которым не предъявляют требований по уровню вибрации, моменту трения и т.д..
Особенности образования и обозначения полей допусков
Подшипников качения
Особенность допусков подшипников качения вызвана сокращением их номенклатуры. Значения предельных отклонений, установленных на размеры D и d, зависят только от размеров и класса точности подшипников. Для всех классов верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю. Поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, т.е. вниз от нулевой линии, а не в «плюс», как у обычного основного отверстия, не в «тело» кольца. Поэтому для соединения колец с валами с небольшим натягом не нужно прибегать к специальным посадкам, а можно получать их, используя для валов поля допусков n, m, k, js, c 4, 5 и 6 квалитетами в зависимости от точности, как самих подшипников, так и соединений.
На чертежах поля допусков колец подшипников обозначают в соответствии с классам точности соответственно: наружного кольца ℓ0, ℓ6,…., ℓ2 и внутреннеого L0, L6,…..,L2. Пример обозначения соединения колец подшипника с корпусом и валом показан на рисунке.
При сопряжении колец подшипника с деталями посадки отличаются от стандартных. Например, при сопряжении внутреннего кольца подшипника с валами с полем допуска к, m или n вместо переходных посадок будут посадки с натягом. Объяснением этому является расположение поля допуска внутреннего кольца из тела детали. Отличными от стандартных будут и сопряжения корпусов с наружными кольцами подшипника из-за малого допуска на обработку кольца.
Обозначения посадок и полей допусков подшипников качения
на сборочных чертежах и чертежах деталей
Виды нагружения колец подшипников качения.
Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.
Если кольцо воспринимает радиальную нагрузку Fr, постоянную по направлению, лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения называется местным.
а) в) с)
Виды нагружения колец подшипников
Если кольцо воспринимает радиальную нагрузку Fr последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее последовательно всей посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения кольца называется циркуляционным. Такое нагружение получается при вращении кольца и постоянно направленной Fr или, наоборот, при радиальной нагрузки FВ, вращающейся относительно рассматриваемого неподвижного кольца.
Если кольцо воспринимает равнодействующую Fp двух радиальных нагрузок (Fr – постоянная по направлению и F в – вращающейся и меньшей по величине) ограниченным участком окружности дорожки и передает ее ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения кольца называется - колебательным.