Посадки подшипников качения и методика их

ВЫБОРА

Основные размеры подшипников качения устанавливает ГОСТ 3478-79. Допуски и предельные отклонения размеров подшипников качения устанавливает ГОСТ 25256-82. По ГОСТ 520-71 установлены следующие пять классов точности подшипников: 0, 6, 5, 4, 2. Классы указаны в порядке повышения точности.

Классы точности указываются перед условным обозначением подшипника через разделительную черту, например. 6-308, 5-36210. Нулевой класс распространяется на все типы подшипников и при указании их точности на чертежах не указывается, например, 205.

Посадки подшипников качения осуществляют: в корпусе – только в системе вала, на вал – в системе отверстия. Это означает, что предельные отклонения присоединительных размеров D и d не зависят от посадок.

После допуска размера D наружного кольца является основным валом и обозначается указанием буквы и класса подшипника, например , , , предельные отклонения которого зависят от типа и класса подшипника.

Поле допуска размера d внутреннего кольца является основным отверстием иобозначается прописной буквой L и классом, например L0, L6, L5, L4. В отличие от основного отверстия ЕСДП эти поля допусков расположены в "минус", т.е. ES=0. Допуски размеров колец не совпадают с допусками IT и приведены в табл.11 в соответствии с ГОСТ 520-71.

На рис.3 показаны схемы расположения полей допусков на диаметры колец подшипников качения, и рекомендуемые к применению поля допусков отверстий в корпусах и валов.

Методика выбора посадок подшипников качения.

Выбор посадок подшипников качения на вал и в корпус зависит от следующих факторов: вида нагружения, величины и характера нагрузок, размера и конструкции подшипника, класса подшипника.

Различают три вида нагружение подшипников: местное, циркуляционное и колебательное. При местном нагружении кольца нагрузка воспринимается ограниченным участком дорожки качения. При циркуляционном нагружении радиальная сила воспринимается последовательно всей дорожкой качения. Колебательное нагружение – комбинированный вид нагружения.

В случае местного нагружения выбор необходимого поля допуска посадки делается по таблице. 12 в зависимости от размера, конструкции корпуса (разъёмный, неразъёмный), частоты вращения и уровня перегрузок, класса точности подшипника.

При циркуляционном нагружении посадка выбирается на основе расчёта деформации колец, возникающих вследствие натяга, при условии сохранения посадочного радиального зазора положительным. В упрощённом виде этот расчёт сводится к вычислению интенсивности нагружения P_R

P_R = F_r^.K₁^.K₂^.K₃/B,

где F_r – расчётная радиальная сила, действующая на опору, H; B – ширина подшипника, мм; K₁ – коэффициен, учитывающий динамические перегрузки; К₂ – коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале или тонкостенном корпусе; К₃ – коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил по рядам качения в случаях применения двухрядных конических роликовых подшипников или сдвоенных шарикоподшипников.

Значение К₃ зависит от величины F₀/F_r^.ctgα, (F₀ – осевая сила, H₀ α/ или β/ - угол контакта, указанный в стандарте).

Значения коэффициентов К₁, К₂, К₃ находят из таблиц 14, 15, 16 приложения.

Необходимое поле допуска посадки выбирают из табл. 13 по значению P_R, диаметра и с учётом класса точности подшипника.

В посадках подшипников классов 0 и 6 применяют поля допусков 7-го квалитета для отверстий корпуса и 6-го квалитета для валов. Посадки подшипников классов 5 и 4 осуществляют точнее, чем классов 0 и 6, на один квалитет, т.е. применяют поля допусков 6-го квалитета для посадок в корпус, и 5-го – на вал.

Пример выбора посадок для типовых соединений.

Расчётно-графическая работа предназначена для практического освоения методик выбора посадок на примере пяти соединений редуктора, которые являются типовыми для самых различных машин (рис.5). Исходные данные: подшипник радиальный однорядный 308, 0 класса точности, вращается вал I, радиальная сила, действующая на опору, F_r = 4200 Н, осевая сила незначительна, нагрузка ударная, перегрузки до 300%. Вал не имеет уступа, полый – с диаметром отверстия d₁ = 20мм. Внутреннее кольцо подшипника удерживается от осевых смещений втулкой 2, наружное кольцо - выступом крышки 4, входящим в корпус 3. Корпус - неразъёмный, крышка – глухая, т.е. без отверстия для выхода вала.

Решение. Для подшипника 0-308 находим посадочные размеры по ГОСТ 8338-75: диаметр наружного кольца D = 90мм, диаметр внутреннего кольца d = 40мм, ширину колец подшипника В = 23мм. По табл. II (или по ГОСТ 520-71) находим отклонения посадочных размеров: D = 90_-0,015, d = 40_-0,012.

Определяем вид нагружения колец подшипника: так как радиальная сила, постоянная по направлению, приложена к валу, который вращается, то наружное кольцо имеет местное нагружение, а внутреннее – циркуляционное.

Выбираем посадки для заданных соединений.

Посадка наружного кольца с корпусом. По табл.12 для местно-нагруженных колец для D = 90мм неразъёмного корпуса, принимая во внимание перегрузку 300%, находим поле допуска Н7 для классов 0, 6. Для классов 5 и 4 было бы Н6.

Строим схему полей допусков посадки 90Н7/l0 (рис.4в).

Посадка внутреннего кольца с валом. Нагружение – циркуляционное. Необходимо рассчитать интенсивность нагружения. Для этого определяем коэффициенты: для перегрузок до 300% по табл.14 находим К₁ – 1,8; по табл.15 для d₁/d – 20/40 = 0,5 и D/d = 90/40 = 2,25 находим К₂ = 1,6, по табл. 16 находим К₃ = 1, так как подшипник однорядный, не сдвоенный и, кроме того, осевое усилие равно нулю. Расчёт интенсивности нагружения даёт:

P_R = 4200/23×1,8^.1,6^.1 = 525 Н/мм. По табл.13 с учётом класса подшипника для P_R = 525 Н/мм находим поле допуска вала к6. Строим схему полей допусков посадки 40L0/к6 (рис 4а).

Посадка крышки подшипника с корпусом. Для лёгкости сборки крышки с корпусом рекомендуются посадки с зазором невысокой точности. Для унифицированных в ряде отраслей крышек подшипников рекомендованы поля допусков предпочтительного применения: d11 – для глухих крышек и d9 – для крышек с отверстием. Для нашего случая выбираем d11 и строим схему полей допусков – 90 Н7/d11 (рис. 4г).

Посадка распорной втулки с валом должна иметь для лёгкости сборки зазор не менее 20-30мкм в зависимости от длины втулки. Если распорная втулка сопрягается с диаметром специального уступа, то следует выбрать предпочтительную посадку в системе отверстия, например Н9/d9. Но часто, как в данном случае распорная втулка надевается непосредственно на вал, отклонения которого определены посадкой внутреннего кольца подшипника. При этом для получения необходимого зазора подбирают такое поле допуска отверстия, у которого основное отклонение EI больше, чем верхнее отклонение вала на 20 -30мкм. Учитывая сказанное, выбираем предпочтительное поле допуска Е9. строим схему полей допусков посадки 40Е9/к6 (рис. 4б). Эта посадка – обеспечивает гарантированный зазор S_min = EI – еs = 32мкм.

Посадка зубчатого колеса на вал. Посадочный размер определён заданием и равен 50мм. Предельные функциональные натяги уже определены задланием: N_maxF = 60мкм и N_minF = 15мкм. По ГОСТ 25347-82 или табл.2 и 6 приложения подбираем посадку наименьшей точности предпочтительно в системе отверстия, для которой соблюдаются условия: N_max≤N_minF и N_min≥N_maxF. Для этого следует построить на черновиках поля допусков анализируемых посадок. В отдельных случаях предельные натяги могут выходить за пределы функциональных на величину, меньшую погрешности контроля размеров. В нашем случае находим посадку 50Н7/S6, для которой N_max = 59мкм, N_min = 18мкм. Схема полей допусков посадки приведена на рис.4д.

Пример указания размеров и отклонений на сборочном чертеже и деталях деется на рис. 5.