Допуски и посадки подшипников качения.

Лекция № 6

Система допусков и посадок для подшипников качения

Подшипники качения – наиболее распространенные стандартные сборочные единицы. Изготовляются на специальных заводах. Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью по наружному диаметру (D) и внутреннему диаметру (d) колец и неполной внутренней взаимозаменяемостью между телами качения и кольцами.

Полная внешняя взаимозаменяемость по присоединительным размерам позволяет быстро заменять изношенные подшипники.

Качество подшипников определяется:

- точностью присоединительных размеров; ширины кольца В, а для конических радиально-упорных подшипников, еще и точностью монтажной высоты Т;

Рис.1.

- точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипника и их шероховатостью;

- точностью формы и размеров тел качения и их шероховатостью;

- точностью вращения (радиальное и осевое биения) дорожек качения и торцов.

Установлено 5 классов точности подшипников качения, в порядке повышения точности: 0, 6, 5, 4, 2 (точные: 0Т, 6Х; грубые: 7, 8 – дополнительные классы).

Например, для диаметров от 80 до 120мм биение дорожек для 0 класса точности в 10 раз больше, чем для 2 класса.

По ГОСТу 3325-85 установлены следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры подшипников: L0, L6, L5, L4, L2 – для внутреннего диаметра d; для наружного диаметра D – l0, l6, l5, l4, l2.

Класс точности подшипника выбирается исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условной работы механизма:

- 0,6 классы – для изделий общего машиностроения;

- 5,4 классы – для высокоскоростных машин;

- 2 класс – для приборостроения.

Класс точности указывают перед условным обозначением подшипника: 6 (класс точности) – 205.

Условное обозначение подшипника:

Х – Х Х Х Х Х Х Х

 

диаметр вала d/5

серия диаметров

тип

конструктивные особенности

серия ширины

класс подшипника

 

серия

Для d < 9мм … Х Х Х -

ставится 0 фактический диаметр подшипника, мм

Пример: 1025 – шарикоподшипник радиальный двухрядный сферический легкой серии с внутренним диаметром d = 5мм.

Для d:

d последние цифры

10 00

12 01

15 02

17 03

Нули, стоящие левее последней значащей цифры опускаются.

 

дополнительные обозначения

 

А Х Х Х – ХХ …

 

класс точности

группа радиального зазора

ряд момента трения

категория подшипника

Допуски и посадки подшипников качения.

Для всех подшипников качения верхнее отклонение присоединительных размеров принято равным 0. Для наружного диаметра наружного кольца подшипника (D_m) поле располагается аналогично основному валу и с es =0. Для внутреннего диаметра внутреннего кольца (d_m) с ES =0. Поэтому посадку соединения наружного кольца подшипника с корпусом назначают в системе вала, а посадку соединения внутреннего кольца подшипника с валом – в системе отверстия.

Однако, поле допуска на внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника расположено в “-“ от номинального размера, а не в “+” как у основного отверстия “H”, т.е. не в тело кольца.

В ГОСТ 3325-85 основным является нормирование отклонений на средние значения диаметров подшипника: D_m и d_m, т.к. кольцо подшипников легко деформируются при запрессовке. Поэтому в дальнейшем будем вести речь только о средних диаметрах.

Рис.2 Схема расположения полей допуска на наружный и внутренний диаметры подшипников качения.

Посадку подшипника на вал и в корпусе выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значений и характера действующих нагрузок.

Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное, колебательное.

При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению радиальную нагрузку (например, вес P) и передает ее посадочной поверхности (ограниченному участку). (Рис.3 а)

Рис. 3.

Эпюра напряжений

а) при местном нагружении, кольцо не вращается (натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции)

б) при циркуляционном нагружении (кольцо вращается)

в) при колебательном нагружении (кольцо не вращается)

Такое нагружение возникает, когда кольцо не вращается относительно нагрузки.

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей поверхностью (окружностью дорожки качения) и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке Р, или при радиальной нагрузке, вращающейся относительно кольца М_кр (F_r) (Рис. 3б).

При колебательном нагружении не вращающееся кольцо воспринимает нагрузку определенным участком дорожки качения и передает ее ограниченному участку посадочной поверхности, т.е. нагрузка колеблется между некоторыми точками (Р >> F_r).

Выбор посадок: посадку следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности в процессе работы. Другое кольцо должно быть установлено с зазором. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. Кольцо при такой посадке под действием толчков и вибрации постепенно проворачивается, благодаря чему износ беговой дорожки происходит более равномерно по все окружности кольца и срок службы подшипников увеличивается.

Посадку с натягом назначают для колец, которые испытывают циркуляционное нагружение, иначе происходит развальцовка посадочной поверхности.

При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки p_R на посадочную поверхность

p_R = ,

где Р – радиальная составляющая нагрузки на опору;

k_1, k₂, k₃ – коэффициенты;

В – ширина кольца;

r – величина монтажной фаски на кольце.

 

Динамический коэффициент k₁ зависит от характера нагрузки. При умеренных толчках и вибрации (У) k₁ =1, при сильных толчках и вибрации (Т) k₁ =1,8.

Коэффициент k₂ учитывает ослабление натяга при полом вале или тонкостенном корпусе. При сплошном вале k₂ = 1.

k₃ учитывает степень неравномерности распределения радиальной нагрузки для двухрядных конических роликоподшипников или сдвоенных шарикоподшипников и зависит от отношения

,

где А – осевая сила;

α – угол охвата тел качения.

 

Требования, предъявляемые к поверхностям сопрягаемым с подшипниками качения.

Для обеспечения равномерности натяга и зазора нецилиндричность отверстий, валов не должна превышать:

30% от допуска – для 0,6 классов;

20% от допуска – для 5,4 классов;

50% от допуска – для 2 класса (из-за малого допуска).

Отклонения от соосности в радиусном выражении:

60% от допуска – для 0,6 классов;

40% от допуска – для 5,4 классов;

60% от допуска – для 2 класса.

(или степень точности допуска расположения на 1 меньше номера квалитета)

Шероховатость поверхности и торцевое биение заплечиков выбираются по ГОСТ 3325-85 в зависимости от размеров и класса точности подшипника.

Одним из основных параметров подшипника качения является его радиальный зазор между телами качения и беговыми дорожками. При выборе посадок со значительными натягами, следует определять величину зазора, для исключения заклинивания тел качения.

Величина радиального зазора G=G_m-Δd_{1 НБ},

где G_m= - средний первоначальный зазор;

G_max, G_min – наибольший и наименьший радиальные зазоры;

Δd_{1 НБ} – диаметральная деформация беговой дорожки кольца после посадки его на сопрягаемую деталь с натягом.

Δd_{1 НБ} =Δ_эф * - при посадке на вал;

Δd_{1 НБ} =Δ_эф * - при посадке в корпус;

Δ_эф – эффективный натяг: Δ_эф = 0,85*N_max;

d₀ = d_m + - приведенный наружный диаметр внутреннего кольца подшипника;

D₀ = D_m - - приведенный внутренний диаметр наружного кольца подшипника.

Если G ≥ 0 заклинивания тел качения не будет, при G < 0, следует выбирать посадку с меньшим натягом, другую серию подшипника (увеличивая В, D) или брать сдвоенный подшипник; брать 7,8 группу по зазору.