Расчёт и выбор посадок подшипников качения

 

Дано:	радиальный подшипник нулевого класса точности;
	радиальная нагрузка FR – … кН;
	условия работы подшипника;
	отношение диаметров или .

 

1. Рассчитать эквивалентную радиальную нагрузку (кН), воспринимаемую подшипником по формуле:

	,	(48)
где	X	–	коэффициент радиальной нагрузки, зависящий от типа подшипника (для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников X = 1);
	FR	–	радиальная нагрузка, кН;
	Y	–	коэффициент осевой нагрузки, зависящий от типа подшипника (для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников Y = 0);
	FA	–	осевая нагрузка, кН.

 

2. По таблице 1 [3] (стр. 424…432) подобрать радиальный однорядный подшипник, удовлетворяющий следующему условию:

	,	(49)
где		–	статическая грузоподъёмность подшипника, кН.

 

3. По условному обозначению подшипника определить его конструктивные размеры, таблица 1 [3] (стр. 9…27):

 

4. Определить вид нагружения колец подшипника.

Если кольцо вращается вместе с валом или корпусом, то оно нагружается циркуляционно, а характер нагружения кольца установленного в неподвижный корпус или на неподвижный вал является местным.

 

5. Вычислить интенсивность нагрузки циркуляционно нагруженного кольца подшипника по формуле:

	,	(50)
где	R.	–	расчётная радиальная реакция опоры, кН (R = Р);
	В.	–	конструктивная ширина подшипника, м;
	r.	–	радиус закругления или ширина фаски кольца подшипника, м;
	k.	–	динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации – k = 1; при перегрузке до 300%, сильных толчках и вибрации – k = 1,8);
	F.	–	коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале и тонкостенном корпусе (выбирается по таблице 6);
	FA.	–	коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору (при отсутствии осевой нагрузки FA = 1).

 

Таблица 6 – Значение коэффициента F

или	Для вала	Для корпуса
свыше	до	<1,5	=1,5…2	>2…3	все подшипники
–	0,4
0,4	0,7	1,2	1,4	1,6	1,1
0,7	0,8	1,5	1,7		1,4
0,8	–		2,3		1,8

 

6. По таблице 7 выбрать поле допуска для циркуляционно нагруженного кольца, а по таблице 8 для местно нагруженного кольца подшипника.

 

Таблица 7 – Допускаемые значения интенсивности нагрузки Р_R, кН/м, на посадочных поверхностях валов и корпусов

Диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника, мм	Поля допусков для валов
i S5, i S6	k 5, k 6	m 5, m 6	n 5, n 6
св. 18 до 80	до 300	300…1400	1400…1600	1600…3000
св. 80 до 180	до 600	600…2000	2000…2500	2500…4000
св. 180 до 360	до 700	700…3000	3000…3500	3500…6000
св. 360 до 630	до 900	900…3500	3500…5400	5400…8000

 

 

Продолжение таблицы 7

Диаметр D наружного кольца подшипника, мм	Поля допусков для корпусов
К 6, К 7	М 6, М 7	N 6, N 7	Р 7
св. 50 до 180	до 800	800…1000	1000…1300	1300…2500
св. 180 до 360	до 1000	1000…1500	1500…2000	2000…3300
св. 360 до 630	до 1200	1200…2000	2000…2600	2600…4000
св. 630 до 1600	до 1600	1600…2500	2500…3500	3500…5500

 

 

Таблица 8 – Рекомендуемые посадки для местно нагруженных колец подшипников

Размер посадочного диаметра, мм	Поле допуска сопрягаемой с подшипником детали
для вала	для корпуса
неразъёмный	разъёмный
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией
до 80	h 6	H 7	H 7, H 8
св. 80 до 260	h 6, g 6	G 7
Нагрузка с ударами и вибрацией
до 80	h 6	IS 7	IS 6
св. 80 до 260	H 7

 

7. По таблице 9 определить предельные отклонения присоединительных диаметров внутреннего и наружного колец подшипников.

 

Таблица 9 – Отклонения присоединительных диаметров d _ср и D _ср подшипников качения нулевого класса точности

Номинальный диаметр d ср, мм	Отклонение диаметра отверстия подшипника, мкм	Номинальный диаметр D ср, мм	Отклонение наружного диаметра отверстия подшипника, мкм
верхнее	нижнее	верхнее	нижнее
св. 2,5 до 10		-8	св. 6 до 18		-8
св. 10 до 18		-8	св. 18 до 30		-9
св. 18 до 30		-10	св. 30 до 50		-11
св. 30 до 50		-12	св. 50 до 80		-13
св. 50 до 80		-15	св. 80 до 120		-15
св. 80 до 120		-20	св. 120 до 150		-18
св. 120 до 180		-25	св. 150 до 180		-25
св. 180 до 250		-30	св. 180 до 250		-30
св. 250 до 315		-35	св. 250 до 315		-35

 

8. По приложению А, Г и Д для выбранных в 6 пункте полей допусков определить соответствующие предельные отклонения для вала и корпуса.

 

9. Проверить выбранную посадку для циркуляционно нагруженного кольца посадку на обеспечение минимального гарантированного натяга по следующей формуле:

	,	(51)
где	kп.	–	коэффициент типа подшипника (лёгкая серия – kп = 2,8;средняя серия – kп = 2,3; тяжёлая серия – kп = 2,0);
	b.	–	рабочая ширина кольца подшипника, м;
		–	минимальный натяг выбранной посадки, мкм.

 

10. Во избежание разрыва колец подшипника наибольший натяг посадки не должен превышать величину допустимого натяга:

	,	(52)
где	d (D)	–	соответственно диаметр отверстия или наружной поверхности циркуляционно нагруженного кольца подшипника, м;
		–	допускаемое напряжение на растяжение (для подшипниковой стали = 400 МПа;
		–	максимальный натяг выбранной посадки, мкм.

 

11. При невыполнении условий (51) и (52) следует подобрать другую посадку из числа предусмотренных для циркуляционно нагруженных колец (таблица 7).

 

12. Вычертить в масштабе 1000: 1 схемы расположения полей допусков для соединения: «вал – внутреннее кольцо подшипника» и «корпус – наружное кольцо подшипника» (см. рисунок 5).

 

Рисунок 5 – Схема расположения полей допусков соединений:

а) «внутреннее кольцо – вал»; б) «корпус – наружное кольцо подшипника»

13. Вычертить эскиз соединения вала и корпуса с подшипниками качения (см. рисунок 6) с указанием отклонения формы и расположения сопрягаемых поверхностей.

а)

б)

Рисунок 6 – Обозначение посадок подшипников качения и полей допусков сопрягаемых с ними деталей:

а) на сборочном чертеже; б) на рабочих чертежах

 

Допуск цилиндричности посадочных мест вала и отверстия корпуса не должен превышать: под подшипники классов точности 0 и 6 – четверти допуска, а под подшипники классов 5 и 4 – одной восьмой допуска на диаметр посадочной поверхности. Расчётные значения следует округлить до стандартных по таблице 10.

Шероховатость посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса следует принимать по таблице 11.

 

Таблица 10 – Базовый ряд числовых значений допусков цилиндричности и круглости посадочных поверхостей, мкм по ГОСТ 24643-81

0,1	0,12	0,16	0,2	0,25	0,4	0,5	0,6	0,8
	1,2	1,6		2,5
			–	–	–	–	–	–

 

 

Таблица 11 – Шероховатость посадочных поверхностей (R_а., мкм) валов и отверстий корпусов под подшипники качения по ГОСТ 2789-73

Посадочные поверхности	Класс точности	Номинальный диаметр, мм
до 80	св. 80 до 500
Валов		1,25	2,5
6 и 5	0,63	1,25
	0,32	0,63
Отверстий корпусов		1,25	2,5
6; 5 и 4	0,63	1,25

Задание № 5