Часть 3. Выбор посадок для деталей подшипниковых узлов

Часть I. Определение зазоров и натягов в гладких цилиндрических сопряжениях.

Заданы номинальных размер сопряжения и поле допуска основной детали (графа I), а также поля допусков трёх деталей, сопрягаемых с основной (графы 2, 3 и 4).

1. Для каждого из трёх сопряжений определить:

а) предельные отклонения и допуски обеих деталей сопряжения;

б) допуск посадки (зазора, натяга);

в) значения предельных зазоров и натягов.

Исходные данные и результаты расчетов представить в виде таблицы (см. стр. 4).

1. Для каждого из трёх сопряжений начертить схемы расположения полей допусков деталей. На схемах указать буквенно-цифровые обозначения полей допусков и числовые значения предельных отклонений.

 

№ пп.

Посадка

Предельные отклонения и допуски, мкм

Зазоры, мкм

Натяги, мкм

Допуск посадки, мкм TS TN T(S,N)

Основной детали

Деталей, сопряга-емых с основной

ES es

EI ei

TD Td

Es ES

Ei EI

Td TD

Smax

Smin

Nmax

Nmin

3. Начертить эскизы одного из трёх заданных сопряжений (любого) и входящих в него деталей. Для сопряжения указать номинальный размер и посадку, а для деталей – номинальные размеры и поля допусков двумя способами:

а) условными буквенно-цифровыми обозначениями;

б) числовыми значениями предельных отклонений.

Часть 2. Расчет размеров гладких предельных калибров

1. Для обеих деталей заданного сопряжения (графа 5) определить предельные отклонения ES, EI, es и ei, а также исходные данные для расчета размеров калибров:

для пробок: H, Z, Y;

для скоб: H₁, Z₁, Y₁;

2. Начертить схемы расположения полей допусков контролируемых отверстия и вала и используемых для контроля рабочих пробок и скоб.

3. Рассчитать предельные размеры рабочих проходных и непроходных калибров, а также предельные размеры изношенных проходных калибров.

4. В соответствии с нормальным размером контролируемых отверстия и вала выбрать конструктивное исполнение калибров и начертить их эскизы. На эскизах указать маркировку, исполнительные размеры и шероховатость рабочих поверхностей калибров.

Часть 3. Выбор посадок для деталей подшипниковых узлов

Имеется типовой подшипниковый узел (рис.1), содержащий подшипник качения заданного типа и класса точности (графа 6). В процессевращается, корпус неподвижен и выполнен неразъемным: радиальная F_r и осевая F_a составляющие нагрузки (или только радиальная при отсутствии осевой) постоянны по величине и направлению. В графах 7…10 приведены значения составляющих нагрузки, допускаемая перегрузка в % и для случая полого вала – отношение диаметра d₁ отверстия к диаметру d посадочной поверхности вала. Кроме подшипника 4 в узел входят также вал 1, распорная втулка 2, корпус 3 и крышка 5.эксплуатации вал

1. Для подшипника заданного типа и класса точности определить:

а) основные размеры D, d, B, r и α подшипника;

б) предельные отклонения наружного и внутреннего колец;

в) вид нагружения каждого кольца.

2. Выбрать посадку для местно нагруженного кольца.

3. Для циркуляционно нагруженного кольца рассчитать интенсивность нагрузки на посадочной поверхности и выбрать посадку.

4. Исходя из ранее выбранных полей допусков деталей, сопрягаемых с кольцами подшипника, подобрать поля допусков для диаметров посадочных поверхностей крышки и распорной втулки.

5. Начертить схемы расположения полей допусков диаметров посадочных поверхностей:

а) отверстия в корпусе – наружного кольца подшипника;

б) вала – внутреннего кольца подшипника;

в) отверстия в корпусе – крышки;

г) вала – распорной втулки.

В схемах указать числовые значения предельных отклонений и условные обозначения всех полей допусков.

6. Начертить эскизы подшипникового узла в сборе (здесь должно быть показано сечение подшипника того типа, который указан в графе 6 заданного варианта), а также корпуса, вала,

крышки и распорной втулки. Пример выполнения эскизов подшипникового узла и входящих в него деталей указан на рис. 11. На эскизе узла проставить номинальные размеры и условные обозначения посадок для сопряжений:

а) Отверстие в корпусе – наружное кольцо подшипника;

б) отверстие в корпусе – крышка;

в) внутреннее кольцо подшипника – вал;

г) распорная втулка – вал.

На эскизах деталей проставить размеры и условные обозначения полей допусков сопрягаемых поверхностей.

7. Для поверхностей корпуса и вала, сопрягаемых с кольцами подшипника, указать допуски круглости и профиля продольного сечения, а также допускаемую шероховатость этих поверхностей.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗМЕРАХ, ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЯХ, ДОПУСКАХ И ПОСАДКАХ.

Номинальным размером А_ном называют размер, полученный в результате расчёта исходя из заданных эксплуатационных требований (прочность, жёсткость, устойчивость и т.п.) и служащий началом отсчёта отклонений. При этом рассчитанное значение А_ном округляется до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 6636-69. Номинальный размер сопряжения является общим для каждой детали этого сопряжения.

В общем случае размеры обозначают прописными или строчными буквами латинского алфавита. Для гладких цилиндрических сопряжений диаметр охватывающей поверхности – отверстия обычно обозначают буквой D, диаметр охватываемой поверхности – вала – буквой d. Обращаем внимание, что для подшипников качения в соответствии со сложившейся ранее практикой диаметр посадочной поверхности наружного кольца (вал) обозначается буквой D, а диаметр отверстия внутреннего кольца (отверстие) – буквой d.

Действительным А_д называют размер, полученный в результате измерения истинного размера с погрешностью, присущей методу измерения выбранным измерительным средством.

Предельные размеры – это наибольший А_max и наименьший А_min допустимые размеры, в пределах которых действительный размер

признается годным.

Предельные отклонения – это алгебраические разности между соответствующими предельными и номинальными размерами. Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением и обозначается ES для отверстий и es для валов. Разность между наименьшим предельным и номинальным размерами называется нижним отклонением и обозначается EI для отверстий и ei для валов. Отклонения могут быть положительными, нулевыми или отрицательными. В таблицах стандартов ЕСДП и на схемах расположения полей допусков отклонения указываются в мкм, на чертежах и эскизах – в мм. Во всех случаях указание знака отклонения обязательно. Нулевые отклонения на чертежах, эскизах и схемах не указывают.

Допуск - это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или, что тоже, алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями. Допуск определяет точность выполнения размера и всегда является положительной величиной. В общем случае безотносительно к конкретному размеру допуск обозначается буквами IT, а допуск конкретного размера – буквой Т, проставляемой перед буквенным обозначением размера, например, TA, Td, Tl и т.п. В таблицах стандартов ЕСДП допуски указаны в мкм.

Для отверстия: TD=D_max-D_min=ES(D)-EI(D).

Для вала: Td=d_max-d_min=es(d)-ei(d)

На схемах допуск изображается в виде поля допуска – прямоугольника, верхняя сторона которого соответствует наибольшему предельному размеру (или верхнему отклонению), а нижняя – наименьшему предельному размеру (или нижнему отклонению). Отклонения при построении полей допусков отсчитываются от нулевой линии, соответствующей номинальному размеру: положительные – вверх, а отрицательные – вниз. Пример схемы расположения полей допусков сопряженных отверстия и вала показан на рис. 2.

В ЕСДП установлено 20 градаций точности, называемых квалитетами: 01, 0, 1, 2,….., 18 (перечислены в порядке убывания точности). Диапазон размеров от 1 до 500 мм разбит на 13 размерных интервалов и для каждого интервала установлено определенное значение допуска по каждому из 20 квалитетов (см. табл.1 приложения). Каждый размерный интервал задается границами «свыше...до...вкл.». Правая граница входит в данный интервал, а левая – в предыдущий. Например, для интервала «свыше 30 до 50 вкл.» размер 50 мм принадлежит данному интервалу, а 30 мм – предшествующему – «свыше 18 до 30 вкл.».

Положение поля допуска относительно нулевой линии определяется так называемым основным отклонением: это одно из двух отклонений – верхнее или нижнее – ближайшее к нулевой линии. Так для отверстия на рис.2 основным отклонением является нижнее, а для вала – верхнее отклонение. Основные отклонения обозначаются одной или двумя буквами латинского алфавита: прописными для отверстий и строчными для валов.

Относительные положения полей допусков отверстий и валов представлены на рис. 3.

В ЕСДП поля допусков образуются сочетанием любого из основных отклонений с допуском любого квалитета. Обозначение поля допуска состоит из буквы (или двух), определяющей основное отклонение, и цифры – квалитета, например, Н8, е01, fg6 и т.п. Из всего многообразия полей допусков, полученных таким способом, ГОСТом 25347-89 установлен так называемый ограничительный отбор, содержащий в диапазоне размеров от 1 до 500 мм 81 поле допусков валов и 72 поля допусков отверстий общего назначения. Из них для сопрягаемых размеров выделены 16 полей допусков валов и 10 полей допусков отверстий предпочтительного применения.

Посадкой называют характер сопряжения, определяемый величиной получающихся при сборке зазоров или натягов. Точность посадки характеризуется допуском посадки, равным сумме допусков отверстия и вала.

Зазором S называют разность размеров отверстия и вала, если размер вала не больше размера отверстия. Предельные зазоры вычисляются по формулам:

S_max=D_max-d_min=ES(D)-ei(d);

S_min=D_min-d_max=EI(D)-es(d).

Допуск посадки TS=TD+Td=S_max-S_min называют в данном случае допуском зазора.

Натягом N называют разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер отверстия не больше размера вала. Предельные натяги подсчитываются по формулам:

N_max=d_max-D_min=es(d)-EI(D);

N_min=d_min-D_max=ei(d)-ES(D).

Допуск посадки TN=TD+Td=N_max-N_min называют в данном случае допуском натяга.

Различают три группы посадок:

- посадки с зазором (на схеме поля допуска отверстия располагается выше поля допуска вала и поля не перекрываются);

- посадки с натягом (на схеме поле допуска отверстия располагается ниже поля допуска вала и поля не перекрываются);

- переходные посадки (на схеме поля допусков отверстия и вала частично или полностью перекрываются).

Схемы взаимного расположения полей допусков отверстия и вала для посадок каждой из трёх групп показаны на рис. 4.

С зазором Переходная С натягом

В ЕСДП предусмотрено образование посадок в двух системах: системе отверстия и системе вала.

В системе отверстия различные по характеру посадки образуются сочетанием поля допуска основного отверстия с различными полями допусков валов, в системе вала – сочетанием поля допуска основного вала с различными полями допусков отверстия.

Основными называют отверстие и вал, имеющие основные отклонения, равные нулю, т.е. отверстие с основным отклонением Н и вал с основным отклонением h.

На рис. 5а показаны примеры образования различных посадок в системе отверстия, а на рис. 5б – в системе вала. Очевидно, что обе системы равноценны в смысле получения заданных предельных значений зазоров и натягов. По экономическим соображениям предпочтительными являются посадки в системе отверстия. Посадки в системе вала Следует применять только в тех случаях, когда это оправдано экономическими соображениями или

конструктивными особенностями, например, когда на одном главном валу необходимо получить различные посадки нескольких деталей с отверстиями, а также в сопряжениях охватываемых поверхностей покупных или кооперируемых изделий (например, сопряжения наружного кольца подшипника с корпусом, выходного конца вала электродвигателя с муфтой и др.).

В технически обоснованных случаях допускается также использование внесистемных (комбинированных) посадок, когда обе сопрягаемые детали являются неосновными.

Из всего многообразия возможных посадок ГОСТ 25347-89 устанавливаются рекомендуемые посадки для общего применения, образованные сочетанием стандартных полей допусков отверстия и вала, из которых в свою очередь выделены предпочтительные посадки. Допускается также применение и других посадок, однако и тогда рекомендуется, чтобы посадка была системной и допуски сопрягаемых деталей были одного квалитета. При различных допусках отверстия и вала в посадке рекомендуется, чтобы больший допуск у отверстия, но при этом допуски отверстия и вала не должны отличаться более чем на два квалитета.

На чертежах посадки указывают в виде дроби, следующей за номинальным размером: в числителе всегда поле допуска отверстия, в знаменателе – вала. Посадки могут быть указаны одним из трех способов (рис. 6):

- условными обозначениями полей допусков по ГОСТ 25347-89, например, ø18 или ø18H7/e8 (рис.6а);

- числовыми значениями предельных отклонений отверстия и вала, например, ø18 (рис. 6б);

- условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений, например, ø18 (рис. 6в).

РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ ГЛАДКИХ ПРЕДЕЛЬНЫХ КАЛИБРОВ

Калибрами называются измерительные средства, предназначенные для контроля годности размеров. С помощью гладких предельных калибров проверяют, находится ли контролируемый размер между его предельными значениями, т.е. в пределах поля допуска. Размер признается годным, если проходной калибр проходит, непроходной не проходит по контролируемой поверхности. Если проходят оба калибра, то деталь относят к окончательному (неисправимому) браку, если не проходит проходной калибр, то брак является исправимым.

Калибр для контроля отверстий называются пробками, для контроля валов – скобами. Контролируемыми размерами являются предельные размеры деталей: для проходной пробки это D_min, для непроходной пробки – D_max, дя проходной скобы – d_max, для непроходной скобы d_min.

Очевидно, что погрешности извлечения калибров должны быть в несколько раз меньшими, чем погрешности контролируемых размеров. В зависимости от величины и точности последних для калибров ГОСТом 24853-81 установлены допуски Н и Н₁ на неточности изготовления: координаты Z, Z₁, α и α₁ середин полей допусков калибров по отношению к контролируемым предельным размерам деталей, а также величины Y и Y₁ перехода размеров изношенных проходных калибров за пределы полей допусков контролируемых размеров. Схемы расположения полей допусков калибров до 180 мм показаны на рис. 7.

На рабочих чертежах калибров указываются исполнительные размеры. Для пробок это их наибольшие предельные размеры с нижними отклонениями, равными -Н, для скоб – их наименьшие предельные размеры с верхними отклонениями +Н. Иными словами, отклонения представляют так, чтобы допуск на изготовление располагался «в тело» калибра. Кроме того, на чертежах указывают также шероховатость рабочих поверхностей калибров (см. табл. 3) и маркировку, включающую в себя:

- номинальную величину контролируемого размера с буквенно-цифровым обозначением поля допуска;

- числовые значения предельных отклонений контролируемого размера в мм;

- тип калибра (ПР или НЕ);

- товарный знак завода-изготовителя.

Некоторые варианты конструктивного исполнения нерегулируемых предельных калибров в зависимости от величины контролируемого размера показаны на стенде «Калибры».

При выполнении данного раздела работы необходимо для деталей заданного сопряжения рассчитать предельные размеры пробок и скоб, размеры изношенных проходных пробки и скобы, выполнить рабочие чертежи обоих калибров, проставить исполнительные размеры и шероховатость рабочих поверхностей калибров и нанести маркировку. При расчётах размеры, оканчивающиеся на 0,25 и 0,75 мкм, следует округлять до величин, кратных 0,5 мкм, в сторону сокращения производственного допуска изделия. Необходимые для расчетов калибров данные приведены в табл. 4 приложения.

Пример: рассчитать размеры калибров для контроля деталей в сопряжении ø50 Н7/к6.

По таблицам ГОСТ 25347-89 находим для отверстия ES=+25 и EI=0, для вала es=+18 и ei=+2, Dmax 50,025 мм, Dmin=50,000, dmax=50,018 мм и dmin=50,002 мм. По табл. 4 приближения находим для пробки Н=4, Z=3,5 и Y=3, для скобы H₁=4, Z₁=3,5 и Y₁=3. Вычерчиваем схемы расположения полей допусков (рис. 8) и подсчитываем требуемые размеры калибров.

Для пробок:

Наибольший предельный размер проходной пробки:

D_min + Z + H/2 = 50,000+0,0035+0,002=50,0055 мм.

Наименьший предельный размер проходной пробки:

D_min + Z - H/2 = 50,000+0,0035 - 0,002=50,0015 мм

Предельный размер изношенной проходной пробки:

D_min – Y = 50,000-0,003=49,997 мм.

Наибольший предельный размер непроходной пробки:

D_max + H/2 = 50,025+0,002=50,027 мм.

Наименьший предельный размер непроходной пробки:

D_max - H/2 = 50,025-0,002=50,023 мм.

Для скоб:

Наибольший предельный размер проходной пробки:

d_max - Z₁ + H₁/2 = 50,018-0,0035+0,002=50,0165 мм.

Наименьший предельный размер проходной пробки:

d_max – Z₁ – H₁/2 = 50,000+0,0035 - 0,002=50,0125 мм

Предельный размер изношенной проходной скобы:

d_max – Y1 = 50,018 + 0,003 = 50,021 мм

Наибольший предельный размер непроходной скобы:

d_min + H₁/2 = 50,002 + 0,002 =50,04 мм

Наименьший предельный размер непроходной скобы:

d_min – H₁/2 = 50,002 + 0,002 = 50,000 мм

Выбрав приемлемые варианты конструктивного исполнения, вычерчиваем скобу (рис. 9а) и пробку (рис. 9б) и наносим на чертежи все ранее оговоренные данные.

ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ УЗЛОВ

Номенклатура применяемых в машино- и приборостроении подшипников качения приведена в . В зависимости от геометрической точности поверхностей и тел качения ГОСТ 520-89 устанавливает следующие классы точности подшипников, указанные в порядке повышения точности:

0, 6, 5, 4, 2, Т – для шариков и роликов радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников;

0, 6, 5, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников;

0, 6Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников.

Установлены также дополнительные классы точности – 7 и 8 – ниже класса точности 0 для применения по заказу потребителей в неответственных узлах.

Классы точности подшипников характеризуются значениями предельных отклонений размеров, форм и расположения поверхностей подшипников. В зависимости от наличия требований по уровню вибрации, допускаемых значений этого уровня или уровня других дополнительных технических требований установлены три категории подшипников – А, В и С, а также группы радиального или осевого зазоров и ряды момента трения.

На подшипниках должна быть маркировка их условного обозначения, нанесённая на любые поверхности подшипников, кроме поверхностей качения. Чаще всего такая маркировка наносится на торцовую поверхность одного из колец. Маркировка содержит основное и дополнительное (или только основное) обозначения, разделённые знаком тире:

Основное обозначение, определяющее тип и размер подшипника, содержит от трёх до семи цифр. Дополнительное обозначение может содержать от одного до четырех знаков, определяющих (справа налево):

- класс точности подшипника – цифра или буква;

- группу радиального или осевого зазора – цифра;

- ряд момента трения – цифра;

- категорию подшипника – буква.

Например, А125-3000205 – основное обозначение, 5 – класс точности, 2 – группа радиального зазора, 1 – ряд момента трения, А – категория подшипника. Если нет отдельных требований по категории, моменту трения и группе зазора, то в дополнительном обозначении указывается и маркируется только класс точности, например, 6-205, 5-205 и т.п. В условном обозначении подшипников класса точности 6Х проставляется только знак Х. Например, Х-314 – подшипник 314, класс точности 6Х.

Для подшипников класса точности 0 класс точности не указывают и не маркируют, если дополнительное обозначение не содержит ни одного из требований по категории, моменту трения и группе зазора. Например, 205 – подшипник 205, класс точности 0. Если же в дополнительном обозначении имеется хотя бы одно из упомянутых требований, то класс точности 0 указывается и маркируется обязательно. Например, ВО-205 – подшипник 205, класс точности 0, категория В.

Посадочные поверхности колец выполнены как основные, и различные по характеру посадки обеспечиваются подбором соответствующих полей допусков деталей, сопрягаемых с кольцами. Схемы расположения полей допусков посадочных поверхностей колец показаны на рис. 10. Особенностью подшипниковых посадок является «выступающее» расположение поля допуска отверстия внутреннего кольца, т.е. оно расположено не вверх от нулевой линии, как для обычного основного отверстия, а вниз от неё. Таким образом, нижние отклонения диаметров и, следовательно, их допуски определяются номинальным диаметром посадочной поверхности и классом точности.

Напоминаем, что в соответствии со сложившейся ранее практикой диаметр наружного кольца (вал) обозначают буквой D, а диаметр отверстия внутреннего кольца (отверстие) буквой d.

Стандартные предельные отклонения диаметров посадочных поверхностей колец приведены в табл. 5, 6 и 7 приложения.

Условные обозначения полей допусков диаметров посадочных поверхностей колец подшипников состоят из буквы L для внутренних колец или l для наружных колец и цифры – класса точности подшипника. Например l0 – поле допуска наружного кольца подшипника нулевого класса точности; L6 – поле допуска отверстия внутреннего кольца подшипника шестого класса точности.

Предельные отклонения диаметров посадочных поверхностей колец подшипников установлены ГОСТом 520-89, а поля допусков сопрягаемых с кольцами деталей – ГОСТом 3325-85.

Выбор полей допусков отверстий в корпусах и валов, сопрягаемых с кольцами подшипников, определяется типом, размерами и классом точности подшипника, а также величиной, направлением и характером нагрузки и другими условиями эксплуатации. Поле допуска, как известно, определяется величиной допуска и основным отклонением. Допуск диаметра вала или отверстия в корпусе, который при заданной номинальной величине диаметра определяется квалитетом, зависит от класса точности подшипника. Для подшипником классов 0, 6Х и 6 отверстия в корпусах выполняются по 7-му квалитету, валы – по 6-му квалитету. Для подшипников классов 5 и 4 отверстия в корпусах выполняются по 6-му квалитету, валы – по 5-му квалитету.

При выбранном таким образом допуске диаметра сопрягаемой с кольцом детали основное отклонение определяется видом нагружения кольца и некоторыми другими условиями (например, материалом корпуса, его конструкцией и т.п.). В зависимости от условий эксплуатации различают следующие виды нагружения колец:

а) местное нагружение: кольцо воспринимает постоянную по величине и направлению радиальную нагрузку ограниченным участком дорожки качения;

б) циркуляционное нагружение: аналогичная радиальная нагрузка воспринимается последовательно всеми участками дорожки качения;

в) колебательное нагружение: кольцо воспринимает радиальную нагрузку ограниченным участком дорожки качения, когда направление нагрузки изменяется в пределах некоторого угла за один оборот кольца.

Так, например, если вращается вал, а корпус неподвижен, то постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка обусловливает местное нагружение дорожки качения наружного кольца и циркуляционное нагружение дорожки качения внутреннего кольца.

Циркуляционно нагруженные кольца монтируется, как правило, с напрягом, чтобы предотвратить проскальзывание кольца под нагрузкой по посадочной поверхности детали, сопрягаемой с кольцом. Поле допуска этой поверхности выбирается по величине P_R интенсивности нагрузки на посадочной поверхности кольца. Она вычисляется по формуле:

где - радиальная нагрузка на опору, Н;

- ширина посадочной части кольца подшипника, мм

(В – ширина подшипника, мм; r – радиус скругления кромок посадочной поверхности кольца, мм);

- динамический коэффициент посадки;

- коэффициент, учитывающий уменьшение фактических значений натягов по сравнению с расчетными в случае полого вала или тонкостенного корпуса (при сплошном вале или толстостенном корпусе );

- коэффициент, учитывающий неравномерностью распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору. Для однорядных подшипников всегда независимо от величины осевой нагрузки. Если , то для подшипника любого типа .

Значения зависят от величины , где - угол контакта по ГОСТ 3395-89 (в некоторых справочниках этот угол обозначен . Значения приведены в в таблицах габаритных размеров подшипников.

Значения коэффициентов приведены также в табл. 8, 9 и 10 приложения.

Поля допусков диаметров посадочных поверхностей валов и отверстий в корпусах в зависимости от номинальных размеров и классов точности подшипников и значений интенсивности нагрузки приведены в табл. 11 приложения.

Если внутреннее кольцо подшипника упирается торцом не в заплечик вала, а в торец распорной втулки, то предельные отклонения отверстия втулки должны быть такими, чтобы для облегчения сборки в сопряжении вал – втулка обеспечивался гарантированный зазор, т.е. поле допуска отверстия втулки на схеме должно располагаться выше выбранного ранее поля допуска вала. Учитывая невысокие требования к точности сопряжения вал – втулка, отверстие втулки может быть выполнено на 2…3 квалитета грубее, чем вал.

Местно нагруженные кольца монтируют, как правило, с зазором. Это предотвращает заклинивание тел качения и позволяет кольцу постепенно проворачиваться по посадочной поверхности, чем обеспечивается равномерный износ дорожки качения кольца. Выбор посадки при этом обусловлен номинальным размером, материалом сопрягаемой с кольцом детали, конструктивными особенностями и др. Рекомендуемые поля допусков деталей, сопрягаемых с местно нагруженными кольцами, приведены в табл. 12 приложения.

В сопряжении крышки с корпусом поле допуска диаметра посадочной поверхности крышки выбирается с учётом того, что ранее уже выбрано поле допуска отверстия в корпусе. Обычно в таких случаях требуется посадка с гарантированным зазором при невысоких точностных требованиях к соосности отверстия в корпусе и посадочной поверхности крышки, поэтому последнюю можно выполнить на 2…3 квалитета грубее, чем отверстие в корпусе.

Работоспособность подшипниковых узлов в значительной мере зависит от точности формы и шероховатости поверхностей, сопрягаемых с кольцами подшипников, поэтому обычно нормируют допускаемые отклонения от круглости и профиля продольного сечения деталей, сопрягаемых с кольцами, а также допускаемую шероховатость их поверхностей. При выбранном ранее допуске IT диаметра посадочной поверхности значения допусков круглости и профиля продольного сечения назначаются по ГОСТ 24643-81 так, чтобы они в диаметральном выражении составляли 0,5 IT для подшипников классов 0 и 6 и 0,25 IT – для подшипников классов 5 и 4. Стандартные числовые значения допусков круглости и профиля продольного сечения приведены в табл. 13 приложения.

Шероховатость посадочных поверхностей деталей, сопрягаемых с кольцами подшипников, обычно нормируется указанием наибольшего допускаемого значения параметра в зависимости от класса точности подшипника. Рекомендуемые значения приведены в табл. 14 приложения.

Указание допусков погрешности формы на чертежах производится в соответствии с ГОСТ 2.308-79, а шероховатости – в соответствии с ГОСТ 2,309-73.

Пример: В подшипниковом узле установлен (см. рис. 11а) радиальный двухрядный сферический подшипник 5-1218. Конструктивные особенности узла: корпус неразъемный, вал полый с отношением. Корпус в процессе эксплуатации неподвижен, вал вращается. Нагрузка постоянна по величине и направлению. Радиальная соответствующая нагрузки осевая составляющая. При работе допускается перегрузка до 30%.

В соответствии с заданием необходимо выбрать посадки для всех входящих в узел деталей, а также задать допускаемые шероховатость и погрешности формы посадочных поверхностей деталей, сопрягаемых с кольцами подшипника. Кроме того, необходимо вычертить эскизы всех деталей узла с простановкой размеров и допусков сопрягаемых поверхностей и схемы расположения полей допусков для сопряжений: наружное кольцо-корпус, внутреннее кольцо-вал, корпус-крышка и вал-распорная втулка.

По находим размеры подшипника:

По табл. 5 и 6 определяем отклонения диаметров посадочных поверхностей колец подшипника: .

По заданным условиям эксплуатации определяем, что нагруженное кольцо подвержено местному нагружению, а внутреннее – циркуляционному. По табл. 12 приложения находим, что отверстие в корпусе должно быть выполнено с полем допуска Н6, т.е. посадка наружного кольца в корпус ø160 Н6/l5.

Выберем посадку для циркуляционно нагруженного внутреннего кольца на вал. Для этого по формуле (1) подсчитаем интенсивность нагрузки , определив предварительно все входящие в формулу размеры и коэффициенты. Ширина посадочной части подшипника . По табл. 8 приложения находим, что . По табл. 9 при и находим, что .

По табл. 10 при находим, что .

Тогда

По табл. 11 находим, что при и вал должен быть выполнен с полем допуска m5, т.е. посадка внутреннего кольца на вал.

На эскизе узла укажем размеры сопряжений колец подшипника с корпусом и валом и выбранные посадки, а на эскизах корпуса и вала – диаметры посадочных поверхностей и поля допусков (см. рис. 11).

Начертим (рис. 12) схемы расположения полей допусков:

а) внутреннего кольца подшипника и вала ø90 m5 ;

б) наружного кольца и отверстия в корпусе

По табл. 14 находим, что шероховатость посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе не должна превышать , что и укажем на эскизах вала и втулки (рис. 11б и 11г).

Допуски круглости и профиля продольного сечения в диаметральном выражении должны составлять величину 0,25 IT, т.е. для отверстия в корпусе 0,25(25-0)=6,25 мкм, а для вала 0,25(28-13)=3,75 мкм. По табл. 13 выбираем ближайшие значения: для отверстия в корпусе 6 мкм, а для вала – 4 мкм. Указываем эти допуски на эскизах вала и корпуса (рис. 11б и 11г).

Выберем поля допусков диаметров посадочных поверхностей крышки и распорной втулки. Так как крышка сопрягается с отверстием в корпусе ø160 Н6 и в технических требованиях к узлу не оговорены требования к соосности сопрягаемых поверхностей, то допуск диаметра крышки может быть взят по 9-му квалитету с основным отклонением, меньшим, чем нижнее отклонение диаметра отверстия в корпусе, равное в данном случае нулю. Таким полем допуска будет, например, поле f9. Крышка с диаметром сопрягаемой поверхности ø160 f9 в сопряжении с отверстием в корпусе ø160 Н6 обеспечит гарантированный зазор, что облегчает её установку в узле.

Отверстие распорной втулке, сопрягаемой с валом ø90 m5, также может быть выполнено по более грубому квалитету, например, по 8-му. Основное отклонение для отверстия также выберем с учетом возможности получения гарантированного зазора в сопряжении с валом: оно должно быть большим, чем верхнее отклонение вала, равное +28 мкм. Поэтому для диаметра отверстия втулки можно взять, например, поле допуска F8 и тогда в сопряжении втулки ø90 F8 с валом ø90m5 всегда будет зазор, облегчающий сборку этих деталей в узле.

Начертим (рис. 13) схемы расположения полей допусков:

а) распорной втулки и вала (рис. 13а);

б) отверстия в корпусе и крышки (рис. 13б).

На эскизах крышки и распорной втулки (рис. 11) укажем размеры и условные обозначения полей допусков диаметров сопрягаемых поверхностей, а на эскизе узла – посадки крышки в отверстие в корпусе и втулки на вал.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

«РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ»

Вариант расчетно-графической работы сообщается студенту на практическом занятии преподавателем. Исходные данные по каждому варианту приведены на стенде. Остальные данные для расчетов берутся из таблиц стандартов ЕСДП (стенд «Единая система допусков и посадок») и таблиц приложения к данным указаниям.

Расчетно-графическая работа №2 состоит из двух частей.