Назначение допусков формы и расположения поверхностей в зависимости от конструкции сборочного узла. Контроль отклонений формы и взаимного расположения поверхностей

 

22.Система допусков и посадок подшипников качения. Соединения с подшипниками качения. Основные типы подшипников: характеристика, применение, маркировка.

Подшипники качения являются наиболее распространенными стандартными изделиями (сборочными единицами). Более 15 тыс. типоразмеров подшипников качения изготавливают на специализированных заводах с размерами от долей миллиметра до 3 м и массой от долей грамма до 6 т.

Подшипники качения, работающие при самых разнообразных нагрузках и частотах вращения, должны обеспечивать точность, бесшумность, долговечность и другие эксплуатационные свойства качества.

Телами качения являются шарики, ролики или иглы (в игольчатых подшипниках).

Основными присоединительными размерами, по которым осуществляется полная (внешняя) взаимозаменяемость, являются наружный диаметр D наружного кольца и внутренний диаметр d внутреннего кольца.

Внутренняя взаимозаменяемость в подшипниках между телами качения, кольцами и сепаратором является неполной и осуществляется селективной сборкой.

ГОСТ 24955-81 устанавливает термины и определения основных понятий в области подшипников качения, их деталей и элементов.

ГОСТ 25256-82 устанавливает термины и определения основных понятий в области допусков на подшипники качения, их детали и элементы. Основные размеры подшипников качения указаны в ГОСТ 3478-79.

Основным параметром подшипника качения, определяющим его точность вращения, грузоподъемность, бесшумность работы, равномерность распределения нагрузки и другие эксплуатационные свойства, является радиальный зазор между телами качения и дорожками качения. Его величина зависит от точности размеров 1 присоединительных поверхностей к корпусу и валу изделия, точности формы и расположения поверхностей колец (радиальное и торцевое биение, непараллельность торцов колец), шероховатости их поверхностей (особенно дорожек качения), точности формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатости их поверхностей; величины бокового биения по дорожкам качения внутреннего и наружного колец.

В зависимости от точности указанных параметров ГОСТ 520-89 для шариковых и роликовых подшипников с внутренним диаметром от 0,6 до 2 000 мм устанавливает классы точности, которые, как правило, обозначаются арабскими цифрами в порядке повышения точности:
- 0,6; 5; 4; 2; Т - для шариковых и роликовых 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 дополнительные 8-й и 7-й классы точности подшипников ниже нулевого класса точности для применения в неответственных узлах по заказу потребителей.

Класс точности проставляют (через тире) перед условным обозначением подшипника, например 6-205. Нулевой класс в обозначении не указывают, поскольку его применяют для большинства механизмов общего назначения. Подшипники более высоких классов точности применяют при больших частотах вращения и в случаях, когда требуется высокая точность вращения вала (например, для авиационных двигателей, для шпинделей шлифовальных и других прецизионных станков).

В гироскопических и других прецизионных приборах и машинах используются подшипники класса точности 2 и Т.

С повышением класса точности возрастают точностные требования ко всем элементам подшипников как внутренним, обеспечивающим точность вращения и радиальные зазоры между телами качения и дорожками колец, так и внешним, обеспечивающим посадку колец в изделии.

Для внутренних колец шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников с номинальным размером присоединительного диаметра d свыше 18 до 30 мм в зависимости от класса точности подшипника приведены допуски, мкм.

Точность тел качения очень высокая и составляет в среднем по разномерности в одном подшипнике 1 мкм.

Шероховатость поверхности тел качения, дорожек качения и присоединительных поверхностей колец Ra 0,63...0,32 мкм и менее. Уменьшение параметра шероховатости Ra от 0,32 до 0,08 мкм повышает ресурс подшипника более чем в два раза, а дальнейшее уменьшение параметра шероховатости Ra до 0,08... 0,04 мкм - еще на 40 %.

В связи с недостаточной жесткостью колец подшипников, стандартом допускается их овальность в свободном состоянии, которая может доходить до 50 % допуска на диаметр. При сборке и монтаже подшипника кольца выправляются.

Присоединительные диаметры колец подшипников изготавливают с отклонениями размеров внутреннего диаметра внутреннего кольца и наружного диаметра наружного кольца, не зависящими от посадки, по которой их будут монтировать.

Посадки наружного кольца с отверстием корпуса изделия выполняют в системе вала и поле допуска наружного диаметра наружного кольца располагается как для основного вала, т.е. в "минус" от нулевой линии. Посадки внутреннего кольца с валом изделия осуществляются в системе отверстия, но поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца располагается от нулевой линии в "минус".

Применение системы отверстия и системы вала в посадках колец подшипника с валом и отверстием корпуса обеспечивает их полную взаимосвязь и быстрый демонтаж и монтаж в условиях эксплуатации. Кроме того, особенность расположения полей допусков внутреннего диаметра внутреннего кольца подшипника позволяет не прибегать к специальным посадкам для получения неподвижных соединений колец с валами, а использовать стандартные переходные посадки ЕСДП.

 

 

23.Выбор посадок для подшипников качения

Весьма важным в обеспечении высокой работоспособности подшипников является выбор посадок колец подшипника с присоединяемыми поверхностями деталей изделия. Основными факторами, определяющими выбор посадок, являются:
— вид нагружения колец подшипника;
— величина нагрузки (интенсивность нагружения);
— частота вращения;
— условия монтажа.

Главным фактором при выборе посадок является вид нагружения наружного и внутреннего колец подшипника.

Схема «вращается вал» (внутреннее кольцо вращается вместе с валом) имеет место у подшипников валов коробок передач, задних колес заднеприводных автомобилей, у роторов электродвигателей. Схема «вращается корпус» (при работе вращается наружное кольцо) лежит в основе работы подшипников передних колес заднеприводных автомобилей, в роликах конвейеров и т. п.

Различают три вида нагружения подшипников: местное, циркуляционное и колебательное.

Местное нагружение кольца (М) - вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка Fr постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала и корпуса. Такое нагружение имеет место, когда кольцо не вращается относительно действующей нагрузки или кольцо и нагрузка участвуют в совместном вращении.

Циркуляционное нагружение кольца (Ц) — вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожки качения последовательно по всей ее длине и соответственно всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение происходит, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки Fr с частотой вращения л или когда нагрузка вращается относительно неподвижного кольца.

Колебательное нагружение кольца — вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению Frn вращающейся Fc (Fr > Fc). Их равнодействующая Fr+C совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления F причем она периодически воспринимается последовательно через тела качения зоной нагружения кольца и передается соответствующим ограниченным участкам посадочной поверхности.

Если Fr< Fc, то нагружение колец может быть местным или циркуляционным в зависимости от схемы приложения вращающихся сил. Кольца, которые остаются неподвижными, будут испытывать циркуляционное нагружение, а кольца, вращающиеся вместе с нагрузкой Fc, - местное нагружение. После определения вида нагружения колец подшипников, необходимо принять решение о характере посадок присоединяемых поверхностей колец подшипников с присоединительными поверхностями изделия.

Для гарантированной замены трения скольжения на трение качения надо иметь неподвижные посадки присоединительных поверхностей колец с соответствующими поверхностями изделия, но тогда из-за недостаточной жесткости колец подшипников может произойти заклинивание тел качения. Чтобы этого не происходило, необходимо выяснить, какие виды нагружения колец требуют обязательного применения неподвижных посадок, а какие могут допустить компенсационные зазоры.

Кольца, испытывающие местное нагружение, без снижения качества подшипников могут допустить использование посадок с небольшим средневероятным зазором, наличие которого необязательно приведет к взаимному смещению, нарушающему неподвижность. Только при малых нагрузках и большой частоте вращения под воздействием отдельных толчков, сотрясений и других факторов может происходить такое смещение (кольцо будет периодически проворачиваться), что в определенной мере может быть полезным, обеспечивая равномерный износ сопрягаемых поверхностей и их долговечность.

Кольца, испытывающие циркуляционное нагружение, должны иметь посадки с гарантированным натягом, исключающим возможность относительных смещений или проскальзывания, так как при появлении зазора в сопряжении будет происходить процесс раскатки колец с разрушительными последствиями.

Допустимые зазоры и натяги для сопряжений колец, испытывающих местное или циркуляционное нагружение, зависят от нагрузки на подшипник и частоты вращения.

С уменьшением частоты вращения и увеличением нагрузки на подшипник зазор при местном нагружении может быть увеличен и, наоборот, с увеличением частоты вращения и уменьшением нагрузки зазор следует уменьшать. Для колец, испытывающих циркуляционное нагружение, натяг в сопряжении должен увеличиваться вместе с возрастанием нагрузки на подшипник и уменьшением скорости вращения.

Основой выбора посадок является расчет. Существует несколько методик расчета посадок с зазором, с натягом и посадок переходных. Вместе с тем находят применение и табличные методы.

При циркуляционном нагружении колец подшипника посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочную поверхность.