Выбор и расчет посадки подшипника качения

Иходные данные для проектирования.

 

Исходным документом для выполнения курсовой работы является эскиз узла (рис.1) Для подшипника качения известно: № 316 ГОСТ 8338-75.

режим работы – нормальный;

интенсивность нагружения подшипника (Р/С) – 0,18;

Для зубчатого соединения:

модуль (m) – 3 мм;

число зубьев Z₁=42;

число зубьев Z₂=63;

вид передачи – реверсивная;

назначение – быстроходная.

 

Рисунок 1.1 - Узел редуктора.

 

В рассматриваемом узле редуктора (рис.1) гладкими цилиндрическими сопряжениями являются соединения:

вал 1с распорной втулкой10;

колесо зубчатое 3 с валом 1;

кольцо внутреннее подшипника 5 с цапфой вала 1;

кольцо наружное подшипника 5 с корпусом 4;

крышки 7, 9 с корпусом 4;

Выбор рассчетных размеров, расчет посадки с зазором.

 

Выбор следует начать с размеров подшипника качения. Подшипник 411 ГОСТ 8338-75 "Подшипники роликовые однорядные.” Основные размеры которого определяем: внутреннее кольцо подшипника d=55 мм, наружное кольцо подшипника D = 140 мм; ширина колец В=33 мм

По ряду Ra 40 устанавливаем:

сопряжение зубчатого колеса 3 с валом 1 do=60 мм;

сопряжение крышек 7, 9 с корпусом 1 do=140 мм;

в месте установки манжеты номинальный диаметр вала do=55 мм;

наружный диаметр шлицевого соединения – 50 мм.

Рассматривая соединение втулки 6 и 10 с валом 1, устанавливаем, что выбор поля допуска вала обусловлен полем допуска под посадку зубчатого колеса и подшипника, поэтому назначаем к6. Поле допуска отверстия назначаем с гарантированным зазором, из рекомендуемых посадок D9;Е9, назначаем Е9, так как данная посадка дешевле в изготовлении, и на основании рекомендаций [6] назначаем посадку для данного соединения Æ55 Е9/к6.

Выбор посадки зубчатого колеса 3 на вал 1 определяется условиями работы передачи, точностью передачи, сборкой узла. Для подвижных колес находят применения посадки – Н7/i_s6;Н7/k6; при значительных скоростях и динамических нагрузках – Н7/n6; H7/p6; H7/s6. Для тихоходных колес невысокой точности (8..10 степень точности) применяют посадки Н8/n7; H8/n8 [5.6].

В данном примере выбираем переходную посадку Æ60Н7/k6, которая позволит обеспечить точность центрирования сопрягаемых деталей, возможность самоустановки колеса под нагрузкой, легкость сборки и разборки соединения.

Выбор и расчет посадки подшипника качения

В техническом задании указано, что п. 5 установлен подшипник 411. ГОСТ 8338-75. К заданному механизму (редуктор общего назначения, рис. 1.1) требования к точности вращения вала специально не оговорены, данный редуктор нельзя отнести к разряду высокоскоростных, принимаем нулевой класс точности подшипников.

Выбор посадок требует определения видов нагружения (местное, циркуляционное, колебательное). Так как передача крутящего момента в заданном механизме осуществляется цилиндрическими зубчатыми колесами, то на вал действует нагрузка, постоянная по направлению и по величине. Вал вращается, а корпус неподвижен, и это определяет, что внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, а наружное кольцо – местное.(см. ГОСТ 3325–85). По заданию режим работы подшипникового узла - легкий. Стандарт рекомендует поля допусков цапфы вала, сопрягаемой с подшипником качения k6 или js6. Так как поле допуска вала к6 обеспечивает гарантированный натяг, что и требуется при циркуляционном виде нагружения, а поле js6 образует переходную посадку при которой возможен и зазор.Выбираем k6 аналогично выбираем поле допуска отверстия корпуса H7. Предельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения определяем по ГОСТ 520-89, предельные отклонения вала Æ55k6 и отверстия корпуса Æ140H7 по ГОСТ 25347-89 "Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки" и расчеты сводим в таблицу 4.1

 

Таблица4.1-Расчет предельных размеров деталей подшипникового узла.

Диаметр	Детали	Es) мкм	EI(ei), мкм	Dmax(dmax), мкм	Dmax(dmax), мкм
do=55 мм	Кольцо подшипника   вал	+21	-10     +2	55,000     55,021	54,990     55,002
D=140 мм	Кольцо Подшипника отверстие	+30	–13	140,000   140,030	139,987   140,000

 

Строим схемы расположения полей допусков сопрягаемы деталей подшипникового узла и рассчитываем зазоры (натяги).

⁺²¹

 

₊₂

 

_-10

 

Рисунок 4.1 - Схема расположения полей допусков сопряжения Æ30L0/к6

По do: N_max=d_max–D_min=55,021-54,990=0,031 мм =31 мкм;

N_min=d_min–D_max=55,002-55,000=0,002 мм =2 мкм;

T(N)=IT(D)+IT(d)=10+13=23 мкм;

N_cp=(N_max+N_min)/2=(31+2)/2=16,5 мкм.

По D₀: S_max=D_max–d_min=140,030–139,987=0,043 мм =43 мкм;

S_min=D_min–d_max=140,000–140,000=0,000 мм;

T(S)=IT(D)+IT(d)=13+30=43 мкм;

S _cp=(S_max+S_min)/2=(43+0)/2=21,5 мкм.

 

 

⁺³⁰

 

 

 

_-13

 

Рисунок 4.2 - Схема расположения полей допусков сопряжения Æ 140H7/l0

ГОСТ 3325–85 устанавливает требования к точности формы и расположения шероховатости посадочных поверхностей и отверстий корпусов. Пример, обозначения допусков размеров, допусков формы и расположения посадочных и опорных торцовых поверхностей заплечиков валов и отверстий корпусов, допуска соосности, шероховатости поверхности указаны на рис.4.3.

Рисунок 4.3 - Обозначение допусков размеров, формы и расположения, допуска, соосности и шероховатости поверхности.

Отклонение от круглости и профиля продольного сечения по ГОСТ 3325-85 (табл.4) принимаем равный 5.0 мкм.

Шероховатость посадочных поверхностей(табл.3) принимаем Ra=1,25 мкм.

Суммарное допустимое отклонение от соосности, вызванное неблагоприятным сочетанием всех видов погрешностей обработки, сбор­ки и деформации подшипников посадочных поверхностей вала и корпуса под действием нагрузок, оценивается допустимым углом взаимного перекоса q_max между осями внутреннего и наружного колец подшип­ников качения, смонтированных в подшипниковых узлах. В прил. 7 ГОСТ 3325-85 приведены числовые значения допусков соосности посадочных поверхностей вала и корпуса в подшипниковых узлах различных типов при длине посадочного места В₁= 10 мм. При другой длине посадочного места В₂ для получения соответствующих допусков соосности следует табличные значения умножить на B₂/10. Допуск соосности поверхностей вала составит: Т_ =4*(33/10)=13,2 мкм..

Величина допустимого значения радиального биения определена по ГОСТ 3325-85 (табл.5) и принимаем равный T=21 мкм