Местное нагружение кольца - нагружение, при котором работающая на подшип­ник результирующая радиальная нагрузка всегда воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в границах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или туловища.
Кольцо может быть неподвижно относи­тельно действующей на него нагрузки или кольцо и нагрузка принимают участие в общем вращении.
На рис.
34 изображены события местного нагружения колец (а - внешнего, б - духовного) с соответствующими эпю­рами нормальных напряжений на посадоч­ных поверхностях.

Стандартное сопряжение подшипника с ответными деталями образуется подобно сочетанию полей допусков присоединительных размеров подшипниковых колец со стандартными полями допусков валов и отверстий.
В связи с этим есть возможность достижения повышенной точности посадки за счет перераспределения точности сопрягаемых деталей, в подробности, ужесточения допусков на присоединительные размеры колец подшипников .
Подобным типом, появляется надобность формирования особых стандартов на посадки подшипников качения, которые фактически регламентируют поля допусков размеров деталей, сопрягаемых с подшипниками , а также другие требования к точности их геометрических параметров.

Посадки группы H / d (H 8/ d 9, H 9/ d 9 ě°˝€ ” предпочтительная и подобные им посадки , образованные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11) применяют сравнительно не часто.
Например, посадка H 7/ d 8 используется при высокой частоте вращения и относительно небольшом давлении в больших подшипниках , а также в сопряжении « поршень - цилиндр » в компрессорах, а посадка H 9/ d 9 - при низкой точности механизмов.

Настоящее порно решение этой трудности: 1.
Взять керн.
Место посадки подшипника сильно часто накернить, от частоты кернения зависит как подолгу этот геморой проходит.
Таким типом мой папа часто сажал подшибники на колено собственного юпитера.
ЗЫ уже ни что не поможет, если у тебя люфт м/у внутренней обоймы подшипника и вала .
Был бы ты поближе я б тебе вал б/у задарил shvbsk

Некоторые подшипники без уплотнений устанавливают на вал со смазкой, выпитой при их изготовлении.
Перед установкой такие подшипники не подлежат расконсервации.
Подшипники без уплотнений и смазки перед установкой на вал подлежат расконсервации и промывке.
Перед сборкой их распаковывают и тщательно промывают в 6% - ном растворе масла с бензином или в горячем антикоррозионном водном растворе, а потом осуществляют визуальный контроль.
При этом убеждаются в отсутствии коррозии, прижогов, трещинок и прочих механических повреждений.
Проверяют маркировку, легкость вращения, шумность и при надобности размеры, лучевое и осевое биение, радиальный зазор, начальную осевую игру.
Способы контроля и технические требования приведены в ГОСТ 520 - 71.

Посадки неподвижных относительно нагрузки колец, назначают свободнее, допускающими наличие небольшого зазора, так как обкатывание кольцами сопряженных деталей в этом случае не происходит.
Нерегулярное проворачивание не крутящегося кольца порядка одного витка в сутки полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения, что содействует повышению долговечности подшипника .
Кроме того, сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазоров в подшипниках и при температурных деформациях.

Эта запись обозначает, что сопряжение сделано для цилиндрического сопряжения с номинальным диаметром 80 мм в системе вала , так как поле допуска вала обозначено h6 (основное отклонение для h равно нолю и отвечает обозначению главного вала , а цифра 6 показывает, что допуск для вала надо брать по шестому квалитету для интервала размеров (свыше 50 до 80 мм, к которому относится размер 80 мм) ;
поле допуска отверстия F7 (основное отклонение F с допуском по квалитету 7).

При выборе посадок с натягом (часть переходных и прессовых посадок ) необходимо включать, что зазор в подшипнике может уменьшаться от 50 до 80% от измеренного натяга в зависимости от жесткости колец подшипника и материала сопрягаемых деталей из?
за растяжения внутренних колец и сжатия наружных.
Это глядит особенно к небольшим нежестким шарикоподшипникам, имеющим незначительный радиальный зазор.
Значит, в подобных событиях неплохо принимать посадки с минимальным натягом или без него.

Стандарт нормирует также торцовое биение заплечиков валов и дыр корпусов и отклонения от соосности посадочных поверхностей подшипников относительно их общей оси.
Допуски соосности можно заменить допусками радиального биения тех же поверхностей относительно их общей оси, с учетом того, что на те же поверхности обязательно задаются допуски цилиндричности, которые совместно с допусками радиального биения ограничивают подобные же отклонения, какие ограничивают допуски соосности.

Допуски и посадки подшипников качения

Для сокращения номенклатуры подшипники изготавливают с отклонениями размеров наружного и внутреннего диаметров не зависимо от посадки, по которой их будут монтировать. Для всех классов точности подшипников верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю. Таким образом, диаметры наружного и внутреннего колец приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия, а следовательно, 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 диаметр отверстия внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, а не в «плюс», как у обычного основного отверстия, т.е. не в «тело» кольца, а вниз от нулевой линии (рис. 49).

Такое расположение поля допуска установлено с целью обеспечения сравнительно небольшого натяга в соединении внутреннего кольца подшипника с валом при использовании имеющихся в ЕСКД полей допусков на валы под переходные посадки, с учетом, что в большинстве подшипниковых соединений вращается вал, а корпус с наружным кольцом неподвижны.

Посадка подшипника в корпус в этих же условиях, как будет показано в дальнейшем, должна быть с небольшим зазором, поэтому поле допуска на диаметр наружного кольца располагается в «тело» детали или в «минус», как принято в общем машиностроении для основного вала.

Вследствие овальности конусообразности и других отклонений формы при измерении могут быть получены различные значения диаметра колец подшипников в разных сечениях. В связи с этим стандартом установлены предельные отклонения номинальных , и средних , диаметров колец. Средние диаметры и определяют расчетом как среднее арифметическое наибольшего и наименьшего диаметров, измеренных в двух крайних сечениях кольца.

К шероховатости посадочных и торцовых поверхностей колец подшипников, а также валов и корпусов предъявляют повышенные требования. Например, у колец подшипников класса точности 4 и 2 диаметром до 250 мм параметр шероховатости должен быть в пределах 0,63…0,32 мкм. Особое значение имеет шероховатость поверхности дорожек и тел качения. Уменьшение параметра шероховатости поверхности от 32…0,16 мкм до 0,16…0,08 мкм повышает ресурс подшипника более чем в два раза, а дальнейшее уменьшение параметра шероховатости до 0,08…0,04 мкм – еще на 40 %.

Выбор посадок колец подшипников на вал и в корпус осуществляется согласно ГОСТ 3325-85, исходя из условий работы сборочной единицы, в которую входят подшипники. При этом учитываются: схема работы сборочной единицы (вращается вал с внутренним кольцом или корпус с наружным кольцом); вид нагружения колец и режим работы подшипника.

Практически чаще всего сборочные единицы, содержащие подшипники, работают по схеме, когда вращается внутренне кольцо с валом, а наружное кольцо и корпус неподвижны (рис. 50). В этом случае необходимо обеспечить неподвижность соединения внутреннего кольца подшипника с валом. Это достигается за счет использования полей допусков валов под переходные посадки (основные отклонения , , , ), что, благодаря специфическому расположению поля допуска внутреннего кольца (вниз от нулевой линии), позволяет получить в соединении небольшой, чаще всего гарантированный натяг. Исключение представляет случай, когда предельные отклонения вала расположены симметрично относительно нулевой линии. Однако в этом случае вероятность получения натяга в соединении достаточно велика (96…98 %).

Рис. 50. Схемы полей допусков посадок колец подшипников на вал и в корпус

при вращении вала с внутренним кольцом подшипника

Применять для рассматриваемого соединения валы с полями допусков под неподвижные посадки недопустимо, так как получаемые при этом натяги сильно осложняют условия монтажа и демонтажа подшипников, а в процессе их эксплуатации возможны поломки в связи со значительными внутренними напряжениями в кольцах и шариках и заклинивание тел качения.

Поля допусков валов, как видно из рис. 50, выбирают по системе основного отверстия:

Для подшипников класса точности 0 и 6 − , , , ;

Для подшипников класса точности 5 и 4 − , , , ;

Для подшипников класса точности 2 − , , , .

Если вращается наружное кольцо с корпусом, а внутреннее кольцо и вал неподвижны, то в этом случае необходимо обеспечить неподвижность соединения наружного кольца с корпусом. Соединение внутреннего кольца с валом в рассматриваемом случае должно быть свободным. Поля допусков для отверстий корпусов и поля допусков на валы приведены в справочной литературе по нормированию точности подшипников.

Выбор посадок колец подшипников определяется также видом нагружения и режимом работы.

В случае если сборочная единица работает по схеме, вращается вал с внутренним кольцом, а корпус с наружным кольцом неподвижны, возможны две типовые схемы нагружения подшипника.

Первая типовая схема (рис. 51, а ). Радиальная нагрузка постоянна по величине и направлению. В этом случае внутреннее кольцо подшипника испытывает циркуляционное нагружение , а наружное кольцо – местное нагружение.

При местном нагружении (рис. 51, б ) кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузку , постоянную по направлению, лишь ограниченным участком беговой дорожки и передает ее ограниченному участку корпуса. Поэтому сопряжение наружного кольца подшипника с корпусом должно быть осуществлено по посадке с небольшим средневероятным зазором. За счет наличия зазора данное кольцо в процессе работы под действием отдельных толчков, сотрясений и других факторов будет периодически проворачиваться в корпусе, вследствие чего износ беговой дорожки станет более равномерным и долговечность подшипника существенно возрастет.

Циркуляционное нагружение создается на кольце при постоянно направленной радиальной нагрузке, когда место нагружения последовательно перемещается по окружности кольца со скоростью его вращения (рис. 51, в ). Посадка вращающегося циркуляционно нагруженного кольца должна обеспечивать гарантированный натяг, который исключает возможность относительного смещения или проскальзывания кольца и вала. Наличие вышеуказанных процессов приведет к развальцовке сопрягаемых поверхностей, потере точности, перегреву и быстрому выходу сборочной единицы из строя.

а б в

Рис. 51. Первая типовая схема нагружения подшипника и виды нагружения колей:

а – типовая схема нагружения; б – местное нагружение наружного кольца; в – циркуляционное нагружение внутреннего кольца

Рис. 52. Вторая типовая схема нагружения подшипника и виды нагружения колей:

а – типовая схема нагружения; б – колебательное нагружение наружного кольца

Вторая типовая схема (рис. 52, , схема которого, аналогичная схеме, представленной на рис. 52, в.

Режим работы подшипника принимается в зависимости от его расчетной долговечности. При расчетной долговечности более 10000 часов режим считается легким, при 5000…10000 часов − нормальным и при 2500…5000 часов − тяжелым. При ударных и вибрационных нагрузках, которые испытывают, например, трамвайные и железнодорожные буксы, валы дробильных машин и т.п., режим считается тяжелым независимо от расчетной долговечности.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)
УНИВЕРСИТЕТ МАШИНОСТРОЕНИЯ
________________________________________________
Кафедра «Стандартизация, метрология и сертификация»

РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК

Методические указания

Москва 2015

В.И. Колчков
УДК: 389

Методические указания предназначены студентам, обучающимся по техническим специальностям, при изучении курсов: «Метрология, стандартизация и сертификация», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», «Взаимозаменяемость», «Основы взаимозаменяемости»

© Колчков В.И. 2015

Общие указания

Расчёт функциональных параметров посадок и выбор
стандартных посадок

Функциональные параметры посадки – это предельные зазоры – Smaxf и Sminf или натяги – Nmaxf и Nminf , обеспечивающие работоспособность соединения. Допуск посадки TS(N) определяет точность, а следовательно и стоимость изготовления соединения TS(N) = Smax (Nmax ) – Smin (Nmin ) , для посадок с зазором (S) или с натягом (N); TS(N) = Smax + Nmax для переходных посадок,натяг в расчётах принимают за отрицательный зазор; TS(N) = TD + Td для всех типов посадок. Посадки с гарантированным зазором обеспечивают взаимное перемещение деталей соединения в заданных эксплуатационных условиях. Функциональные зазоры (Smaxf , Sminf ) рассчитываются по соответствующим методикам для конкретных изделий.

При выборе стандартных посадок необходимо в пределах примерно ±5% выполнить условия Smin Sminf , Smax Smaxf . Посадки с гарантированным натягом обеспечивают взаимную неподвижность деталей соединения при действии эксплуатационных усилий. Функциональные натяги (Nmaxf , Nminf ) рассчитываются, исходя из передачи максимального усилия (Nminf ) и прочности (Nmaxf ) .

При выборе стандартных посадок с натягом необходимо в пределах примерно ±5% выполнить условия Nmin Nminf , Nmax Nmaxf . Переходные посадки обеспечивают точность центрирования деталей соединения при возможности легкой сборки – разборки. Функциональные зазоры (Smaxf ) рассчитывают, исходя из точности центрирования деталей соединения, функциональные натяги (Nmaxf ) , исходя из затрат при сборке.

Следует заметить, что ±5% - ориентировочные пределы; в обоснованных случаях они могут составлять ±10% и выше. Основным требованием является применение стандартных посадок из числа предпочтительных и рекомендуемых.

При выборе стандартных переходных посадок необходимо выполнить условие Smax 2ef , где e f - допустимое смещение осей деталей соединения – эксцентриситет, тогда Nmax TD + Td – Smax .

Квалитет точности (IT) посадки можно определить, приняв условие, что допуск отверстия (TD) равен допуску вала (Td) , тогда TD = Td = TS(N)f /2 . В стандартной посадке квалитеты отверстия и вала равны или отличаются на единицу.

Первое приближение уточняется, согласно приведенным общим указаниям и заданным условиям, после чего принимается окончательное решение о посадке в соединении.

Посадки подшипников качения на вал и в корпус

Основные размеры подшипников качения - по ГОСТ 3478-2012 . Допуски и предельные отклонения размеров подшипников качения по ГОСТ 25256-82. ГОСТ 520-2011 устанавливает для разных типов подшипников качения классы точности: - нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 - для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников; - 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников; - нормальный, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных подшипников. Классы указаны в порядке повышения точности. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов устанавливает ГОСТ 3325-85.

Класс точности указывается перед условным обозначением подшипника через разделительную черту, например, 6-308, 5-36210, в случае отсутствия дополнительных требований, класс точности 0 не указывается, например 7306.

Посадки подшипников качения осуществляют: в корпус – в системе вала, на вал – в системе отверстия. Это означает, что предельные отклонения присоединительных размеров D и d не зависят от посадок. Поле допуска размера D наружного кольца является основным валом и обозначается буквой l (эль) с указанием класса точности подшипника, например:l 0, l 6, l 5, предельные отклонения D зависят от типа и класса точности подшипника (табл.13). Поле допуска размера d внутреннего кольца является основным отверстием и обозначается прописной буквой L и классом точности, например L0, L6, L5, L4 . В отличие от основного отверстия H по ГОСТ 25346-82, поля допусков внутренних колец подшипников расположены в «тело», т.е. в минус, ES=0 . Допуски размеров колец не совпадают с допусками IT и приведены в табл.13 в соответствии ГОСТ 520-2011. Посадки образуются применением полей допусков (ГОСТ 25346-82) для корпуса и вала и полей допусков наружного и внутреннего колец подшипника (ГОСТ 520-2011) и показаны на рис. 1.

Рис. 1

К посадочным поверхностям под подшипники качения предъявляют повышенные требования к точности формы и качеству поверхности . Отклонения формы поверхностей корпусов и валов не должны превышать для подшипников 0 и 6 классов значений, равных IT/4 , а для подшипников 5 и 4 классов – IT/8 . Наиболее значительное отрицательное влияние на работоспособность подшипников качения оказывают конусообразность и овальность посадочных поверхностей, поэтому для этих поверхностей указывают допуск круглости и допуск профиля продольного сечения. Шероховатость поверхностей устанавливается в зависимости от класса точности подшипника и диаметра (табл. 12).

Выбор посадок подшипников качения

Посадки подшипников качения на вал и в корпус зависят от вида нагружения , величины и характера нагрузок, размера и конструкции подшипника, класса точности подшипника. Различают три вида нагружения подшипников (ГОСТ 3325-85): местное , циркуляционное и колебательное . При местном нагружении нагрузка воспринимается ограниченым участком дорожки кольца. При циркуляционном нагружении радиальная сила воспринимается последовательно всеми элементами дорожки качения. Колебательное нагружение – комбинированный вид нагружения.

В случае местного нагружения основное отклонение принимается по табл.7 в зависимости от размера, конструкции корпуса (разъемный, неразъемный), уровня перегрузок.

При циркуляционном нагружении посадка выбирается на основе расчета совместных деформаций колец, возникающих вследствие натяга при посадке вращающегося кольца на вал или корпус, с учётом условия обеспечения оптимального радиального зазора в зоне сопряжения тел качения с поверхностью дорожки качения. В упрощенном виде этот расчет сводится к вычислению интенсивности нагружения PR

где: Fr - расчетная радиальная сила, действующая на опору; b - посадочная ширина подшипника, мм; k1 - коэффициент, учитывающий динамические перегрузки; k2 - коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале или тонкостенном корпусе; k3 - коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил по рядам тел качения, в случае применения двухрядных конических роликовых подшипников или сдвоенных шарикоподшипников.

Значения k3 зависят от величины

где Fa – осевая сила; - угол контакта, град. Значения коэффициентов k1 , k2 , k3 находят из табл. 9, 10 и 11 .

В случае циркуляционного нагружения основное отклонение, сопряженной с подшипником детали, принимают по табл.8 , исходя из рассчитанного PR , с учетом диаметра и класса точности подшипника.

Допуски корпусов или валов при местном нагружении кольца подшипника принимают по 7-му квалитету точности (IT7 ), если подшипник 0-го или 6-го класса и по IT6 , если 5-го или 4-го класса.

Допуски корпусов или валов при циркуляционном нагружении кольца принимают по 6-му квалитету (IT6) при классе точности подшипника 0 или 6 и по IT5 для 5-го или 4-го класса.

Примеры расчета посадок

Рассмотрим примеры расчета и выбора посадок в соединениях, входящих в сборку (рис. 2).

1. Посадки подшипника качения на вал и в корпус

Исходные данные: подшипник 6-7309 – однорядный конический, 6-го класса точности; радиальная реакция опоры Fr = 20000 Н; условия работы – удары, вибрация, перегрузка до 300%; вал – полый с диаметром отверстия d1 = 20мм; корпус неразъемный; вращается вал, корпус – неподвижен.

Решение. По справочнику находим посадочные размеры подшипника – диаметр наружного кольца – D = 100 мм, внутреннего – d = 45 мм, посадочная ширина, т.е. ширина без учёта радиусов закругления – b = 26 мм; нижние предельные отклонения колец определяем по табл.13 – eiD = -0.013 мм, EId = -0.01 мм, верхние отклонения равны 0, тогда D = 100 -0,013 , d = 45 -0,01 .

Вид нагружения колец: наружное – местное, внутреннее – циркуляционное.

Основное отклонение корпуса находим по табл.7 с учетом того, что: корпус неразъемный, перегрузка 300%, D = 100мм., получим основное отклонение – Н . Поле допуска отверстия корпуса с учетом класса точности подшипника – Н 7. Посадка наружного кольца в корпус – 100Н7/l 6 . Пользуясь табл. 1 и табл. 2 строим схему расположения полей допусков (рис. 3а).

Основное отклонение валов определятся по интенсивности нагружения PR . Для этого необходимы коэффициенты, входящие в уравнение. Коэффициент k 1 =1.8 (табл.9), с учетом перегрузки 300%; k2 =1.6, т.к. d1 /d = 20/45 = 0,44, а отношение наружнего и внутреннего диаметров подшипника D/d = 100/45 = 2,22; k3 = 1,0, т.к. подшипник однорядный. Вычислим интенсивность нагружения, значение которой равно: PR = (20000/26) 1.8 1.6 1.0 =2215 Н/мм. По табл.8 находим основное отклонение вала – n ; поле допуска вала, с учетом класса точности подшипника – n 6. Посадка внутреннего кольца на вал - 45 L6/n6 . Пользуясь табл.1 и табл.4 строим схему расположения полей допусков (рис. 3б).

Рис. 3

2. Посадка крышки в корпус

Посадка крышки в корпус зависит от:

1. конструкции крышки – глухая, с отверстием для выхода вала;
2. поля допуска отверстия в корпусе, которое выполнено под подшипник;
3. необходимости обеспечить возможность легкой сборки – разборки;
4. требований к точности центрирования манжетного уплотнителя (крышка с отверстием).

Исходные данные соответствуют примеру 1.

Решение. Требуемым условием удовлетворяют поля допусков предпочтительного применения (табл.5) d11 – для глухих крышек и d9 – для крышек с отверстием. Таким образом, получаем комбинированные посадки 100 H7/d11 и 100 H7/d9 . В случае более высоких классов точности подшипника может возникнуть необходимость применения более высоких квалитетов точности и уменьшения предельных зазоров. Схемы расположения полей допусков представлены на рис. 4 а и б, где основные отклонения определены по табл.2 , а допуски по табл.1 .

Рис. 4

3. Посадка дистанционного кольца (втулки) на вал

Исходные данные: вал выполнен под подшипник, поле допуска- n6 ; дистанционное кольцо (l /d < 0,8) должно достаточно легко собираться с валом, т.е. Smin f >0; максимальный зазор в соединении не должен вызывать повышенную неуравновешенность при вращении, что достигается необходимой точностью изготовления дистанционного кольца (втулки), как правило не выше IT 9.

Решение. Возможны, например, варианты применения предпочтительных полей допусков 45Е9 и 45F8 и рекомендуемых 45Е8, 45F9, 45D9 (табл.5), которые представлены на схеме (рис. 5).

В примере, исходным условиям лучше всего удовлетворяет посадка 45 E9/n6 , Smin = EI – es = 50 –33 = 17 мкм >0, Smax = ES – ei = 112 – 17= 95 мкм < 100 кроме того, поле Е 9 предпочтительное. Другое предпочтительное поле допуска – F 8 не подходит, т.к. для посадки 45 F 8/n 6 существует вероятность натяга.

Для дистанционных втулок (l /d > 0,8) предельный минимальный зазор Smin целесообразно увеличить для компенсации отклонений формы. Квалитет точности принимается более высоким для быстроходных валов.

4. Посадка червячного (зубчатого) колеса на вал

На сборке (рис. 2) изображена червячная передача, крутящий момент может передаваться шпонкой или без нее, поэтому рассмотрим эти два случая.

1) Исходные данные: червячная передача 6-ой степени точности, корпус изготавливается по IT 7, межосевое расстояние в червячной паре () aw = 280 мм., диаметр соединения d3 = 55 мм. Обеспечить легкую сборку – разборку, крутящий момент передается шпонкой.

Решение. Допуск на межосевое расстояние (aw ) в червячной паре (Taw ) устанавливается исходя из обеспечения нормальной работы Ч.П. и задан в в виде симметричных предельных отклонений ±fa . Taw должен учитывать погрешности изготовления корпуса, которые учитываются допуском Ta , H7/k6, Smax = 28 мкм < Smax f ; в других случаях: а) максимальный зазор Smax = 44 мкм > Smax f и б) Smax = 39.5 мкм > Smax f , т.е. максимальные зазоры Smax > 38 мкм. Посадки а) и б) принятым условиям не удовлетворяют. Условию удовлетворяет посадка в) и посадка 55H7/m6 (схемы на рис. 6 нет), для которой Smax = 19 мкм < 38 мкм. Учитывая, что посадка 55H7/m6 имеет более высокую трудоемкость сборки, окончательно примем вариант в).

2) Исходные данные: геометрические параметры и точность червячного колеса, как в случае 1). Крутящий момент передается посадкой с натягом , расчетные функциональные натяги равны Nmax f = 108 мкм., Nmin f = 55 мкм.

Решение. Оценим квалитет точности соединения, приняв как и в 1-м случае систему отверстия (СА): TD" = Td"= (Nmax f – Nmin f ) /2 = (108 –55)/2 = 26.5 мкм., полученное значение находится между квалитетами IT6 (IT = 19 мкм) и IT7 (IT = 30 мкм), (табл.1).

Рис. 7

Схемы полей посадки с натягом (рис.7а) позволяют оценить возможное отклонение вала: E"b = TD + Nmin ; для IT6 E"b = 19 + 55 = 74 мкм, для IT7 E"b = 30 + 55 = 85 мкм. Штрихами обозначены расчетные значения, без штрихов стандартные. Ближайшее стандартное основное отклонение находим по табл.3 для dk = 55 мм оно соответствует u и равно 87 мкм. Рассмотрим три варианта посадок: б) 55 H 7/u 7; в) 55 H6/u6; г) 55 H7/u6 . Условиям соответствует вар. г) Nmax =106 – 0=106 мкм< Nmax f ; Nmin = 87 –30 = 57 мм., отличается от Nmin f на 3,6%, что допустимо. Посадка 55 H7/u6 относится к числу рекомендуемых (табл.6a). В вар-х б) Nmax = 117 – 0 = 117 мкм > Nmax f в) Nmin = 87 – 19 = 68 мкм, отличается от Nmin f существенно больше, чем на 5%.

Примеры буквенных обозначений предельных отклонений размеров, а также шероховатости и допусков формы, представлены на рис. 8. На чертежах возможно применение цифрового, буквенного, комбинированного обозначения точности. Например, 55H7 можно обозначить 80Н7 равны: основное отклонение - 0, ES равно +30 мкм. Максимальный предельный размер отверстия D max = 80,030 мм, минимальный предельный размер отверстия D min = 80,000 мм. По ГОСТ 24853-81 (), для квалитета IT 7 и интервала размеров 50-80 мм находим параметры допуска на изготовление калибра-пробки Н = 5; Z = 4; y = 3. Схема расположения полей допусков для калибра-пробки ПР и НЕ приведена на рис. Максимальный размер нового проходного калибра-пробки ПР max = D min + Z + Н /2 = 80,000 + 0,004 + 0,005/2 = 80,0065 мм. Исполнительный размер калибра-пробки ПР, проставляемый на чертеже 80,0065 -0,005 . Предельные исполнительные размеры ПР - максимальный 80,0065 мм; минимальный 80,0015 мм.

Минимальный размер изношенного проходного калибра-пробки ПР изн = D min - y = 80,000 - 0,003 = 79,997 мм. При достижении этого размера калибр ПР изымается из эксплуатации.

Максимальный размер непроходного нового калибра-пробки НЕ mах = D max + Н/2 = 80,030 + 0,005/2 = 80,0325 мм. Исполнительный размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже 80,0325 -0,005 . Предельные исполнительные размеры калибра-пробки НЕ - максимальный 80,0325 мм; минимальный 80,0275 мм.

Пример 2 . Определить размеры калибров-скоб для вала диаметром d = 80 мм с полем допуска h 6.

По ГОСТ 25347-82 предельные отклонения равны 0 и -19 мкм. Предельные размеры вала d max = 80,000 мм; d min = 79,981 мм. По ГОСТ 24853-81 () H 1 = 5, Z 1 = 4; y 1 = 3. Схема расположения полей допусков калибра-скобы ПР и НЕ приведена на рис. Минимальный размер проходного нового калибра-скобы ПР min = d max – Z 1 - Н 1 /2 = 80,000 - 0,004 - 0,005/2 = 79,9935 мм. Исполнительный размер калибра, проставляемый на чертеже 79,9935 + 0,005 мм. Предельные исполнительные размеры - минимальный 79,9935 мм; максимальный 79,9985 мм. Максимальный размер изношенного проходного калибра-скобы ПР изн = d max + y 1 = 80,000 + 0,003 = 80,003 мм.

Наименьший размер непроходного калибра-скобы HE min = d min – H 1 /2 = 79,981 - 0,005/2 = 79,9785 мм.

Исполнительный размер калибра-скобы НЕ, проставляемый на чертеже 79,9785 + 0,005 мм.

Предельные исполнительные размеры минимальный 79,9785 мм; максимальный 79,9835 мм.

Примеры чертежей калибров с проставленными исполнительными размерами

Библиографический список

Шарикоподшипники радиальные однорядные по своему конструктивному устройству способны воспринимать, наравне с радиальной нагрузкой, и небольшие осевые нагрузки, действующие в обе стороны вдоль оси вала.

Шарикоподшипники радиальные однорядные способны работать при больших числах оборотов, чем подшипники других конструктивных разновидностей, но соответствующих габаритов. Предельно допустимые числа оборотов радиальных однорядных шарикоподшипников могут быть повышены благодаря применению специальных режимов смазки, установке подшипников высокого класса точности, а также применением подшипников с сепараторами из антифрикционных материалов (текстолит, латунь, бронза, дюралюминий).

Шарикоподшипники радиальные однорядные имеют наименьшие потери на трение по сравнению с подшипниками других типов, имеющими соответствующие габариты.

Для хорошей работоспособности шарикоподшипников в механизмах необходим оптимальный радиальный зазор. Под начальным радиальным зазором подшипника качения подразумевается свободное пространство между телами качения и кольцами в диаметральном направлении, которое имеет подшипник в несмонтированном состоянии.

Начальный радиальный зазор после монтажа может существенно измениться под влиянием посадочных натягов, формы посадочных мест, изменения температуры колец подшипника и деталей подшипникового узла во время эксплуатации, нагрузки, отклонения от соосности посадочных мест и ряда других причин.

Начальные радиальные зазоры шарикоподшипников.

Основной ряд.

Внутренний диаметр подшипников:

d до 10мм - зазор от 0,005 до 0,016 мм.
d свыше 10 до 18мм - зазор от 0,008 до 0,022 мм.
d свыше 18 до 30мм - зазор от 0,010 до 0,024 мм.

Также выпускаются подшипники с уменьшенным и с увеличенным начальным радиальным зазором.

Классы точности подшипников.

Классы точности подшипников характеризуются значениями предельных отклонений размеров, формы, взаимного положения поверхностей подшипников.

Для шарикоподшипников установлены следующие классы в порядке повышения точности: 8, 7, нормальный, 6, 5, 4, Т, 2. по ГОСТ520-2002.

Допускаемые отклонения на посадочные размеры подшипников по ГОСТ520-2002.

Эскиз 203 подшипника с допусками на размеры и допусками формы и расположения поверхностей.

Посадки подшипников.

Посадки подшипников выбирают в зависимости от режима работы, вида нагружения и класса точности.

Режимы работы - тяжелый, нормальный, легкий.

Виды нагружения - циркуляционное, местное, колебательное.

Подшипники коленвала: Режим работы - тяжелый.

Виды нагружения:

Наружное кольцо подшипника - местное.
Внутреннее - циркуляционное.

Подготовка к монтажу посадочных мест.

Шероховатость и отклонения от геометрической формы посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов, а также допуски выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 3325-85.

Эскиз посадочных мест под 203 подшипник нормальной точности в соответствии с ГОСТ 3325-85.

Посмотрим эскиз посадочных мест.

Допуск на изготовление отверстия = 0,016мм.
Допуск цилиндричности отверстия = 0,006мм.
Допуск на изготовление вала = 0,011мм.
Допуск цилиндричности вала = 0,003мм.

Риторический вопрос: Можно ли без последующей станочной обработкивосстановить изношенные посадочные места под подшипники методом накернивания, напайки, наваривания, подкладывания различной фольги и т.п.?

Детали механизмов, предназначенные для монтажа подшипников, с наличием на посадочных поверхностях забоин, коррозионных налётов, с отступлениями от правильной геометрической формы не должны допускаться к монтажу.

Годные посадочные места вала и корпуса перед монтажом смазать.

Обращение с подшипниками качения.

Не следует преждевременно вынимать подшипник из упаковки. Только непосредственно перед монтажом подшипник должен быть распакован и промыт в бензине или в горячем минеральном масле. Вращать сухие подшипники не следует. Чтобы предохранить подшипник от коррозии, не следует брать его не защищенными руками. Для этого следует пользоваться перчатками или чистой салфеткой. Перед монтажом подшипники смазать.

Монтаж подшипников.

Во всех случаях монтажа подшипников качения необходимо избегать передачи усилий при запрессовке через тела качения. Монтаж подшипника необходимо производить на вал через внутреннее кольцо и в корпус через наружное кольцо.

Неправильный и небрежный монтаж является одной из основных причин преждевременного выхода из строя во время эксплуатации.

Литература:

1. Шариковые и роликовые подшипники. Каталог - справочник. Москва 1963г.
2. ГОСТ520-2002.
3. ГОСТ 3325-85.

Основные размеры подшипников качения устанавливает ГОСТ 3478-2012 , который распространяется на шариковые и роликовые радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные подшипники качения, устанавливает предпочтительные присоединительные размеры подшипников и наибольшие предельные радиусы галтелей вала и корпуса.

Допуски и предельные отклонения размеров подшипников качения по ГОСТ 25256-82 .
ГОСТ 520-2011 устанавливает для разных типов подшипников качения классы точности: - нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 - для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников; - 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников; - нормальный, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных подшипников. Классы указаны в порядке повышения точности.
Класс точности указывается перед условным обозначением подшипника через разделительную черту, например, 6-308, 5-36210 ; в случае отсутствия дополнительных требований, класс точности 0 не указывается, например 7306 .

Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов устанавливает ГОСТ 3325-85 .

Посадки подшипников качения осуществляют: в корпус – в системе вала, на вал – в системе отверстия. Это означает, что предельные отклонения присоединительных размеров D и d не зависят от посадок. Поле допуска размера D наружного кольца является основным валом и обозначается буквой l (латинская "эль" ) с указанием класса точности подшипника, например:l0, l6, l5 , предельные отклонения D зависят от типа и класса точности подшипника (табл.13) .

Поле допуска размера d внутреннего кольца является основным отверстием и обозначается прописной буквой L и классом точности, например L0, L6, L5, L4 . В отличие от основного отверстия H по ГОСТ 25346-82, поля допусков внутренних колец подшипников расположены в «тело», т.е. в минус, ES = 0 .
Допуски размеров колец не совпадают с допусками IT и при ведены в табл.13 в соответствии ГОСТ 520-2011.
Посадки образуются применением полей допусков (ГОСТ 25346-82) для корпуса и вала и полей допусков наружного и внутреннего колец подшипника (ГОСТ 520-2011) и показаны на рис. 1 .

К посадочным поверхностям под подшипники качения предъявляют повышенные требования к точности формы и качеству поверхности. Отклонения формы поверхностей корпусов и валов не должны превышать для подшипников 0 и 6 классов значений, равных IT/4 , а для подшипников 5 и 4 классов – IT/8 .
Наиболее значительное отрицательное влияние на работоспособность подшипников качения оказывают конусообразность и овальность посадочных поверхностей, поэтому для этих поверхностей указывают допуск круглости и допуск профиля продольного сечения.
Шероховатость поверхностей устанавливается в зависимости от класса точности подшипника и диаметра (табл. 12) .

Выбор посадок подшипников качения

Посадки подшипников качения на вал и в корпус зависят от вида нагружения, величины и характера нагрузок, размера и конструкции подшипника, класса точности подшипника.
Различают три вида нагружения подшипников (ГОСТ 3325-85): местное,циркуляционное и колебательное .
При местном нагружении нагрузка воспринимается ограниченым участком дорожки кольца.
При циркуляционном нагружении радиальная сила воспринимается последовательно всеми элементами дорожки качения.
Колебательное нагружение – комбинированный вид нагружения.
В случае местного нагружения основное отклонение принимается по табл.7 в зависимости от размера, конструкции корпуса (разъемный, неразъемный), уровня перегрузок.



При циркуляционном нагружении посадка выбирается на основе расчета совместных деформаций колец, возникающих вследствие натяга при посадке вращающегося кольца на вал или корпус, с учётом условия обеспечения оптимального радиального зазора в зоне сопряжения тел качения с поверхностью дорожки качения. В упрощенном виде этот расчет сводится к вычислению интенсивности нагружения P R :

P R = (Fr×k 1 ×k 2 ×k 3)/B

где: Fr- расчетная радиальная сила, действующая на опору;
B - посадочная ширина подшипника, мм;
k 1 - коэффициент, учитывающий динамические перегрузки;
k 2 - коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале или тонкостенном корпусе;
k 3 - коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил по рядам тел качения, в случае применения двухрядных конических роликовых подшипников или сдвоенных шарикоподшипников.
Значения k 3 зависят от величины

Fa×ctgα/Fr

где Fa – осевая сила; α - угол контакта, град.

Значения коэффициентов k 1 , k 2 , k 3 находят из табл. 9, 10 и 11 .
В случае циркуляционного нагружения основное отклонение, сопряженной с подшипником детали, принимают по табл.8 , исходя из рассчитанного P R , с учетом диаметра и класса точности подшипника.

Допуски корпусов или валов при местном нагружении кольца подшипника принимают по 7 -му квалитету точности (IT7) , если подшипник 0 -го или 6 -го класса и по IT6 , если 5 -го или 4 -го класса.
Допуски корпусов или валов при циркуляционном нагружении кольца принимают по 6 -му квалитету (IT6) при классе точности подшипника 0 или 6 и по IT5 для 5 -го или 4 -го класса.

Примеры расчета посадок подшипников качения

Рассмотрим пример расчета и выбора посадок подшипников качения, входящих в представленный на рис. 2 узел.

Исходные данные:
подшипник 6-7309 – однорядный конический, 6 -го класса точности;
радиальная реакция опоры Fr = 20000 Н ;
условия работы – удары, вибрация, перегрузка до 300% ;
вал – полый с диаметром отверстия d 1 = 20 мм ;
корпус неразъемный; вращается вал, корпус – неподвижен.

1. По справочнику находим посадочные размеры подшипника – диаметр наружного кольца – D = 100 мм , внутреннего – d = 45 мм , посадочная ширина, т.е. ширина без учёта радиусов закругления – B = 26 мм ;

2. Нижние предельные отклонения колец определяем по табл.13 – eiD = -0,013 мм , EId = -0,01 мм , верхние отклонения равны 0 , тогда D = 100 -0,013 , d = 45 -0,01 .
Вид нагружения колец: наружное – местное, внутреннее – циркуляционное.

3. Основное отклонение корпуса находим по табл.7 с учетом того, что: корпус неразъемный, перегрузка 300% , D = 100 мм ., получим основное отклонение – Н .
Поле допуска отверстия корпуса с учетом класса точности подшипника – Н7 .


Посадка наружного кольца в корпус – 100Н7/l6 . Пользуясь табл. 1 и табл. 2 строим схему расположения полей допусков (рис. 3а ).

4. Основное отклонение валов определятся по интенсивности нагружения P R . Для этого необходимы коэффициенты, входящие в уравнение.
Коэффициент k1 = 1,8 (табл.9) , с учетом перегрузки 300% ;
k2 = 1,6 , т.к. d1/d = 20/45 = 0,44 , а отношение наружнего и внутреннего диаметров подшипника D/d = 100/45 = 2,22 ;
k3 = 1,0 , поскольку подшипник однорядный.
Вычислим интенсивность нагружения:

P R = (20000/26)×1,8×1,6×1,0 =2215 Н/мм .