Для всех подшипников качения верхнее отклонение присоединительных размеров принято равным 0. Для наружного диаметра наружного кольца подшипника (Dm) поле располагается аналогично основному валу и с es = 0. Для внутреннего диаметра внутреннего кольца (dm) с ES = 0. Поэтому 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 внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника расположено в “-“ от номинального размера, а не в “+” как у основного отверстия “H”, т.е. не в тело кольца.
В ГОСТ 3325-85 основным является нормирование отклонений на средние значения диаметров подшипника: Dm и dm, т.к. кольцо подшипников легко деформируются при запрессовке. Поэтому в дальнейшем будем вести речь только о средних диаметрах.
Рис.2 Схема расположения полей допуска на наружный и внутренний диаметры подшипников качения.
Посадку подшипника на вал и в корпусе выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значений и характера действующих нагрузок.
|
|
Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное, колебательное.
При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению радиальную нагрузку (например, вес P) и передает ее посадочной поверхности (ограниченному участку). (Рис.3 а)
Рис. 3.
Эпюра напряжений
а) при местном нагружении, кольцо не вращается (натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции) | б) при циркуляционном нагружении (кольцо вращается) | в) при колебательном нагружении (кольцо не вращается) |
Такое нагружение возникает, когда кольцо не вращается относительно нагрузки.
При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей поверхностью (окружностью дорожки качения) и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке Р, или при радиальной нагрузке, вращающейся относительно кольца Мкр (Fr) (Рис. 3б).
При колебательном нагружении не вращающееся кольцо воспринимает нагрузку определенным участком дорожки качения и передает ее ограниченному участку посадочной поверхности, т.е. нагрузка колеблется между некоторыми точками (Р >> Fr).
Выбор посадок: посадку следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности в процессе работы. Другое кольцо должно быть установлено с зазором. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. Кольцо при такой посадке под действием толчков и вибрации постепенно проворачивается, благодаря чему износ беговой дорожки происходит более равномерно по все окружности кольца и срок службы подшипников увеличивается.
|
|
Посадку с натягом назначают для колец, которые испытывают циркуляционное нагружение, иначе происходит развальцовка посадочной поверхности.
При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки pR на посадочную поверхность
pR =,
где Р – радиальная составляющая нагрузки на опору;
k1, k2, k3 – коэффициенты;
В – ширина кольца;
r – величина монтажной фаски на кольце.
Динамический коэффициент k1 зависит от характера нагрузки. При умеренных толчках и вибрации (У) k1 =1, при сильных толчках и вибрации (Т) k1 =1,8.
Коэффициент k2 учитывает ослабление натяга при полом вале или тонкостенном корпусе. При сплошном вале k2 = 1.
k3 учитывает степень неравномерности распределения радиальной нагрузки для двухрядных конических роликоподшипников или сдвоенных шарикоподшипников и зависит от отношения
,
где А – осевая сила;
α – угол охвата тел качения.
Требования, предъявляемые к поверхностям сопрягаемым с подшипниками качения.
Для обеспечения равномерности натяга и зазора нецилиндричность отверстий, валов не должна превышать:
- 30% от допуска – для 0,6 классов;
- 20% от допуска – для 5,4 классов;
- 50% от допуска – для 2 класса (из-за малого допуска).
Отклонения от соосности в радиусном выражении:
- 60% от допуска – для 0,6 классов;
- 40% от допуска – для 5,4 классов;
- 60% от допуска – для 2 класса.
- (или степень точности допуска расположения на 1 меньше номера квалитета)
Шероховатость поверхности и торцевое биение заплечиков выбираются по ГОСТ 3325-85 в зависимости от размеров и класса точности подшипника.
Одним из основных параметров подшипника качения является его радиальный зазор между телами качения и беговыми дорожками. При выборе посадок со значительными натягами, следует определять величину зазора, для исключения заклинивания тел качения.
Величина радиального зазора G = Gm - Δd1 НБ,
где Gm = - средний первоначальный зазор;
Gmax, Gmin – наибольший и наименьший радиальные зазоры;
Δd1 НБ – диаметральная деформация беговой дорожки кольца после посадки его на сопрягаемую деталь с натягом.
Δd1 НБ = Δэф * - при посадке на вал;
Δd1 НБ = Δэф * - при посадке в корпус;
Δэф – эффективный натяг: Δэф = 0,85*Nmax;
d0 = dm + - приведенный наружный диаметр внутреннего кольца подшипника;
D0 = Dm - - приведенный внутренний диаметр наружного кольца подшипника.
Если G ≥ 0 заклинивания тел качения не будет, при G < 0, следует выбирать посадку с меньшим натягом, другую серию подшипника (увеличивая В, D) или брать сдвоенный подшипник; брать 7,8 группу по зазору.
Методика назначения посадок подшипников качения (метод прецедентов- аналогов).
Выбор точности изготовления вала осуществляется по табл.1.
Таблица 1.
Класс точности подшипника | Квалитет | |
отверстия | вала | |
0,6 | 7(8) | |
5,4 | ||
4,3 |
Для осуществления соединения с натягом (или переходных с преобладанием натяга):
- с валом используются валы с основными отклонениями:
js (легкое нагружение);
k (нормальное нагружение);
m,n (тяжелое нагружение).
- с отверстием:
K (легкое нагружение);
M (нормальное нагружение);
N (тяжелое нагружение).
P тяжелое нагружение).
Для осуществления соединений с зазором (или переходных посадок с преобладанием зазора):
- с валом: h,g,f (при высоких температурах, деформациях, скоростях);
- с отверстием: H,G,Js.
Для получения переходных посадок (при колебательном нагружении):
- с валом: js, h;
- с отверстием: Js, К, M.
Схема расположения полей допусков соединений с подшипниками качения.
|
|
Рис. 4.
Обозначение на чертежах.
Так как кольца имеют предельные отклонения отличные от основного отверстия и основного вала на сборочных чертежах, то посадка обозначается одним, сопрягаемым с подшипником размером: например на посадку по внутреннему кольцу – 20 k6; по наружному кольцу – 40 H7.
По ГОСТ 3325-85 вводится обозначение подшипниковых посадок:
- 20 , где L0 – обозначает подшипник 0 класса;
- 40 ,где l0 – обозначает подшипник 0 класса.
Рис.5.