Лабораторная работа допуски и посадки подшипников качения
Обновлено: 19.09.2024
Подшипники качения работают в самых разнообразных эксплуатационных условиях и призваны обеспечивать требуемую точность и равномерность вращения подвижных частей машин, а также обладать высокой долговечностью.
Работоспособность подшипников качения в большой степени зависит от точности их изготовления и характера соединения с сопрягаемыми деталями. Являясь стандартными узлами, подшипники качения имеют полную взаимозаменяемость по присоединительным поверхностям, определяемым наружным диаметром наружного и внутренним диаметром внутреннего колец.
Точность подшипников качения (ГОСТ 520-71, СТ СЭВ 774-77) определяется следующими показателями:
- точностью присоединительных поверхностей, т. е. точностью формы и размеров отверстия диаметром d во внутреннем кольце, цилиндрической поверхности диаметром D наружного кольца и ширины колец В;
- точностью размеров и формы тел качения, а также дорожек качения наружного kн и внутреннего kв колец;
- радиальным биением дорожек качения внутреннего Ri и наружного Rа колец;
- непостоянство ширины колец Uр;
- биением базового торца внутреннего кольца относительно его отверстия Si и наружной поверхности наружного кольца относительно базового торца Sa;
- осевым биением дорожки качения внутреннего Ai и наружного Aa колец относительно базовых торцов;
- шероховатостью посадочных и торцовых поверхностей колец.
В зависимости от перечисленных показателей точности все тип подшипников качения делят на пять классов точности, обозначаемых в порядке повышения точности: 0, 6, 5, 4 и 2.
Класс точности подшипника выбирается исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма, с учетом того, что с повышением класса точности значительно возрастает стоимость подшипника. Дорогостоящие подшипники высокой точности следует применять только в обоснованных случаях.
В машино- и приборостроении при средних и малых нагрузках, нормальной точности вращения (например, в редукторах общего назначения) обычно применяют подшипники класса точности 0.
Для тех же условий, но при повышенных требованиях к точности вращения используют подшипники класса точности 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяют только при больших скоростях и жестких требованиях к точности вращения, а класса точности 2 – лишь в особых условиях. Класс точности (кроме класса 0) указывают через тире перед условным обозначением подшипника, например: 6 – 310.
ГОСТ 520-71 и СТ СЭВ 774-77 устанавливают также порядок маркировки, упаковки, транспортирования и хранения подшипников, обозначения и определения основных параметров. Кроме того в стандарте приведены методы контроля колец и подшипников в сборе.
Определение годности колец подшипников имеет особенность. Кольца подшипников, находящиеся до монтажа в свободном состоянии, вследствие упругих деформаций могут иметь овальность. Однако кольца могут оказаться годными даже в том случае, когда у данного подшипника наибольший и наименьший диаметры посадочных отверстий выходят за допустимые пределы. Это объясняется тем, что кольца многих подшипников имеют малую толщину, сравнительно легко деформируются и после сборки с валом или корпусом принимают форму круглых цилиндров, имеющих средние диаметры в допустимых пределах.
В связи с этим в таблицах стандартов установлены предельные отклонения на номинальные и средние диаметры. Годными являются кольца, действительные значения средних диаметров которых не выходят за предельные значения средних диаметров.
Допуски и посадки подшипников качения
Система допусков и посадок, принятая для подшипников качения, обеспечивает взаимозаменяемость подшипников качения по их присоединительным размерам D и d, а также необходимое разнообразие посадок.
Эта система, основанная на системе допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений, имеет ряд особенностей:
1. Для сокращения номенклатуры подшипников качения значения предельных отклонений, установленных на размеры D и d, зависят только от характера сопряжения подшипников с корпусами и валами.
2. Требуемый характер соединения колец подшипников с деталями механизмов достигается обработкой сопрягаемых поверхностей валов и отверстий в корпусах по предельным отклонениям, при этом для соединения подшипников качения с деталями по наружному кольцу выполняются в системе вала, а по внутреннему – в системе отверстия.
3. Поля допусков наружного и внутреннего диаметров подшипников качения расположены ниже нулевой линии. Таким образом, поле допуска наружного диаметра подшипника занимает такое же положение, как поле допуска основного вала, а поле допуска внутреннего диаметра по сравнению с полем допуска основного отверстия перевернуто относительно нулевой линии.
4. Поля допусков, по которым обрабатываются посадочные поверхности валов и отверстий в корпусах в сочетаниями с полями допусков, установленными на диаметры подшипников, образуют специальные посадки, поскольку в сопряжениях колец с деталями механизмов получают более точные посадки, чем в сопряжениях деталей, обработанных по одинаковым квалитетам Единой системы допусков и посадок (ЕСДП СЭВ).
При выборе полей допусков учитывают тип машины, требования к точности вращения, характер нагрузок (постоянные, переменные, ударные) и другие эксплуатационные условия, а также тип, размеры и условия монтажа подшипников.
На характер соединения подшипников качения с деталями механизмов большое влияние оказывает вид нагружения колец подшипников. Вид нагружения зависит от того, какое кольцо вращается относительно результирующей радиальной нагрузки, действующей на подшипник. Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.
При местном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку, постоянную по направлению, лишь ограниченным участком дорожки качения и передает ее соответственному ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса.
При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса.
Колебательное нагружение имеет место, когда подшипник качения нагружен одновременно двумя или несколькими радиальными силами, при этом силы могут быть переменными и постоянными по величине и направлению. В этом случае кольцо подшипника воспринимает равнодействующую нескольких радиальных нагрузок, одновременно воздействующих на ограниченный участок окружности дорожки качения, и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности корпуса или вала.
При отсутствии особых условий для колец, испытывающих местное нагружение, применяют посадки с зазором или небольшим натягом, а при циркуляционном или колебательном нагружении – неподвижные посадки с натягом или переходные. Это объясняется тем, что при неподвижном закреплении кольца, испытывающего местное нагружение, максимальные напряжения всегда возникают в одной и той же точке его дорожек качения, что приводит к быстрому разрушению подшипника.
Сопряжение с зазором или малым натягом допускает медленное относительное проворачивание сопрягаемых поверхностей и предотвращает локальные перегрузки подшипника.
Для колец, нагруженных циркуляционными нагрузками необходимо обеспечить неподвижное соединение, поскольку в этом случае относительное перемещение сопрягаемых поверхностей приведет к быстрому разрушению мягких деталей механизмов более твердыми поверхностями колец подшипника.
Кроме того, плотная посадка в этом случае повышает точность вращения деталей механизма.
Между телами качения и дорожками качения в работающем подшипнике необходим радиальный рабочий зазор, который влияет на долговечность подшипника, и зависит от действующих нагрузок, рабочей температуры, начального и посадочного зазоров.
Начальным зазором называют зазор, имеющийся в новом подшипнике.
Посадочный зазор образуется в результате деформации колец подшипника после монтажа и влияет на рабочий зазор.
Отсутствие радиального зазора может привести к заклиниванию подшипника и его разрушению, а слишком большой зазор приводит к тому, что тела качения подшипника будут нагружены неравномерно.
На величину этих зазоров влияет характер посадки колец подшипника, поэтому при выборе допусков следует учитывать условия, в которых будет работать подшипник и механизм в целом.
Обозначения посадок подшипников качения на чертежах
На сборочных чертежах и чертежах деталей рядом с номинальным размером указывают условное обозначение поля допуска только поверхности, сопряженной с подшипником, например: Ø42J87 .
Порядок расчета допусков и выбора посадок подшипников качения
Расчет и подбор допусков и посадок для подшипников качения следует производить по исходным данным в следующей последовательности:
2 Задание
1 Определить п редельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения по ГОСТ 3325-85 (приложение 3 ГОСТ (первые три столбца таблицы)).
2 Рассчитать предельные значения колец подшипников качения и свести данные в таблицу 2.
3 Определить предельные отклонения вала и отверстия корпуса по ГОСТ 25347-2013.
4 Рассчитать предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса и свести данные в таблицу 3.
5 Построить схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла В МАСШТАБЕ.
6 Рассчитать зазоры и натяги подшипникового узла.
посадочной поверхности вала под кольцо подшипника;
посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника.
Выбираем поле допуска вала p6, которое обеспечивает посадку с натягом. Выбираем поле допуска отверстия корпуса M7. Предельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения определяем по ГОСТ 3325-85 (приложение 3), предельные отклонения вала Ø60p6 и отверстия корпуса Ø130M7 – по ГОСТ 25347-2013 и расчеты сводим в таблицы 1 и 2.
Таблица 1 – Предельные размеры колец подшипников качения
Размер, мм | ES (es), мкм | EI (ei), мкм | Dm max (dm max), мм | Dm min (dm min), мм |
d = 60 | 0 | - 12 | 60,000 | 59,988 |
D = 130 | 0 | - 15 | 130,000 | 129,985 |
Таблица 2 – Предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса
Размер, мм | ES (es), мкм | EI (ei), мкм | Dmax (dmax), мм | Dmin (dmin), мм |
d = 60 | + 51 | + 32 | 60,051 | 60,032 |
D = 130 | 0 | - 40 | 130,000 | 129,960 |
Строим схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла (рисунок 1 и 2) и рассчитываем зазоры (натяги), поля допусков посадок.
По dm:
Nmax = dmax – dm min = 60,051 – 59,988 = 0,063 мм = 63 мкм;
Nmin = dmin – dm max = 60,032 – 60,000 = 0,032 мм = 32 мкм;
Smax = Dmax – Dm min = 130,000 – 129,985 = 0,015 мм = 15 мкм;
Nmax = Dm max – Dmin = 130,000 – 129,960 = 0,040 мм = 40 мкм;
T(S,N) = Smax + Nmax = 15 + 40 = 55 мкм.
По ГОСТ 3325-85 (таблица 3) выбираем требования к шероховатости:
- посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 0,63;
- посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 0,63.
В ГОСТ 3325-85 также нормированы требования к форме посадочных поверхностей вала и корпуса, сопрягаемых с кольцами подшипника.
Из таблицы 4 ГОСТ 3325-85 выбираем значения:
- допуска круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 5,0 мкм;
- допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 5,0 мкм;
- допуска круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 10,0 мкм;
- допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 10,0 мкм.
При современном развитии науки и техники, организации производства стандартизация, основанная на широком внедрении принципов взаимозаменяемости, является одним из наиболее эффективных средств, способствующих прогрессу во всех областях хозяйственной деятельности и повышению качества выпускаемой продукции.
Одной из основных задач инженера-механика является создание новых и модернизация существующих изделий, подготовка чертежной документации, способствующей обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий. Решение этой задачи непосредственно связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, расчетом размерных цепей, выбором допусков отклонений от геометрической формы и расположения поверхностей.
2. Цель работы
Закрепить теоретические положения раздела “Система допусков и посадок для подшипников качения” курса “Основы метрологии, стандартизации и сертификации”, привить навыки в пользовании справочным материалом, ознакомить студентов с расчетом допусков и посадок подшипников качения.
3. Содержание работы
Изучить систему допусков и посадок для подшипников качения.
Изучить методику расчета допусков и посадок подшипников.
Выбрать посадку внутреннего и наружного колец подшипника качения.
Изобразить графически расположение полей допусков.
4. Материальное обеспечение
4.1. Методические указания.
Задание (приложение 1).
4.3. Справочный материал.
5. Организация работы
Группа студентов в составе 25 – 30 человек изучает под руководством преподавателя вопросы, входящие в содержание работы.
Каждому студенту в соответствии с его вариантом (приложение 1) выдается задание:
Для радиального однорядного подшипника построить схемы расположения полей допусков с указанием отклонений. Нагружение – циркуляционное. Вал – сплошной.
Исходные данные:
1. Класс точности.
2. Номер подшипника.
3. Радиальная нагрузка R, Н.
4. Характер нагружения (С – с сильными ударами и вибрацией; У – с умеренными толчками и вибрацией).
Студент производит расчеты, рисует поля допусков, по результатам выполнения расчетно-практической работы оформляет отчет.
Система допусков и посадок для подшипников качения
ГОСТ 520-89 "Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования" устанавливает пять классов точности подшипников: 0; 6; 5; 4 и 2. Перечень классов точности дан в порядке повышения точности. Класс точности подшипника при обозначении ставят впереди условного обозначения подшипника, например: 4-205 - шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии 205, класса точности 4.
Кольца подшипников изготовляют с отклонениями размеров, не зависящими от посадки, по которой он монтируются, причем эти отклонения направлены в "минус" от нулевой линии (рис.1).
Посадки внутреннего кольца подшипника на вал осуществляются по системе отверстия, а наружного кольца в корпус по системе вала, причем расположение поля допуска внутреннего кольца в "минус" позволяет получить посадки с гарантированным натягом, используя для валов поля допусков переходных посадок (n6, m6, k6, js6).
В зависимости от характера требуемого соединения поля допусков валов выбирают по системе основного отверстия, а поля допусков отверстий корпусов – по системе основного вала (табл. 1).
5)Посчитать предельный размер вала и отверстия S(N) max и min допуск посадки.
Ø26; ø34 ø135
1) Поле допуска отверстия выше поля допуска вала=> посадка с зазором
2) Номинальный размер - Ø26мм
3) 6го квалитета точности
-Общяя система посадки – система вала
4) Выпишем размеры и предельные отклонения отверстия и вала заданной посадки:
Отверстие: Ø26
Верхнее отклонение ES=+0.054мм
Нижнее отклонение EI=+0,020мм
Номинальный размер D=25мм
Вал: Ø26
Верхнее отклонение es=0
Нижнее отклонение ei=-0.013
Номинальный размер d=25мм
5) Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала.
6)Предельные размеры и допуск отверстия:
Наибольший предельный размер: =26+0.054=26.054мм
Наименьший предельный размер: =26+0.020=26.020мм
Допуск отверстия TD=ES-EI=Dmax-Dmin=26.054-26.020=0.054-0.020=0.034мм
Предельные размеры и допуск вала
Наибольший предельный размер: =26+0=26мм
Наименьший предельный размер: -0.013=25.9987мм
Допуск вала: Td==es-ei=26-25.9987=0+0.013=0.013мм
Рассчитываем предельные зазоры и допуск посадки с зазором:
Наибольший зазор: =26.0054-25.9987=0.054+0.013=0.067мм
Наименьший зазор: мм
TS= TD+Td=0.067-0.020=0.034+0.013=0.047мм
№2 ø34
1) Поле допуска отверстия и поле допуска вала перекрываются=> посадка переходная
2) Номинальный размер - ø34мм
3) 6го квалитета точности
H7-отверстие в системе отверстия 7го квалитета точности
-Общая система посадки –система отверстия
4) Выпишем размеры и предельные отклонения отверстия и вала заданной посадки:
Отверстие: ø34
Верхнее отклонение ES=+мм
Нижнее отклонение EI=+0мм
Номинальный размер D=34мм
Вал: ø34
Верхнее отклонение es=+0,018
Нижнее отклонение ei=+0.002
Номинальный размер d=34мм
5) Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала.
6)Предельные размеры и допуск отверстия:
Наибольший предельный размер: =34+0.021=34.0021мм
Наименьший предельный размер: =34+0=34 мм
Допуск отверстия TD=ES-EI=Dmax-Dmin=34.021-34=0,021-0=0,0021
Предельные размеры и допуск вала
Наибольший предельный размер: =34+0,018=34,0018мм
Наименьший предельный размер: +0.002=34,0002мм
Рассчитываем предельные зазоры и допуск посадки с зазором:
Наибольший зазор: =34.021-34,002=-0,002=0.019мм
Наибольший натяг: мм
Допуск переходной посадки: T(S,N)=+=TD+Td=0.019+0.016=0.035мм
№3 ø135
1) Поле допуска вала выше полz допуска отверстия=> посадка с натягом
2) Номинальный размер – ø135мм
3) 6го квалитета точности
H7-отверстие в системе отверстия 7го квалитета точности
-Общая система посадки –система отверстия
4) Выпишем размеры и предельные отклонения отверстия и вала заданной посадки:
Отверстие: ø135
Верхнее отклонение ES=+мм
Нижнее отклонение EI=+0мм
Номинальный размер D=135мм
Вал: ø135
Верхнее отклонение es=+0,088
Нижнее отклонение ei=+0.063
Номинальный размер d=135мм
5) Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала.
6)Предельные размеры и допуск отверстия:
Наибольший предельный размер: =135+0.040=135.040мм
Наименьший предельный размер: =135+0=135 мм
Допуск отверстия TD=ES-EI=Dmax-Dmin=135.040-135=0,040-0=0,040
Предельные размеры и допуск вала
Наибольший предельный размер: =135+0,088=135,088мм
Наименьший предельный размер: +0.063=135,063мм
Рассчитываем предельные зазоры и допуск посадки с зазором:
Наибольший натяг: мм
TN=-= TD+ Td=-0,040+0,025=0.065
Список использованной литературы
Читайте также: