Обозначение на чертежах допусков и посадок подшипников качения

Обновлено: 05.10.2024

В холодных машинах подшипники в результате тепловыделения при трении нагреваются, как правило, больше, чем корпус и вал, вследствие чего зазор между внутренней обоймой и валом при работе увеличивается, а зазор между наружной обоймой и корпусом уменьшается, поэтому в данном случае целесообразно назначать более плотные посадки на валу и более свободные в корпусе.

Пусть наружный диаметр подшипника 100 мм, внутренний 50 мм. Рабочая температура подшипника 100°С, вала и корпуса 20°С Коэффициент линейного расширения шарикоподшипниковой стали α = 14·10–6. Подшипник установлен на валу по посадке m6 с диаметральным натягом 25 мкм, а в корпусе — по посадке Н7 с нулевым зазором.

При нагреве внутренний диаметр подшипника возрастает на Δ = ( 100–20)·50·14·10–6 = 0,056 мм.

Таким образом, первоначальный посадочный натяг на валу исчезает; между валом и внутренней обоймой возникает зазор 56—25 = 31 мкм.

Наружный диаметр подшипника возрастает на величину Δ’ = (100–20)·100·14·10–6 = 0,112 мм.

Следовательно, между наружной обоймой и корпусом возникает натяг 112 мкм.

Изменение посадки в корпусе должно быть учтено назначением более свободной посадки. Целесообразно ввести осевую затяжку и на валу, и в корпусе.

На горячих машинах радиальные размеры вала и корпуса изменяются при нагреве в ту же сторону, что и размеры подшипника. Исключение представляет случай, когда корпус нагревается до высоких температур и, особенно, когда корпус выполнен из легких сплавов с высоким значением коэффициента линейного расширения. Здесь надо считаться с возможностью значительного увеличения зазора между наружной обоймой и корпусом.

Пусть подшипник с наружным диаметром 100 мм установлен в корпус из алюминиевого сплава с коэффициентом линейного расширения α = 24·10–6. Рабочая температура подшипника и корпуса 100°С. Подшипник посажен в корпус с диаметральным натягом 20 мкм.

Диаметр посадочного отверстия в корпусе при нагреве возрастает на величину Δ = 100·100·24·10–6 = 0,24 мм, наружный диаметр подшипника — на величину Δ’ = 100·100·14·10–6 = 0,14 мм.

Разность увеличения диаметров 0,24–0,14 = 0,1 мм. Таким образом, первоначальный натяг исчезает; между подшипником и корпусом образуется зазор 100–20 = 80 мкм.

Для сохранения центрирования подшипника в корпусе в данном случае следует изменить первоначальную посадку в корпусе или ввести осевую затяжку.

В точных установках, где необходимо сохранить правильное центрирование при всех условиях работы, применяют способы температуронезависимого центрирования, из которых наиболее эффективным является радиально-лучевое.

Классы посадок

На рис. 796 приведены средние значения диаметральных зазоров и натягов для посадок подшипников по ГОСТ 3325—85.

Приведем ориентировочные области применения посадок (для подшипников классом точности 0, 6, 5).

Посадки подшипников ни вал (система отверстия).

Посадка f6. Легкие нагрузки. Высокие частоты вращения. Плавающие обоймы.

Посадка g6. Легкие нагрузки. Высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы.

Посадка h6. Небольшие нагрузки. Легкие пульсирующие нагрузки. Высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Средне- и высоконагруженные подшипники с затяжкой внутренних обойм гайками.

Посадка js6. Средние нагрузки; легкие знакопеременные и ударные нагрузки. Высокие и средние частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Колебательное движение. Высоконагруженные подшипники с затяжкой внутренних обойм гайками.

Посадка k6. Средние нагрузки, пульсирующие, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средние частоты вращения. Высоконагруженные подшипники при ударной нагрузке с затяжкой внутренних обойм гайками.

Посадка m6. Высокие нагрузки, пульсирующие, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Роликовые подшипники и крупные шариковые подшипники.

Посадка n6. Высокие знакопеременные и ударные нагрузки. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Низкие и средние частоты вращения. Крупные роликовые подшипники.

Посадки подшипников в корпус (система вала).

Посадка G7. Легкие нагрузки. Высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы.

Посадки Н7 и Н8. Легкие нагрузки. Средние и высокие частоты вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Средненагруженные подшипники с затяжкой нагруженных обойм гайками. Подшипники, установленные в разъемные (в меридиональной плоскости) корпуса.

Посадка Js7. Средние нагрузки; легкие знакопеременные и ударные нагрузки. Средняя частота вращения. Местно-нагруженные обоймы. Плавающие обоймы. Колебательное движение. Высоконагруженные подшипники с затяжкой наружных обойм. Подшипники, устанавливаемые в разъемные (по меридиональной плоскости) корпуса.

Посадка К7. Средние нагрузки, пульсирующие, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средняя частота вращения. Высоконагруженные подшипники при ударной нагрузке с затяжкой наружных обойм.

Посадка М7. Средние нагрузки, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средние и низкие частоты вращения. Высоконагруженные подшипники при ударной нагрузке с затяжкой наружных обойм.

Посадка N7. Высокие нагрузки, знакопеременные и ударные. Циркуляционно-нагруженные обоймы. Средние и низкие скорости вращения. Роликовые и крупные шариковые подшипники. Подшипники, установленные в корпусах, расширяющихся от нагрева.

Посадка Р7. Подшипники, установленные в тонкостенных корпусах и в корпусах, расширяющихся от нагрева.

Для подшипников классов точности 4 и 2 применяют посадки по 4—6-му квалитету:

— посадки на вал g4, h4, js4, k4, m4, n4 и g5, h5, js5, k5, m5, n5;

— посадки в корпусе H5, Js5, К5, M5 и G6, Н6, Js6, К6, М6, N6, Р6.

Основные термины

Рассмотрим подробнее основные термины и понятия, определяющие посадки подшипников. Современное машиностроение основано на принципе взаимозаменяемости. Любая деталь, изготовленная по одному чертежу должна устанавливаться в механизм, выполнять свои функции, быть взаимозаменяемой.

Для этого чертеж определяет не только размеры, но и максимальные, минимальные отклонения от них, то есть допуски. Значения допусков стандартизованы единой системой для допусков, посадок ЕСДП, разбиты по степеням точности (квалитетам), приводятся в таблицах.

Согласно ГОСТ 25346-89 определены 20 квалитетов точности, но в машиностроении обычно используются с 6 по16. Причем, чем ниже номер квалитета, тем выше точность. Для посадок шарико и роликоподшипников актуальны 6,7, реже 8 квалитеты.

В пределах одного квалитета размер допуска одинаков. Но верхнее и нижнее отклонение размера от номинала расположены по-разному и их сочетания на валах и отверстиях образуют различные посадки.

Существуют посадки обеспечивающие гарантию зазора, натяга и переходные, реализующие как минимальный зазор, так и минимальный натяг. Посадки обозначают латинскими строчными буквами для валов, большими для отверстий и цифрой, указывающей на квалитет, то есть степень точности. Обозначения посадок:

с зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
переходных js, k, m, n;
с натягом p, r, s, t, u, x, z.

По системе отверстия для всех квалитетов оно имеет допуск H, а характер посадки определяется допуском вала. Такое решение позволяет уменьшить количество необходимых контрольных калибров, инструмента режущего и является приоритетным. Но в отдельных случая используется система вала, в которой валы имеют допуск h, а посадка достигается обработкой отверстия. И именно таким случаем является вращение наружного кольца шарикоподшипника. Примером подобной конструкции могут служить ролики или барабаны натяжные конвейеров ленточных.

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 d₁ = 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 , 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.

По табл.8 находим основное отклонение вала – n; поле допуска вала, с учетом класса точности подшипника – n6.
Посадка внутреннего кольца на вал — 45 L6/n6.

Пользуясь табл.1 и табл.4 строим схему расположения полей допусков (рис. 3б).

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Выбор посадки подшипников качения

Среди основных параметров определяющих посадки подшипников:

характер, направление, величина нагрузки, воздействующей на подшипник;
точность подшипника;
скорость вращения;
вращение или неподвижность соответствующего кольца.

Ключевое условие, определяющее посадку – неподвижность либо вращение кольца. Для неподвижного кольца подбирается посадка с малым зазором и постепенное медленное проворачивание считается положительным фактором, уменьшающим общий износ, препятствующим местному износу. Вращающееся кольцо обязательно сажают с надежным натягом, исключающим проворот по отношению к посадочной поверхности.

Следующим важным фактором, которому должна соответствовать посадка под подшипник на валу или в отверстии, является вид нагружения. Различают три ключевых типа нагружения:

циркуляционное при вращении кольца относительно постоянно действующей в одном направлении радиальной нагрузки;
местное для неподвижного кольца относительно радиального нагружения;
колебательное при радиальной нагрузке колеблющейся относительно положения кольца.

Согласно степени точности подшипников в порядке их увеличения соответствуют пяти классам 0,6,5,4,2. Для машиностроения при нагрузках невысокой и средней величины, например для редукторов, обычным является класс 0, который не указывается в обозначении подшипников. При более высоких требованиях к точности используется шестой класс. На повышенных скоростях 5,4 и только в исключительных случаях второй. Пример шестого класса 6-205.

В процессе реального проектирования машин посадка подшипника на вал и в корпус выбирается в соответствие с условиями работы по специальным таблицам. Они приведены в томе втором Справочника конструктора-машиностроителя Василия Ивановича Анурьева.

Для местного типа нагрузки таблица предлагает следующие посадки.

При условиях циркуляционного нагружения, когда радиальное усилие воздействует на всю дорожку качения, учитывают интенсивность нагружения:

Значение коэффициента k1 при перегрузках менее, чем в полтора раза, небольшой вибрации и толчках принимают равным 1, а при возможной перегрузке от полутора до трех раз, сильных вибрациях, ударах k1=1,8.

Значения k2 и k3 подбираются по таблице. Причем для k3 учитывают соотношение осевой нагрузки к радиальной, выраженное параметром Fc/Fr x ctgβ.

Соответствующие коэффициентам и параметру интенсивности нагружения посадки подшипников приведены в таблице.

Обработка посадочных мест и обозначение посадок под подшипники на чертежах.

Посадочное место под подшипник на валу и в корпусе должно иметь заходные фаски. Шероховатость посадочного места составляет:

для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5 Ra=0,63 а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25;
для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5,4 Ra=0,63, а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25.

На чертеже также указывают отклонение формы места посадки подшипников, торцовое биение заплечиков для их упора.

Пример чертежа, в котором указана посадка подшипника на валу Ф 50 к6 и отклонения формы.

Значения отклонений формы принимаются по таблице в зависимости от диаметра, который имеет посадка подшипника на валу либо в корпусе, точности подшипника.

На чертежах указывают диаметр вала и корпуса под посадку, например, Ф20к6, Ф52Н7. На сборочных чертежах можно просто указывать размер с допуском в буквенном обозначении, но на чертежах деталей желательно кроме буквенного обозначения допуска приводить и его численное выражение для удобства рабочих. Размеры на чертежах указываются в миллиметрах, а величина допуска в микрометрах.

Выбор правильной посадки, обеспечение требуемой чистоты и значения допусков размеров поверхностей под подшипники является ключевым фактором, обеспечивающим долговечность, надежность механизмов.

Правильная посадка – важнейшее условие работоспособности подшипников.

Исходя из особенностей работы подшипника, кольцо, которое вращается должно закрепляться на опорной поверхности неподвижно, с натягом, а неподвижное кольцо садиться в отверстие с минимальным зазором, относительно свободно.

Установка с натягом вращающегося кольца не дает ему проворачиваться, что могло бы привести к износу опорной поверхности, контактной коррозии, разбалансировке подшипников, развальцовке опоры, чрезмерному нагреву. Так, в основном, выполняется посадка подшипника на вал, который работает под нагрузкой.

Для неподвижного кольца небольшой зазор даже полезен, а возможность проворота не чаще одного раза за сутки делает износ опорной поверхности более равномерным, минимизирует его.

Основные термины

с зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
переходных js, k, m, n;
с натягом p, r, s, t, u, x, z.

Выбор посадки подшипников качения

Среди основных параметров определяющих посадки подшипников:

характер, направление, величина нагрузки, воздействующей на подшипник;
точность подшипника;
скорость вращения;
вращение или неподвижность соответствующего кольца.

циркуляционное при вращении кольца относительно постоянно действующей в одном направлении радиальной нагрузки;
местное для неподвижного кольца относительно радиального нагружения;
колебательное при радиальной нагрузке колеблющейся относительно положения кольца.

Согласно ГОСТ 520 степени точности подшипников в порядке их увеличения соответствуют пяти классам 0,6,5,4,2. Для машиностроения при нагрузках невысокой и средней величины, например для редукторов, обычным является класс 0, который не указывается в обозначении подшипников. При более высоких требованиях к точности используется шестой класс. На повышенных скоростях 5,4 и только в исключительных случаях второй. Пример обозначения подшипника шестого класса 6-205.

Для местного типа нагрузки таблица предлагает следующие посадки.

Pr=(k1xk2xk3xFr)/B, где:
k1 – коэффициент перегрузки динамической;
k2 – коэффициент ослабления для полого вала или корпуса тонкостенного;
k3 – коэффициент, определяемый воздействием осевых усилий;
Fr – усилие радиальное.

Обработка посадочных мест и обозначение посадок под подшипники на чертежах.

для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5 Ra=0,63 а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25;
для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5,4 Ra=0,63, а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25.

Пример чертежа, в котором указана посадка подшипника на валу Ф 50 к6 и отклонения формы.

Внимание покупателей подшипников

Подшипник – это конструктивный узел, предназначенный для подвижных соединений деталей и являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью.

Подшипники качения стандартизованы, то есть это наиболее распространенные стандартные сборочные единицы, изготовляемые на специализированных предприятиях. Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям, что обеспечивает простой монтаж и замену изношенного подшипника при сохранении рассчитанного или заданного функционального режима в полном объеме.

Подшипники, являясь опорами для подвижных частей, определяют их положение в механизме и несут значительные нагрузки.

Подшипники качения имеют следующие основные преимущества по сравнению с подшипниками скольжения:

обеспечивают более точное центрирование вала
имеют более низкий коэффициент трения
имеют небольшие осевые размеры

К недостаткам подшипников качения можно отнести:

повышенную чувствительность к неточностям монтажа и установки
жесткость работы, отсутствие демпфирования колебаний нагрузки (принудительное подавление колебаний)
относительно большие радиальные размеры

Принято считать:

Внешняя поверхность наружного кольца сопрягается с поверхностью отверстия детали, в которую вкладывается подшипник. Эту деталь принято называть корпусом (на пример корпус редуктора, КПП, вращающая на валу шестерню).

Поверхность отверстия внутреннего кольца сопрягается с цилиндрической, на которую надевается подшипник – она называется вал.

D – наружный диаметр; d – внутенний диаметр; B – ширина колец; 1 – наружное кольцо с дорожкой качения; 2 – тело качение 3 – внутренние кольцо с дорожкой качения; 4 – сепаратор (разделяющий и направляющий тела качения).

1. Маркировка подшипников качения

Система условных обозначений подшипников и размеров регламентируется следующими стандартами:

Согласно ГОСТ 3189-89 описывает 4 диапазона диаметров, обозначение которых имеет специфическое отличия:

1 – диаметр до 10 мм (кроме 0,6; 1,5 и 2,5 мм);
2 – от 10 до 20 мм;
3 – от 20 до 495 мм (кроме 22; 28 и 32 мм);
4 – от 500 и более мм.

Для первого диапазона диаметры 0,6; 1,5 и 2,5 мм обозначаются через дробь.

1 цифра равняется значению диаметра внутреннего кольца подшипника в мм (шаг один миллиметр);
2 цифра равна 5 если диаметр внутреннего кольца подшипника имеет дробное значение.

Для второго диапазона

1 и 2 цифры равняется значению диаметра внутреннего кольца подшипника в мм согласно кодировке:

Для третьего диапазона

1 и 2 цифра диаметр внутренних колец подшипников с шагом 5 мм (умножаем на 5);
Для ненормализованных диаметров 3-ья цифра равняется 9. (если диаметр внутреннего кольца не целое число).

Для четвертого диапазона диаметры внутренних колец подшипников указываются в явном виде.

Исключение – диаметры внутреннего кольца 0,6; 1,5; 2,5; 22 ; 28 и 32 мм, маркируются с помощью дроби. Цифра перед дробью указывает серию диаметров.

Серия диаметров 3 цифра

Серия диаметров указывает диаметр внешнего кольца подшипника при неизменном диаметре внутреннего кольца и обозначается в порядке увеличения диаметра наружного диаметра 3 цифра:

Исключение если нет серии ширин в коде, то 7 – нестандартный внешний диаметр; 8 – нестандартный по значению ширины подшипник; 9 – ненормализованный размер.

Тип подшипников 4 цифра

0	Шариковый радиальный
1	Шариковый радиальный сферический
2	Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами
3	Роликовый радиальный со сферическими роликами
4	Роликовый радиальный с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами
5	Роликовый радиальный с витыми роликами
6	Шариковый радиально-упорный
7	Роликовый конический
8	Шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный
9	Роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный

Радиальные шариковые подшипники– наиболее простые и дешевые. Они допускают небольшие перекосы вала (до 1/4°) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.

Радиальные роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с комбинированными (бочкообразными) роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми (рис. 3) и роликовыми (рис. 5) подшипниками.

Самоустанавливающиеся шариковые (рис. 2) и роликовые (рис. 6) подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2…3°). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.

Применение игольчатых подшипников (рис. 7) позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках. Упорный подшипник (рис. 8) воспринимает только осевые нагрузки и плохо работает при перекосе оси.

Разновидность конструкции подшипника 5 и 6 цифра.

Указывается тип сепаратора, количество рядов тел вращения, вид тел вращения, применение бортов на кольцах подшипника и т.д.

Серия Ширин 7 цифра

серия ширин 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Перечень серий ширин или высот указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.

Существует зависимость между серии диаметров и серии шин.

7,8 – особо узкие; 9 – узкие, 0,1 – нормальные; 2 – широкие; 3,4,5,6 особо широкие.

Так же в обозначении важно знать класс точности подшипника (Дополнительное обозначение (слева)) – существует шесть основных классов точности 0 (нормальный), 6, 5, 4, 2, Т и два особо грубых 8 и 7. Самый точный класс – Т, грубый – 0.

могут быть поставлены подшипники более грубых классов: 8 и 7.
0, 6, 5, 4, 2, Т – для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиальноупорных подшипников;
0, 6, 5, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников;
0, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников.

Кроме того, установлены дополнительные классы точности 8 и 7 грубее класса точности 0 для применения по заказу потребителей в неответственных узлах.

Нули в обозначении не ставятся, если нет слева обозначения значащего символа. Характеристика основных видов нагружения колец подшипников качения.

Во время работы кольца подшипника испытывают различные режимы постоянных и переменных нагрузок, и в результате можно выделить три вида нагружения: местное, циркуляционное и колебательное.

Местное нагружение – на подшипник действует результирующая радиальная нагрузка, которая воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или отверстия.

Кольца, которые попадают под действие местного нагружения, должны монтироваться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, при пусках машины или кратковременных перегрузках, проворачивалось бы на небольшой угол. При этом под воздействие нагрузки подводится новый участок кольца, что обеспечивает более равномерный его износ.

Циркуляционное нагружение – возникает, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также, когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца. Действующая на подшипник радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно по всей длине окружности.

При циркуляционномнагружении кольцо должно монтироваться по посадке с небольшим натягом, чтобы исключить проскальзывание относительно посадочной поверхности.

Колебательным нагружением – называется такой его вид, при котором неподвижное кольцо подвергается одновременному воздействию постоянной по направлению F и вращающейся Fr, меньшей по величине, радиальных нагрузок. Равнодействующая этих нагрузок совершает колебательное движение относительно неподвижной радиальной силы.

При колебательном нагружении кольцо должно монтироваться по переходной посадке с минимальным натягом для получения возможности проворота кольца в процессе работы с целью обеспечения более равномерного износа.

Вид нагружения кольца подшипника качения существенно влияет на выбор его посадки. Рассмотрим типовые схемы механизмов и особенности работы подшипников в них.

Первая типовая схема.

Внутренние кольца подшипников вращаются вместе с валом, наружные кольца, установленные в корпусе, неподвижны. Радиальная нагрузка Р постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса.

Вторая типовая схема.

Наружные кольца подшипников вращаются вместе с зубчатым колесом. Внутренние кольца подшипников, посаженные на ось, остаются неподвижными относительно корпуса. Радиальная нагрузка Р постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса.

Третья типовая схема.

Внутренние кольца подшипников вращаются вместе с валом, наружные кольца, установленные в корпусе, – неподвижны. На кольца действуют две радиальные нагрузки, одна постоянна по величине и по направлению Р, другая, центробежная, вращающаяся вместе с валом.

Поля допусков по присоединительным размерам. Методика выбора посадок подшипников качения.

Подшипник качения изготавливается таким образом, что устанавливается в качестве опоры для вращения детали без всякой дополнительной обработки. Следовательно, внутреннее кольцо является готовым посадочным отверстием, а наружное кольцо – готовым посадочным валом.

Классы точности подшипников характеризуются допуском на размер, а для получения посадки необходимо нормировать основное отклонение и направление расположения допуска относительно номинального размера, т.е. нормировать поле допуска.

Основное отклонение посадочного места внутреннего кольца обозначается прописной буквой L, а наружного – строчной буквой l. Поле допуска образуется основным отклонением и допуском соответствующего класса точности. Таким образом, для внутреннего диаметра подшипника установлены поля допусков и квалитеты L8, L7, L0, L6, LХ, L5, L4, L2, LТ, а для наружного диаметра – l8, l7, l0, lХ, l6, l5, l4, l2, lТ.

Наружное кольцо подшипника устанавливается в отверстие корпуса и считается как основной вал, то есть поле допуска кольца l относительно номинального размера расположено вниз от нулевой линии D (рисунок ниже) и посадки вследствие этого подбираются по системе вала.

Как видно из схемы самый грубой допуск на изготовление имеет квалитет 8, а самый точный квалитет Т.

Расположение полей допусков при образовании посадок с подшипниками классов точности 0 и 6 приведено на рисунке ниже.

Если сравнить поля допусков для присоединительных поверхностей, то видно, что допуски для отверстий на один квалитет больше, чем для валов, то есть точность отверстия на 60% меньше чем у вала. Объясняется это тем, что при прочих равных условиях изготовить и проконтролировать отверстие сложнее и дороже чем вал.

В табл. 1 указаны категории и классы точности подшипников, для которых они предусмотрены, и те дополнительные технические требования, которые они устанавливают (таблица дана в сокращении).

Таблица 1 – Посадки шариковых и роликовых радиальных и упорно-радиальных подшипников

рекомендуются при осевой регулировке колец радиально-упорных подшипников
•при регулируемом наружном кольце с циркуляционном нагружением радиальноупорных подшипников рекомендуются посадки Js7/l0 и Js7/l6

Одним из условий безупречной работы подшипника является его посадка. Т.е. вид соединения подшипника с корпусом и валом. Посадкой регламентируется положение наружного и внутреннего колец подшипников в радиальном направлении, а также фиксация от проворота относительно корпусных деталей. Посадочная поверхность корпусной детали должна плотно соприкасаться с поверхностью подшипника, поэтому на ней недопустимы выступы, заусенцы, разные неровности, которые будут снижать грузоподъемность подшипника.

При наличии недопустимого зазора между посадочными поверхностями подшипника и корпусной детали между ними может возникнуть скольжение, что способствует быстрому износу или повреждению посадочной поверхности. Подшипники должны быть смонтированы таким образом, чтобы температурные изменения не вызывали их защемления или недопустимых зазоров. Наконец, в большинстве машин требуется, чтобы подшипник можно было легко монтировать и демонтировать.

Обозначение посадок подшипников качения на чертежах.

Структура обозначения подшипниковых посадок точно такая же, как и в общей системе допусков и посадок, то есть в виде дроби, когда в числителе указывается поле допуска отверстия, а в знаменателе – поле допуска вала (рисунок ниже).

Хотя традиционно посадки принято записывать в таком виде, стандартом установлены и другие формы обозначений.

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:

Для всех подшипников качения верхнее отклонение присоединительных размеров принято равным 0. Для наружного диаметра наружного кольца подшипника (D_m) поле располагается аналогично основному валу и с es = 0. Для внутреннего диаметра внутреннего кольца (d_m) 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: D_m и d_m, 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)

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 М_кр (F_r) (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 >> F_r).

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 p_R на посадочную поверхность

p_R=,

где Р – радиальная составляющая нагрузки на опору;

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 = G_m - Δd_{1 НБ},

где G_m = - средний первоначальный зазор;

G_max, G_min – наибольший и наименьший радиальные зазоры;

Δd_{1 НБ} – диаметральная деформация беговой дорожки кольца после посадки его на сопрягаемую деталь с натягом.

d₀ = d_m + - приведенный наружный диаметр внутреннего кольца подшипника;

D₀ = D_m - - приведенный внутренний диаметр наружного кольца подшипника.

Если G ≥ 0 заклинивания тел качения не будет, при G

Когда у тебя все хорошо, помни, что у кого-то может быть плохо. Поделись своим хорошо с другим. © Александр Дьяков ==> читать все изречения.

Читайте также:


Основной общей особенностью споровых растений является зависимость их размножения от воды

Одним из последствий наводнения является нарушение сельскохозяйственной деятельности и гибель урожая

Туя западная фастигиата описание

На белый бал берез не соберу

Сотни растений взошло взошли на этих грядках