При циркуляционном нагружении используются посадки

Обновлено: 18.09.2024

При циркуляционном нагружении колец посадки должны обеспечивать натяг между вращающимся кольцом и деталью с тем, чтобы исключить возможность обкатки и проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности вала или отверстия в корпусе, в процессе работы под нагрузкой. Посадку для циркуляционно-нагруженного кольца определяют расчетным путем, одним из двух методов:

- по интенсивности нагружения P_r;

- по минимальному натягу N_min.

Первый метод (по интенсивности нагружения) можно использовать при расчете посадок циркуляционно – нагруженных как наружних, так и внутренних колец. Но при расчете посадок для внутренних колец подшипника лучше использовать второй метод – по минимальному натягу, так как он дает более точные расчетные величины.

При расчете посадок наружних колец подшипников, т.е. в том случае, когда вращается корпус (неприводные колеса автомобиля, опорные колеса кранов, ролики ленточных транспортеров, натяжные шкивы и т.д.) и соответственно с ним вращается наружное кольцо подшипника, используют формулу интенсивности нагружения.

где P_r – интенсивность нагружения, H/мм, кН/м;

К₁ – динамический коэффициент. При нагрузке с умеренными толчками и вибрацией и перегрузке до 150 % К₁=1; при сильных ударах или перегрузке до 300 % К₁=1,8;

К₂ – коэффициент, учитывающий ослабление натяга при полом вале или тонкостенном корпусе: К₂ = 1 при сплошной вале;

К₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами двухрядных подшипников при наличии осевой нагрузки на опору: К₃ = 1 (радиальные и радиально-упорные однорядные подшипники).

Определив величину интенсивности нагружения P_r, по таблице находят поле допуска корпуса (К7, М7, N7, Р7).

Таблица. – Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочные

Поверхности корпуса

При расчете посадок циркуляционно нагруженных внутренних колец подшипников вычисляет величину минимального натяга:

где N_min – минимальный натяг, мм;

F_r – наибольшая радиальная нагрузка, H;

k – коэффициент, зависящий от серии подшипника (таблица);

B – ширина кольца подшипника, мм;

r - радиус фаски, мм.

Таблица. – Значения коэффициента k

Вид кольца	Легкая серия	Средняя серия	Тяжелая серия
внутреннее	2,8	2.3	2,0
наружное	4,4	3,8	3,4

По таблицам ГОСТ выбираем посадку, одну из трех (k6, m6, n6), удовлетворяющую условию:

Во избежание разрыва колец должно выполняться условие:

Т.е. наибольший натяг посадки не должен превышать величину допустимого натяга N_доп., мм, вычисляемого по формуле:

где σ_доп. – допускаемое напряжение на растяжение (для подшипниковой стали

Для колец, испытывающих местное нагружение, применяют посадки с зазором, и очень редко – с незначительным натягом.

Следует, что для сопряжения наружного местно нагруженного кольца подшипника рекомендуются следующие поля допусков: Н7, Н8, Н9, G7.

Применение рекомендуемых посадок:

Н6 и Н7 – нормальные и легкие нагрузки, в частности при необходимости осевых перемещений. Это основные посадки подшипников в машиностроении;

H8, H9 и G7 – нормальные и легкие нагрузки, малые частоты вращения (до 4 об/с), в основном для разъемных корпусов.

Кроме вышеперечисленных посадок, при местном нагружении применяют также посадки: Js6 и Js7 – тяжелые и нормальные нагрузки, большие частоты вращения;

Внутренние кольца сопрягаются с валами полями допусков: f6, g6, h6, f7. Их применение можно охарактеризовать следующими областями:

js6 – тяжелые нагрузки, роликовые подшипники в тяжелом машиностроении;

h6 – тяжелые нормальные нагрузки, основная посадка в машиностроении;

g6 и g7–– нормальные и легкие нагрузки, для подшипников всех типов при невысоких требованиях к точности;

f6 и f7–– легкие нагрузки, для подшипников всех типов.

При такой посадке не происходит деформация кольца и, соответственно, не возникает заклинивания тел качения. Кольцо под действием толчков и вибраций постепенно проворачивается по посадочной поверхности. В результате износ беговой дорожки происходит равномерно по всей окружности кольца. Если же кольцо, испытывающее местное нагружение, будет соединено неподвижно, то нагрузка F_r будет воздействовать на одно и тоже место, напряжения будут возникать в одной и той же точке его дорожки качения. В результате в этой зоне могут появиться усталостные трещины и раковины; срок службы подшипника резко сократится. Обеспечивать зазор между кольцом подшипника и сопрягаемой деталью нужно очень осторожно. Он должен быть минимальным, а сопрягаемые поверхности иметь незначительную шероховатость.В противном случае при проворачивании кольца произойдет стирание шероховатости и увеличение зазора, что весьма не желательно, т.к. это может вызвать ускоренный износ посадочного места. Здесь вступает в противоречие экономической показатель: подшипник значительно дешевле любой корпусной детали и заменить его легче.

Таблица – Допустимые величины шероховатости R_a (мкм) поверхностей валов и отверстий корпусов

Посадочные поверхности	Класс точности подшипника	Номинальный диаметр, мм
До 80	Св. 80 до 500
Валов	6 и 5	1,25 0,63 0,32	2,50 1,25 0,63
Отверстий корпусов	6,5, и 4	1,25 0,63	2,50 1,25
Торцов заплечиков валов и отверстий корпусов	6,5 и 4	2,50 1,25	2,50 2,50

Группы красителей для волос: В индустрии красоты колористами все красители для волос принято разделять на четыре группы.

Различают два основных вида нагружения: местное , при котором нагружению подвергается ограниченный участок поверхности обоймы, и циркуляционное , при котором нагрузка периодически перемещается по окружности обоймы (табл. 51).

Если вектор нагрузки перемещается по произвольному закону, периодически опережая вращающуюся обойму или отставая от нее, характер нагружения выясняется построением полярных диаграмм нагружения за цикл изменения нагрузки.

Циркуляционная нагрузка стремится провернуть обойму по посадочной поверхности и вызывает циклическое нагружение посадочных поверхностей, поэтому циркуляционно-нагруженные обоймы нуждаются в более плотной посадке или осевой затяжке.

Местно-нагруженные обоймы можно устанавливать свободнее.

Влияние тепловых деформаций

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 на 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.

Выбор посадок с учетом монтажа и демонтажа

Для облегчения монтажа и демонтажа подшипников рекомендуется:

1) устанавливать подшипники с натягом только по одной обойме (предпочтительно по внутренней), другая обойма должна быть установлена на свободной посадке;

2) избегать применения одинаковых натягов при последовательной установке подшипников на вал или в корпус (осевая сборка); посадку на первом (по ходу монтажа) посадочном поясе следует делать более свободной для облегчения установки подшипника на другой пояс.

На рис. 797, а изображена нерекомендуемая система назначения посадок для установки подшипников с натягом (посадки n6 для вала и К7 для корпуса). При монтаже на вал первый по ходу монтажа подшипник 1 должен перед посадкой на свой посадочный пояс пройти с натягом через другой посадочный пояс. Подшипник 2 при монтаже вала, на котором предварительно установлены подшипники, должен пройти в корпус с натягом через первый посадочный пояс. Сила от посадки передается на наружные обоймы подшипников через шарики, что может вызвать их повреждение.

Посадки с одинаковым натягом для обоих подшипников применимы, когда подшипники можно монтировать с двух сторон (вид б).

Последовательная установка подшипников на вал производится без затруднений при посадках с зазором f6, g6 или при посадке h6 (вид в). Однако применение посадок с зазором не всегда возможно по условиям работы подшипников.

Шире по применимости способ назначения разных посадок для обоих подшипников. При этом более свободные посадки назначают для поверхностей, через которые проходит подшипник при монтаже (табл. 52).

Чем больше разница посадок, тем легче выполнять монтаж. Так, для вала наиболее выгодно сочетание g6—n6. Наименее выгодные сочетания представлены первыми знаками колонок II и IV.

При установке в корпус также выгодно применение посадок, наиболее отличающихся одна от другой, например, для первой строки таблицы — посадок Н7, N7.

Наилучший по условиям монтажа способ — это применение подшипников разного диаметра (вид д). При этом способе отпадают ограничения в выборе посадок. Предпочтительнее, однако, случай, когда первый по ходу монтажа, например, при посадке в корпус, подшипник 3 имеет более свободную посадку в корпусе, чем второй (4).

Равноценен (по условиям монтажа в корпус) способ заключения одного из подшипников в постоянную обойму (вид е).

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.

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) .

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:

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

Fa×ctgα/Fr

где Fa – осевая сила; α - 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 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 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 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:

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) .

Читайте также: