Расчет посадки подшипников онлайн
Обновлено: 05.10.2024
Калькулятор подшипников является полезным и удобным инструментом, позволяющим подобрать именно ту деталь, которую нужно. С помощью такого приложения легко определить необходимую модель, ее размер, технические параметры, и другие особенности.
Виды подшипниковых калькуляторов
Чтобы выполнить подбор того или иного подшипника и отсортировать нужные модели, необходимо заполнить требования, относительно геометрических данных изделия. Пользователю будет предложено заполнить внутренний, внешний диаметр подшипника, или диапазон величин, а также ширину и при необходимости высоту.
В калькуляторе подобного типа можно выбрать желаемого производителя, в некоторых версиях программы возможно установить ценовой диапазон.
Некоторые онлайн-калькуляторы работают по принципу таблицы подшипников. То есть можно не вводить размеры нужной детали, а просто задать нужный ее номер или обозначение.
Как измерить подшипник?
Калькулятор частот подшипника
Такой инструмент больше направлен на профессиональное использование, но при желании его может освоить простой пользователь. При помощи калькулятора можно вычислить характерные частоты генерируемых подшипниковых элементов. Подобная программа поможет вычислить частоты, которые генерируются элементами изделия и его модуляций. Также можно произвести быстрый поиск по заданным параметрам частот. Через калькулятор предоставляется доступ получения и добавления данных о том или ином подшипнике во внутреннюю базу. Кроме того, есть возможность создавать разнообразные подшипниковые группы, чтобы получить быстрый доступ к данным.
Калькулятор нагрузки
Всем известно, что неправильно рассчитанная нагрузка ведет к быстрому выходу из строя подшипника. Поэтому для достоверного определения этого показателя существуют специальные калькуляторы. С помощью программы можно подобрать подшипники для определенных нагрузочных показателей. Например, номинальная статическая нагрузка самоустанавливающегося подшипника равняется 4600 МПа, а для роликовых подшипников 4000 МПа.
Чтобы определить эквивалентную нагрузку, в программу необходимо ввести фактическую радиальную и осевую нагрузку, а также коэффициент радиальной и осевой нагрузки.
Каждый из видов калькуляторов подшипников удобен для выбора запчастей и определения тех или иных показателей изделия.
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 PR:
где: Fr- расчетная радиальная сила, действующая на опору;
B - посадочная ширина подшипника, мм;
k1 - коэффициент, учитывающий динамические перегрузки;
k2 - коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале или тонкостенном корпусе;
k3 - коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил по рядам тел качения, в случае применения двухрядных конических роликовых подшипников или сдвоенных шарикоподшипников.
Значения k3 зависят от величины
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 PR, с учетом диаметра и класса точности подшипника.
Допуски корпусов или валов при местном нагружении кольца подшипника принимают по 7-му квалитету точности (IT7), если подшипник 0-го или 6-го класса и по IT6, если 5-го или 4-го класса.
Допуски корпусов или валов при циркуляционном нагружении кольца принимают по 6-му квалитету (IT6) при классе точности подшипника 0 или 6 и по IT5 для 5-го или 4-го класса.
Примеры расчета посадок 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 PR. 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) .
Рассматриваемый узел редуктора (рис. 15) имеет вал, опорами которого являются два шариковых подшипника с диаметром отверстия 30 мм. Учитывая, что требования к точности вращения вала специально не оговорены, а также то, что данный редуктор не относится к высокоскоростным, принимаем нормальный класс точности подшипников (условное обозначение подшипника 306).
Рис. 15. Фрагмент редуктора
Данный подшипник относится к шариковым радиальным однорядным открытым, серия диаметров средняя (3), серия ширин – узкая. Основные размеры подшипника:
· номинальный диаметр отверстия внутреннего кольца под-шипника d = 30 мм;
· номинальный диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца D = 72 мм;
· номинальная ширина подшипника B = 19 мм;
· номинальная высота монтажной фаски r = 2 мм.
Предельные размеры колец подшипников качения
| Размер, мм | ES (es),мкм | EI (ei),мкм | Dm max (dm max), мм | Dm min (dm min),мм |
| d = 30 | - 10 | 30,000 | 29,990 | |
| D = 72 | - 13 | 72,000 | 71,987 |
Предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса
| Размер, мм | ES (es),мкм | EI (ei), мкм | Dmax (dmax), мм | Dmin (dmin),мм |
| d = 30 | + 15 | + 2 | 30,015 | 30,002 |
| D = 72 | + 30 | 72,030 | 72,000 |
Строим схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла и рассчитываем зазоры (натяги).
Nmax = dmax – dm min = 30,015 – 29,990 = 0,025 мм = 25 мкм;
Nmin = dmin – dm max = 30,002 – 30,000 = 0,002 мм = 2 мкм;
Ncp = (Nmax + Nmin)/2 = (25 + 2)/2 = 13,5 мкм.
Рис. 16. Схема расположения полей допусков сопряжения Ø30L0/k6
Smax = Dmax – Dm min = 72,030 – 71,987 = 0,043 мм = 43 мкм;
Smin = Dmin – Dm max = 72,000 – 72,000 = 0,000 мм;
Scp = (Smax + Smin)/2 = (43 + 0)/2 = 21,5 мкм;
Производим проверку наличия в подшипнике качения радиального зазора, который уменьшается по причине натяга при посадке подшипника на вал. В расчетах принимаем среднее значение натяга и среднее значение зазора в подшипнике как наиболее вероятные:
Nэф = 0,85·13,5 = 11,5 мкм = 0,0115 мм;
Δd1 = Nэф·dm / d0 = 0,0115·30/40,5 = 0,0085 мм = 8,5 мкм.
Рис. 17. Схема расположения полей допусков сопряженияØ72Н7/l0
По ГОСТ 24810 определяем предельные значения теоретических зазоров в подшипнике 306 до сборки:
Средний зазор в подшипнике 306 определяется как полусумма предельных теоретических зазоров:
Расчёт показывает, что при назначении посадки Ø30L0/k6 по внутреннему диаметру зазор в подшипнике качения после посадки будет положительным.
На чертежах общего вида выбранные посадки подшипника качения обозначаются:
· на вал – Ø30L0/k6, где L0 – поле допуска внутреннего кольца подшипника нормального класса точности; k6 – поле допуска вала.
· в корпус – Ø72Н7/l0, где Н7 – поле допуска отверстия корпуса; l0 – поле допуска наружного кольца подшипника нормального класса точности.
Для диаметра вала d = 30 мм шариковых подшипников наименьший и наибольший диаметры заплечика соответственно равны = 36 мм и = 39 мм. Выбираем диаметр заплечика = 36 мм как предпочтительный размер из ряда Ra20.
Для внутреннего диаметра корпуса D = 72 мм шариковых подшипников диаметр заплечика равен Da = 65 мм.
Шероховатость посадочных поверхностей, сопрягаемых с кольцами подшипника деталей, зависит от диаметра и класса точности подшипника. Наибольшие значения параметров Rа для посадочных поверхностей валов, отверстий и торцов заплечиков валов и корпусов представлены в табл. 18.
Значения параметров шероховатости Rа
для посадочных поверхностей, сопрягаемых с подшипниками
| Посадочные поверхности | Классы точности под-шипников | Номинальные диаметры |
| до 80 мм | 80. 500 мм | |
| Rа, мкм | ||
| Валов | 1,25 | 2,5 |
| 6, 5 | 0,63 | 1,25 |
| 0,32 | 0,63 | |
| Отверстий корпусов | 1,25 | 2,5 |
| 6, 5, 4 | 0,63 | 1,25 |
| Торцов заплечиков валов и корпусов | 2,5 | 2,5 |
| 6, 5, 4 | 1,25 | 2,5 |
По ГОСТ 3325, табл. 3, выбираем требования к шероховатости (можно также использовать табл. 18 данного издания):
· посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 1,25;
· посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 1,25;
· торцовой поверхности заплечика вала Rа 2,5.
Исходя из рекомендаций, приведенных в п. 2.2.7, назначаем более жесткие требования к шероховатости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 0,32, посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 0,32, торцевой поверхности заплечика вала Rа 1,25.
В ГОСТ 3325 также нормированы требования к форме посадочных поверхностей вала и корпуса, сопрягаемых с кольцами подшипника, и к торцовому биению заплечиков валов и отверстий корпусов.
Из табл. 4 ГОСТ 3325 выбираем значения:
· допуска круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 3,5 мкм;
· допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 3,5 мкм;
· допуска круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 7,5 мкм;
· допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 7,5 мкм.
Стандарт нормирует также торцовое биение заплечиков валов и отверстий корпусов. Из табл. 5 ГОСТ 3325 выбираем значения:
· допуска торцового биения заплечика вала 21 мкм;
· допуска торцового биения заплечика корпуса 30 мкм.
Допуск торцового биения заплечика вала можно округлить до значения 20 мкм.
Суммарное допустимое отклонение от соосности, вызванное неблагоприятным сочетанием всех видов погрешностей обработки, сборки и деформации подшипников посадочных поверхностей вала и корпуса под действием нагрузок, оценивается допустимым углом взаимного перекоса θmax между осями внутреннего и наружного колец подшипников качения, смонтированных в подшипниковых узлах. В прил. 7 ГОСТ 3325 приведены числовые значения допусков соосности посадочных поверхностей для валов и для корпусов в подшипниковых узлах различных типов при длине посадочного места В1 = 10 мм (в диаметральном выражении). При другой длине посадоч-ного места B2 для получения соответствующих допусков соосности табличные значения следует умножить на B2/10. Под-шипник 306 имеет ширину B2 = 19 мм и относится к группе радиальных однорядных шариковых. Примем нормальный ряд зазоров. Тогда допуск соосности поверхностей вала составит Тсоосн = 4·В2/10 = 4·19/10 = 7,6 мкм; ужесточаем рассчитанный допуск по ГОСТ 24643 и принимаем Тсоосн = 6 мкм. Соответственно для поверхностей корпуса Тсоосн = 8·B2/10 =
= 15,2 мкм; ужесточаем до значения Тсоосн = 12 мкм.
Допуски соосности можно заменить допусками радиального биения тех же поверхностей относительно их общей оси с учетом того, что на те же поверхности обязательно задаются допуски цилиндричности, которые вместе с допусками радиального биения ограничивают такие же отклонения, какие ограничивают допуски соосности.
Читайте также: