Порядок расчета

Определяем величину удельного контактного эксплуатационного давления р_э между сопрягаемыми поверхностями вала и втулки, принимая коэффициент запаса прочности п = 1,5 – 2,0 .

= = 7,33  10⁷ Па,

где f – коэффициент трения при запрессовке, принимаем f = 0,2.

Определяем характер деформирования отверстия и вала по графику деформаций [2] и величинам p_э / _т, d / d₂. Предел текучести для стали 45 _т = 3,53  10⁸ Па.

Для p_э / _т = = 0,21 и d / d₂= 0,075 / 0,140 = 0,54 получаем, что вал и втулка испытывают упругие деформации.

По графику деформаций определяем наибольшее допустимое значение p_нб / _т на границе допустимой зоны деформирования p_нб / _т = 0,41.

Рассчитываем соответствующее значение удельного контактного давления p_нб = 0,41 _т = 0,41  3,53  10⁸ = 1,45  10⁸ Па.

По графику [2] определяем коэффициент неравномерности распределения удельного давления  по отношению l / d = = 0,085 / 0,075 = 1,13, получаем  = 0,91.

Рассчитываем наибольшее для этого коэффициента значение удельного давления

p_нб.доп = p_нб  = 1,45  10⁸  0,91 = 1,32  10⁸ Па.

Определяем коэффициенты формы отверстия

= = 2,12

и вала

= = 0,7,

где _D и _d – коэффициенты Пуассона для материалов втулки и вала соответственно, _D = _d = 0,3.

Рассчитываем величину максимального допустимого натяга

= =

= 140  10^-6 м = 140 мкм,

где E_D и E_d – модуль упругости материалов втулки и вала соответственно, E_D = E_d = 2  10¹¹ Па.

Определяем величину минимального допустимого натяга

= =

= 0,076  10^-6 м = 76 мкм.

Рассчитываем поправку на смятие микронеровностей сопрягаемых поверхностей

= 2 (0,5  6,3  10^-6 + 0,5  3,2  10^-6) = = 15,8  10^-6 = 15,8 мкм.

где K₁ и K₂ – коэффициент, учитывающий поправку на смятие микронеровностей поверхности втулки и вала соответственно, K₁ = K₂ = 0,5.

Определяем предельные расчетные натяги

максимальный

N_max^р = N_max^доп + _ш = 140 + 15,8 = 155,8 мкм

и минимальный

N_min^р = N_min^доп + _ш = 76 + 15,8 = 91,8 мкм.

Выбираем стандартную посадку, выполняя условия N_max^р ≥ N_max^табл и N_min^р  N_min^табл, где N_max^табл и N_min^табл – максимальный и минимальный табличные натяги соответственно.

Выбираем посадку, наиболее близкую к указанным условиям  75 мм [1, 3, 4]. Табличные натяги равны:

максимальный N_max^табл = es – EI = 0,192 – 0 = 0,192 мм;

минимальный N_min^табл = ei – ES = 0,146 – 0,046 = 0,100 мм.

Строим схему расположения полей допусков выбранной посадки (рис. 7).

Рис. 7. Схема расположения полей допусков посадки  75 мм

Примечание. В пояснительной записке выполнить эскизы втулки, вала и сборочного чертежа соединения аналогично эскизам, изображенным на рис. 6.

3. Расчет и выбор посадок подшипника качения

Выбор посадок подшипников с контрдеталями (валами и корпусами) ведется в зависимости от вида нагружения колец подшипника качения: кольцо вращается относительно радиальной нагрузки, подвергаясь циркуляционному нагружению; кольцо неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению; кольцо нагружено равнодействующей радиальной нагрузкой, которая не совершает полного оборота, а колеблется на определенном участке кольца, подвергая его колебательному нагружению.

Установлены пять классов точности, обозначаемых (в порядке возрастания) 0; 6; 5; 4; 2:

0; 6 – используются широко в пищевой и химической промышленности;

5 – используется для станков с повышенной точностью;

4 – при большой частоте вращения и повышенных требований к точности вращения (шпиндели точных станков);

2 – в точных приборах.

Для местнонагруженных (невращающихся) внутренних колец подшипника предусмотрены следующие основные отклонения валов: h; g; f.

Для местнонагруженного корпуса (корпус не вращается) – посадка переходная Js или H, G.

Если циркуляционное (вращающиеся) кольцо нагружено, то оно сопрягается с валом, при этом вал имеет следующие основные отклонения: js; k; m; n.

Если циркуляционно нагружено наружное кольцо, то отверстие в корпусе обрабатывают по посадкам: К; М; N; Р.

Для колебательного нагружения: вал обрабатывается по посадке js, отверстие в корпусе Js.

Пример.

Целью решения задачи является ознакомление с методикой назначения посадок контрдеталей с подшипниками качения.

Рассчитать и выбрать из числа стандартных посадок посадки для внутреннего и наружного колец подшипника качения по следующим исходным данным:

• шарикоподшипник № 309;

• класс точности 6;

• радиальная реакция опоры R = 5 кН;

• диаметр наружной поверхности корпуса D_корп = 130 мм;

• характер нагружения – с умеренными толчками и вибрациями, перегруз до 150 %;

• условия работы – вращается вал, корпус неподвижен, корпус неразъемный стальной.

Построить схемы полей допусков выбранных посадок с соответствующими отклонениями. Определить усилие запрессовки подшипника. Сделать эскиз сборочного чертежа с указанием посадок.