5. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ, СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ

5.1. Основные положения

Подшипник - это деталь или узел механизма, являющийся опорой для вращающихся валов.

Подшипники воспринимают усилие, воздействующее на вал в радиаль­ном и осевом направлениях, передают его корпусу и обеспечивают вращение этого вала вокруг оси.

По принципу работы подшипники разделяются на подшипники скольжения и качения. Подшипники скольжения образуют комплект ци­линдрических или сферических поверхностей и работают в условиях жид­костного, смешанного или сухого трения.

В подшипниках качения между поверхностью вращающейся детали и поверхностью опор располагаются шарики или ролики. Чаще всего подшипники качения изготавливаются в виде отдельных узлов, состоящих из наружных и внутренних колец и расположенных между ними тел каче­ния (шариков или роликов), и деталей, удерживающих тела качения на оп­ределенном расстоянии одно от другого (сепараторы).

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники разделяются на радиальные, радиально-упорные и упорные (подпятники).

По форме тел качения и рабочих поверхностей колец, по которым катятся тела качения, подшипники разделяются на шариковые; шариковые сферические; роликовые цилиндрические - с короткими, длинными (игольчатыми) телами качения; роликовые конические; роликовые сферические; коническо-сферичес­кие.

По числу рядов тел качения подшипники разделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.

Подшипники качения изготавливаются специализированной отраслью промышленности, в которой имеются отличия от других отраслей машиностроения в отношении некоторых вопросов нормирования точности.

Подшипник качения - это стандартный узел, обладающий внешней взаимозаменяемостью своими присоединительными поверхностями; D - наружный диаметр наружного кольца (рис.5.1), d - внутренний диаметр внутреннего кольца, В - ширина (высота) колец подшипника при одинаковой ширине на­ружного и внутреннего колец.

При изготовлении подшипников нет полной взаимозаменяемости - если разобрать несколько одинаковых подшипников и перемещать детали, то при повторной сборке подшипники могут либо не собраться, либо не будут соответствовать нормированной точности по эксплуатационным показате­лям.

5.2. Ряды точности подшипников качения

Установлено несколько классов точности подшипников (ГОСТ 520) в зависимости от используемых тел качения и от направления воспринима­емой нагрузки:

классы 0, 6, 5, 4, 2, Т - для шариковых и роликовых и шариковых радиально-упорных подшипников;

классы 0, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных подшипни­ков;

классы 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников.

Наиболее грубым является класс 0, а наиболее точными - классы 2 и Т. Помимо этих классов, нормируются дополнительные, более грубые классы 8 и 7, по точности ниже, чем класс 0. Эти классы поставляются по зака­зам потребителей.

Рис. 5.1. Общий вид подшипника качения (роликовый)

Класс точности подшипника характеризуется целым комплексом точностных требований, относящихся к отклонениям размеров, формы и расположения:

1. Требования к точности присоединительных размеров D, d, В, отклонений формы и расположения поверхностей колец и тел вращения, шеро­ховатости присоединительных поверхностей.

2. Радиальное и торцевое (осевое) биение либо подшипника в сборе, либо отдельных колец.

Помимо класса точности для подшипников качения устанавливают три категории А, В и С в зависимости от нормирования других показателей точности, являющихся дополнительными к основным точностным требованиям.

К категории А относятся подшипники классов точности 5, 4, 2, Т, если к ним предъявляются дополнительные повышенные требования в отношении вибрации или в отношении волнистости и отклонения от круглости и волнистости поверхности качения и т.д.

К категории В относятся подшипники классов точности 0, 6Х, 6, 5, для которых нормируется дополнительно одно из требований, например регламентируются требования в отношении вибрации и т.д. аналогично категории А.

К категории С относятся подшипники классов точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются требования по уровню вибраций, момента трения и другим требованиям.

В отношении нормирования точности размеров колец подшипников есть специфическая особенность по сравнению с нормированием точности обычных цилиндрических элементов деталей.

Для колец подшипников, помимо предельных размеров, характеризующих точность изготовления и нормируемых в виде верхнего и нижнего отклонений от номинального размера, нормируется еще верхнее и нижнее отклонения от среднего диаметра (Dm, dm). При этом требование к среднему диаметру является основным и посадки осуществляются по значениям среднего диаметра. И если окажется, что размер кольца при измерении находится в поле допуска относительно номинального размера, а размер среднего диа­метра выходит за пределы допуска, то такое кольцо считается браком.

Нормирование точности среднего значения диаметра колец подшипника связано с тем, что кольца подшипников не обладают большой жесткостью. При установке кольца на поверхность вала или в корпус оно деформируется и принимает форму посадочной (сопрягаемой) более жесткой поверхнос­ти. Действующим в сопряжении оказывается усредненный размер, а не предельный.

5.3. Посадки подшипников качения

При решении вопроса об образовании посадки подшипника качения в соответствующем месте конструкции механизма необходимо иметь в виду, что при приобретении подшипника потребитель приобретает готовый “вал” - наружный диаметр и готовое “отверстие” - внутреннее кольцо. Дело потребителя подшипника обработать посадочные места (поверхности) для уста­новки подшипника (образовать посадку) в соответствии с условиями работы механизма.

5.3.1. Поля допусков колец подшипников качения

Классы точности подшипников качения характеризуются допуском на размер. Для образования посадки необходимо нормировать основное отклонение и направление расположения допуска относительно него, т.е. нормировать поле допуска.

Основное отклонение посадочных мест колец подшипников обозначает­ся буквой L для диаметра отверстия (внутреннего кольца подшипника), а основное отклонение вала (наружного кольца под­шипника) - буквой 1.

Для среднего диаметра отверстия подшипника (внутреннего кольца подшипника) установлены поля допусков LO, L6, L5, L4, L2.

Для среднего диаметра вала (наружного кольца подшипника) установ­лены поля допусков 10, 16, 15, 14, 12 (рис. 5.2).

Поле допуска для среднего диаметра наружного кольца Dm расположе­но, как и поле допуска основного вала, в системе допусков и посадок, т.е. "в тело" вала (в минус).

Расположение поля допуска для среднего диаметра dm кольца (внутреннего диаметра) отличается от расположения поля допуска для основного отверстия в системе допусков и посадок (поле допуска для внутренне­го кольца подшипника dm также расположено в минус, как для вала, т.е. "из тела" детали, а в системе допусков и посадок для основного отверстия поле допуска расположено со знаком плюс). Расположение поля допуска в минус для отверстия подшипника, естественно, вызывает определенные трудности для изготовителя, так как первое значение годного элемента всегда будет дробным. Но сделано это так для определенного удобства потребителя. Для образования посадок с кольцами подшипника требования к точности размеров посадочных (сопрягаемых) поверхностей нормируются с использованием полей допусков из общей системы допусков и посадок. Поскольку кольца подшипника являются податливым звеном, то при их установке часто используются или переходные посадки, или посад­ки с небольшим натягом. При переходных посадках получаются или неболь­шие зазоры (обеспечивающие перемещение одного из колец подшипника в плавающей опоре) или небольшие натяги (обеспечивающие надежность крепления второго кольца подшипника), кольца подшипника при этом практически не дефор­мируются.

Рис. 5.2. Схема расположения полей допусков на наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников качения