2.1. Выбор посадок подшипников качения на валы и в корпус.
Подшипники качения поставляются как готовые изделия и характер сопряжения их колец в опоре обеспечивают выбором соответствующих отклонений размеров валов и отверстий корпусов. При выборе посадок учитывают:
условия нагружения кольца;
характер и направление нагрузки;
режим работы (легкий, нормальный, тяжелый);
тип подшипника; способ регулирования и другие факторы.
Согласно ГОСТ 3325-55 различают три основные вида нагружения колец: местное, циркуляционное, колебательное.
При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению результирующую радиальную нагрузку Fr (натяжение приводного ремня, тяжести конструкции и т.д.) лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает её соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такой нагружение возникает, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки (внутреннее кольцо на рис.2.2. а, наружное – на рис.2.2. б ).
При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку Fr последовательно всей окружностью дорожки качения и передает её всей посадочной поверхности вала либо корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке Fr или, наоборот, при радиальной нагрузке Fс , вращающейся относительно рассматриваемого кольца ( внутреннее кольцо на рис.б , наружное кольцо – на рис а ). При этом вращается кольцо, либо нагрузка.
При колебательном нагружении невращающееся кольцо воспринимает равнодействующую F(r+c) двух радиальных сил (Fr постоянна по направлению, Fс – вращается, причем Fr > Fс) ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Равнодействующая нагрузка F(r+c) совершает полного оборота, а колеблется между двумя точками А и В (рис.2.2. и ). Колебательное нагружение испытывает наружное кольцо (рис.2.2. в) и внутреннее кольцо (рис.2.2. г, д).
Если нагрузка Fr постоянного направления меньше вращающейся Fс, то нагружение может быть местным или циркуляционным в зависимости от схемы приложения сил ( на рис.а показано местное нагружение на внутреннем кольце и циркуляционное на наружном кольце; на рис. б циркуляционное нагружение на внутреннем кольце, местное – на наружном).
Режим работы характеризуют отношением эквивалентной нагрузки Р к базовой динамической грузоподъемности С. При Р/С≤0,07 режим условно считается легким, при 0,07<Р/С≤0,15 – нормальным, при 0,15<Р/С≤0,5 – тяжелым.
Посадки следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность обкатки и проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности вала или отверстия в корпусе в процессе работы под нагрузкой, развальцовки посадочных поверхностей и контактной коррозии; другое кольцо должно быть установлено с зазором. Следовательно, при вращающемся вале соединение внутреннего кольца с валом должно быть неподвижным, а наружное кольцо установлено в корпусе с незначительным зазором и наоборот.
Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. При такой посадке устраняется заклинивание тел качения (шариков), кольцо под действием толчков и вибрации постепенно проворачивается по посадочной поверхности, благодаря этому происходит равномерный износ беговой дорожки.
Посадку с натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение. Наличие зазора при таком нагружении может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо.
При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки рR на посадочную поверхность Допускаемые значения рR приведены в таблицах 2.1. и 2.2.
где Fr – радиальная нагрузка опоры на подшипник, кН;
k1 - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки;
при перегрузке до 150 %, умеренных толчках и вибрации k1= 1;
при перегрузке до 300 %, сильных толчках и вибрации k1= 1,8.
k2 – учитывает степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе; при сплошном вале он равен 1(для полого вала см. таблицы 2.3.)
k3 - учитывает неравномерность распределения Fr (радиальной нагрузки). Для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом k3 =1
b = B – 2r (В-ширина подшипника; r – координата монтажной фаски внутреннего или наружного кольца подшипника)
С увеличением радиальной нагрузки возрастает рR и, следовательно, натяг в посадках.
В посадках подшипников классов 0 и 6 применяют поля допусков квалитета 7 для отверстий корпусов и квалитета 6 для валов. Посадки подшипников классов 5 и 4 осуществляют точнее, чем классов 0 и 6, на один квалитет, т.е. применяют для корпусов поля допусков квалитета 6, для валов квалитета 5.
Для большинства подшипников класса точности 0 при местном нагружении наружного кольца основным полем допуска отверстия в корпусе является Н7, а вала при циркуляционном нагружении – к6.
Кольца подшипников при монтаже легко деформируются и принимают форму сопряженных поверхностей, поэтому требования к точности формы и расположению посадочных поверхностей валов, отверстий и базирующих заплечиков должны быть достаточно жесткими.
В зависимости от характера нагружения колец подшипника можно рекомендовать поля допусков для валов и отверстий. (табл 2.4.)
Таблица 2.4.
Рекомендуемые поля допусков валов и отверстий (корпусов) для соединения с подшипниками качения.
-
Вид нагружения кольца
Поля допусков
валов
отверстий
при нагружении
внутреннего кольца
наружного кольца
Местное
Циркуляционное
Колебательное
Поля допусков валов и отверстий для соединения с шарикоподшипниками в зависимости от их классов точности приведены в таблице 2.5.
Таблица 2.5.
Поля допусков валов и отверстий для соединения с подшипниками.
-
Посадки
Поля допусков валов и отверстий к подшипникам
классов точности
Посадки
Поля допусков валов и отверстий к подшипникам
классов точности
5, 4 и 2
0 и 6
5,4 и 2
0 и 6
С натягом для тонкостенных корпусов
—
С зазором
,
Переходные
