5. Расчет посадок для подшипников качения

   1. Подшипники качения.

Подшипники качения являются наиболее распространенными стандартными изделиями, изготовляемыми на специализированных предприятиях. Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью, т.е. взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям, определяемым наружным диаметром D наружного и внутренним диаметром d внутреннего колец подшипника, и неполной внутренней взаимозаменяемостью между телами качения и кольцами. Полная взаимозаменяемость по присоединительным поверхностям позволяет быстро монтировать и заменять изношенные подшипники.

Качество подшипника определяется точностью изготовления его деталей и точностью сборки. Установлено пять классов точности подшипников, обозначаемых в порядке повышения точности: Р0, Р6, Р5, Р4 и Р2, которые характеризуются величинами отклонений размеров и подшипников. Допускается обозначение классов точности подшипников соответственно: 0, 6, 5, 4 и 2.

Класс точности подшипника проставляют перед условным обозначением подшипника, перед его номером и отдельного от него разделительной чертой, например: Р4-205 (4-205) или Р5- 36208 (5-36208). Нулевой класс точности является основным и распространяется на все типы подшипников. В обозначении такого подшипника цифра «0» не ставится, например : 205. В основном при посадке подшипников классов точности 0 и 6 отверстия в корпусах обрабатываются по 7-му квалитету, валы – по 6-му. При посадке подшипников классов 5 и 4 отверстия в корпусах обрабатываются по 6-му квалитету, валы- по 5-му.

На присоединительных поверхностях деталей указывается рядом с условным знаком допустимое отклонение формы, а именно «допуск цилиндричности», которое при посадке подшипников классов точности: 0 и 6 не должно превышать четверти допуска на размер, а при посадке подшипников классов 5 и 4- одной восьмой части допуска.

Предельное отклонение размеров валов и отверстий в корпусах (соответственно выбранным посадкам) определяются общим стандартом на допуски гладких цилиндрических деталей.

Установлено обязательное применение:

1. системы отверстия для соединения внутреннего кольца с валом;

2. системы для соединения наружного кольца с корпусом.

Выбор системы сделан исходя из требования, что оба присоединительные размера подшипника должны быть основными. Это дает возможность осуществлять соединения подшипника с валом и с корпусом по любой посадке, выбранной исходя из условий эксплуатации, путем назначения соответствующих отклонений размеров вала и отверстия в корпусе.

В соединениях колец подшипника с валом и корпусом применяют так называемые подшипниковые посадки. Отличие этих посадок от обычных посадок в цилиндрических соединениях состоит в том, что зазоры и натяги в них имеют другие величины, так как отклонения диаметров D и d колец подшипников отличаются от отклонений основного отверстия и основного вала какого-либо квалитета.

Наиболее существенным отличием подшипниковых посадок от обычных, является расположение поля допуска отверстия внутреннего кольца подшипника. Это отверстие, как указано, основное, но поле допуска его расположенного вниз от нулевой линии. Применяя такие поля допусков валов, как j_s, j, k, m, n, которые с обычным полем допуска отверстия, например H7, давали бы переходные посадки, получим в данном случае посадки с натягом или предельным или средним.

Выбор посадок в соединения колец подшипника с валом т отверстием в корпусе производится в зависимости от типа, размера и конструкции подшипника, от условий его эксплуатации, от величины, направления и характера нагрузок, действующих на подшипник.

Виды нагружения колец подшипников качения: местное, циркуляционное или колебательное, зависят от условий работы подшипникового узла.

Местным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения имеет место, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки.

Циркуляционным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожке качения и последовательно всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения возникает, например, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца, а так же когда они вращаются с разными скоростями.

При циркуляционном нагружении монтаж подшипника на вал и в корпус производится с натягом, который исключает возможность обкатки и проскальзывания кольца по посадочной поверхности в процессе работы под нагрузкой. Наличие зазора в подобном случае приводит к проворачиванию кольца относительно посадочного места, в результате чего происходит развальцовывание и износ шейки вала или корпуса, что недопустимо.

Колебательным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок; постоянной по направлению F_r и вращающейся F_c , меньшей или равной по величине F_r . Их равнодействующая F_r+c совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления постоянной нагрузки, причем она периодически воспринимается через тела качения зоной нагружения кольца и передается соответствующим ограниченным участкам посадочной поверхности.

Табл. 5

Задания для расчета подшипников

№	№ подшипника	Вращается кольцо	Класс точности	Нагрузка		Характер нагрузки	D/Dкорп	Dотв/d
				радиальная	осевая
1	210	внутреннее	0	1200		умеренная, с малой вибрацией
2	203	внутреннее	0	3000		с толчками и вибрацией
3	215	наружное	6	2000		с толчками и вибрацией	0,6
4	314	внутреннее	0	28000		умеренная, с малой вибрацией		0,5
5	1216	наружное	6	20000	4000	умеренная, с малой вибрацией
6	1310	наружное	0	12000	2500	умеренная, с малой вибрацией	0,8
7	1340	внутреннее	0	25000	4000	с толчками и вибрацией		0,7
8	2212	внутреннее	6	30000		с толчками и вибрацией
9	7218	наружное	6	20000	5000	умеренная, с малой вибрацией	0,5
10	1616	внутреннее	0	30000	10000	с толчками и вибрацией
11	3628	• наружное	6	16000	4000	с толчками и вибрацией	0,6
12	3518	внутреннее	0	12000	2000	умеренная, с малой вибрацией		0,7
13	1318	наружное	0	25000	4500	умеренная, с малой вибрацией
14	97516	внутреннее	6	30000	10000	умеренная, с малой вибрацией	0,6
15	1220	внутреннее	0	35000	10000	спокойная без толчков
16	214	внутреннее	4	3000		кратковременные перегрузки 200%
17	36205	наружное	2	5300	1800	с толчками и вибрацией	0,5
18	2207	внутреннее	5	21000		умеренная, с малой вибрацией		-
19	1305	наружное	0	4500	1500	с толчками и вибрацией
20	3508	наружное	2	18000	9200	умеренная, с малой вибрацией
21	219	наружное	5	50000		умеренная, с малой вибрацией
22	224	внутреннее	4	80000		кратковременные перегрузки	-	0,7
23	3512	внутреннее	6	42000	17500	умеренная, с малой вибрацией
24	1320	внутреннее	0	45000	12000	кратковременные перегрузки 150%
25	36209	наружное	0	11000	5400	с толчками и вибрацией	0,6