Задача 3. Визначення допусків посадкових поверхонь для підшипника кочення

Завдання. Для підшипника кочення, посадженого на суцільний вал:

1. визначити посадки внутрішнього й зовнішнього кілець;

2. побудувати розташування полів допусків;

3. зробити перевірку на наявність посадкового зазора за найбільшим натягом обраної посадки;

4. визначити виконавчі розміри посадкових повер­хонь;

5. дати складальне креслення вузла.

З таблиці 3.1 беремо вихідні дані для розрахунків.

Дано: Підшипник N 313, клас точності ‑ 0.

Радіальне навантаження Fг= 835 (Н).

Осьове навантаження відсутнє.

Навантаження: - внутрішнього кільця ‑ місцеве;

- зовнішнього кільця - циркуляційне.

Навантаження з помірною вібрацією, перевантажен­ня до 150%. Корпус чавунний, нероз‘ємний.

Рішення

1. Визначають тип підшипника і його основні розміри.

Підшипник 313 кульковий, радіальний, однорядний, середньої серії.

Розміри: внутрішній діаметр d = 65 мм; зовнішній діаметр D = 140 м; ширина в=33мм; радіус заокруглення r = 3,5 мм.

Таблиця 3.1 ‑ Вихідні дані до задачі 3

2. Інтенсивність навантаження визначають за формулою:

;

де Fr ‑ радіальне навантаження, Br - робоча ширина посад­кового місця;

Bp = B - 2r = 33 - 2 * 3,5 = 26 мм.

K₁ - динамічний коефіцієнт: при перевантаженні до 150%, помірних поштовхах і вібрації K1= 1; при перевантаженні до 300%, сильних ударах і вібрації K₁= 1,8;

K₂ ‑ коефіцієнт, що враховує ступінь ослаблення посадкового натягу при порожнистому валі або при тонкостінному корпусі, при суцільному валі K₂= 1,

K₁ =1, K₂ = 1.

3. За знайденою інтенсивністю навантаження з таблиць 3.2 і 3.3 знаходимо:

• поле допуску вала для внутрішнього місцевого навантаженого кільця на вал – h6;

• поле допуску для отвору в корпусі (корпус чавунний, нероз‘ємний, навантаження зовнішньої обойми циркуляційне) – К7.

4. Граничні відхилення для вала й отвори в корпусі визначають за таблицями допусків і посадок.

Для вала 65h6:

‑ верхнє відхилення вала es = 0 мкм;

‑ нижнє відхилення вала ei = -19 мкм;

найбільший граничний розмір вала:

dmax = d + es = 65 + 0 = 65 мм;

найменший граничний розмір вала:

dmin = d + ei = 65 + (-0,019) = 64,981 мм;

допуск розміру вала:

Td = dmax + dmin = 65 – 64,981 = 0,019 мм.

Для отвору в корпус 140К7:

‑ верхнє відхилення отвору ES = +10 мкм;

‑ нижнє відхилення отвору EI = -25 мкм;

найбільший граничний розмір отвору:

Dmax = D + ES = 140+0,010=140,010 мм;

найменший граничний розмір отвору Dmin = D + EI = = 140 + ( -0,025) = 139,975 мм; допуск розміру отвору TD= = Dmax - Dmin = 140,010-139,975=0,035 мм.

Граничні відхилення зовнішнього й внутрішнього кілець підшипника визначають за таблицею 3.4.

Внутрішнє кільце 65; 0 клас:

‑ верхнє відхилення ES_n = 0 мкм;

‑ нижнє відхилення EI_n = - 15 мкм

І ндекс n позначає відхилення кілець підшипника.

‑ найбільший граничний розмір кільця dmax = d + + ES_n = 65+0=65 мм;

‑ найменший граничний розмір dmin = d + EI_n = 65+ + (-0,015)=64,985 мм;

‑ допуск внутрішнього кільця Td = dmax - dmin = 65-64,985=0,015 мм.

Зовнішне кільце 140 клас 0; ‑ верхнє відхилення es_n= 0 мкм;

‑ нижнє відхилення ei_n = -18 мкм;

‑ найбільший граничний розмір кільця Dmax = D + + es_n = 140+0=140 мм;

‑ найменший граничний розмір Dmin = D - ei_n = = 140+(-0,018)=139,982 мм;

‑ допуск кільця TD = Dmax - Dmin = 140-139,982=0,018 мм.

Основні параметри з'єднання вала з внутрішньою обоймою:

• найбільший натяг Nmax = es'-EI_n= 0-(-15)=15 мkм;

• найбільший зазор: Smax = ES_n-ei' = 0-(-19)=19 мkм;

• середній (імовірний) зазор мkм;

• допуск посадки TS = TD_n +Td^/ = 15 + 19=34 мкм.

З графічної побудови очевидно (рис.3.1), що з'єднання відноситься до перехідної посадки.

Основні параметри з'єднання корпуса із зовнішньою обоймою:

• найбільший зазор: Smax = ES^/-ei_n = 10-(-18)=28 мkм;

• найбільший натяг Nmax = es_n - EI' = 0- ( - 25)=25 мkм;

• середній зазор Sm = 0,5 (Smax - Nmax) =(28 - 25)/2 = = 1,5 мkм;

• допуск посадки із зазором TS = TD^/ + Td_n = 35+18=53мkм.

а

0

0

)

б)

Рисунок 3.1 ‑ Графічне зображення полів допусків з'єднань підшипника: а) - внутрішнього кільця і вала; б) - зовнішнього кільця і корпуса

Щоб уникнути розриву кілець, найбільший натяг посадки не повинний перевищувати значення припустимого натягу (Nприп), обумовленого формулою:

,

де [s] - припустима напруга на розтяг, для шарико­підшипникової сталі [s] = 400 мПа;

N' - допоміжний розмір, що залежить від розмірів внутрішнього кільця підшипника:

N = = мм,

де d₀ = d + (D-d)/4 = мм.

Середнє значення N' для підшипників легкої серії - 2,8; середньої - 2,3; важкої - 2,0.

Оскільки при обраній посадці h6 найбільший натяг Nmax = 0,015 мкм, то, отже, запас міцності кільця цілком достатній.

Відповідно до ГОСТ 3325-85 граничні похибки форми посадкових поверхонь при монтажі підшипників 0 і 6 класів точності не повинні перевищувати за овальністю і конусоподібністю 0,5 допуску на розмір.

Таким чином, припустима овальність і конусо­подібність шийки вала повинна бути не більше ніж 0,519 мкм0,010 мм. Припустима овальність і конусо­подібність отвору в корпусі повинні бути не більше ніж 0,5 35 мкм0,018 мм. Шорсткість посадкових поверхонь отвору в корпусі і валів повинні бути відповідно Ra = 2,5 - 1,25 мкм для посадки підшипників класу 0 і Ra = 1,25 - 0,63 для посадки підшипників класу 6.

0,01

0,018

Рисунок 3.2 ‑ Ескізи посадочних поверхонь підшипників