2.7.3Выбор посадок подшипников качения

Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец. Согласно ГОСТ 3325 – 85 различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.

При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению результирующую радиальную нагрузку F_r (например, натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции) лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение возникает, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки (Рисунок 28, а).

Рисунок 28 - Схемы нагружения колец подшипника

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку F_r последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке F_r или, наоборот, при радиальной нагрузке F_c, вращающейся относительно рассматриваемого кольца (Рисунок 28, б).

При колебательном нагружении невращающееся кольцо воспринимает равнодействующую F_r+c двух радиальных нагрузок (F_r – постоянна по направлению, F_c вращается, причем F_r > F_c) ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Равнодействующая нагрузка F_r+c не совершает полного оборота, а колеблется между точками А и В (Рисунок 28, в). 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; 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 небольшим зазором; при неподвижном вале соединение внутреннего кольца с валом должно иметь посадку с небольшим зазором, а наружного кольца с корпусом должно быть неподвижным. Рекомендуемые посадки для подшипников качения и примеры их применения приведены в ГОСТе 3325 – 85*.

Варианты видов нагружения колец шарико- и роликоподшипников приведены в Таблица 8.

Таблица 8 - Варианты нагружения колец шарико- и роликоподшипников по ГОСТ 3325 – 85

Радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипником	Вращающееся кольцо	Вид нагружения колец
		внутреннего	наружного
Постоянная по направлению	Внутреннее	Циркуляционное	Местное
	Наружное	Местное	Циркуляционное
Постоянная по направлению и вращающаяся – меньшая по величине	Внутреннее	Циркуляционное	Колебательное
	Наружное	Колебательное	Циркуляционное
Постоянная по направлению и вращающаяся – большая по величине	Внутреннее	Местное	Циркуляционное
	Наружное	Циркуляционное	Местное
Постоянная по направлению	Внутреннее и наружное кольца в одном или противоположных направлениях	Циркуляционное	Циркуляционное
Вращающаяся с внутренним кольцом		Местное	Циркуляционное
Вращающаяся с наружным кольцом		Циркуляционное	Местное

Циркуляционно нагруженные кольца должны иметь неподвижную посадку, которая назначается в зависимости от величины и интенсивности нагрузки Р_r на посадочной поверхности кольца:

,

где F_r – радиальная нагрузка на подшипник, кН;

b – рабочая ширина посадочного места, м;

k₁ - динамический коэффициент посадки (при нагрузке с умеренными толчками и вибрациями k₁ = 1,0; при сильных ударах и вибрациях k₁ = 1,8);

k ₂ - коэффициент, учитывающий снижение посадочного натяга (при полом вале или тонкостенном корпусе k₂  1, при сплошном вале и толстостенном корпусе k₂ = 1);

k₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (F_r) между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой силы F_a на опору. Значения k₃, зависящие от , где  - угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца. Для радиальных и радиально-упорных подшипников при расположении тел качения в один ряд k₃ =1.

По подсчитанной интенсивности нагрузки P_r выбирается посадка.

Колебательно нагруженные кольца подшипников устанавливаются в корпус с основными отклонениями k и J_S, а на вал – с отклонениями k, j_S, h. Точность выполнения посадочных поверхностей в корпусе и на валу определяется классом точности подшипника. Для классов точности 0 и 6 рекомендуется для валов назначить квалитет IT6, а для отверстий – IT7, для классов точности 2, 4 и 5 – соответственно IT5 и IT6.

Пример. Для подшипника качения № 6-304 (d = 20 мм; D = 52 мм; B = 15 мм; r = 2 мм) 6-го класса точности, нагруженного F_r = 6000 H, . Вращающаяся деталь – вал, вид нагрузки – с умеренными толчками.

Решение

1. При вращающемся вале и постоянно действующей силе F_r внутреннее кольцо нагружено циркуляционной, а наружное – местной нагрузками.

2. Интенсивность нагрузки

где k₁ = 1; k₂ = 1,6; k₃ = 1. [10]; b = b-2r = 15 – 4 = 11мм.

3. При Р_r = 873 кН/м по [10] для вала выбираем поле допуска k6, для отверстия в корпусе поле допуска Н7.

4. Схемы полей допусков приведены на Рисунок 29.

Рисунок 29 - Схема полей допусков посадок подшипников качения

5. По ГОСТ 3325 – 85 принимаем допуски круглости, профиля продольного сечения, торцевого биения и шероховатость вала и отверстия.

6. Для длины участка вала под подшипник назначаем неуказанные предельные отклонения по “среднему” классу точности (ГОСТ 25670-83).

Эскизы подшипникового узла, вала и отверстия приведены на Рисунок 30.

Рисунок 30 - Эскизы подшипникового узла, вала и отверстия