4 Выбор и расчет параметров подшипника качения

Основные теоретические сведения

Подшипники качения – наиболее распространенные стандартные сборочные единицы, изготавливаемые на специализированных заводах. Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям, определяемым наружным диаметром D наружного кольца и внутренним диаметром d внутреннего кольца, и неполной внутренней взаимозаменяемостью между телами качения и кольцами. Вследствие малых допусков зазоров и малой допускаемой разноразмерности комплекта тел качения кольца подшипников и тела качения подбирают селективным методом. Полная взаимозаменяемость по присоединительным поверхностям позволяет быстро монтировать и заменять изношенные подшипники качения при сохранении их хорошего качества; при несоблюдении полной взаимозаменяемости качество подшипников ухудшается.

По ГОСТ 520-71 установлено пять классов точности подшипников, обозначаемых 0; 6; 5; 4; 2.

Класс точности подшипника выбирают исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма.

Подшипники изготовляют с отклонением размеров внутреннего и наружного диаметров, не зависящих от посадки, по которой их будут монтировать. Для всех классов точности верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю.

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 3325-55 различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и

колебательное.

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 ГОСТ 3325-55 (СТ СЭВ 773-77).

4 Рассчитать и выбрать посадки для подшипника качения № _216____

Перегрузка до _150______ % Радиальная нагрузка: F_R =_3кН___

Исходные данные:

• тип подшипника – 216;

• нагрузка P_r = 3 кН;

• виды нагружения колец подшипника:

а) внутреннее – циркуляционное нагружение, наружное – местное нагружение;

б) внутреннее – местное нагружение, наружное – циркуляционное нагружение.

1. Из справочной литературы выбираем параметры заданного подшипника

Параметры подшипника 216 Внутренний диаметр, мм 80 Наружный диаметр, мм 140 Ширина, мм 26 Масса, кг 1,4 Динамическая грузоподъемность, кН 70,2 Номинальная частота вращения, 1/мин 5300

Из условий работы подшипника следует, что наружное кольцо испытывает циркуляционное нагружение местное нагружение, а внутреннее - местное нагружение

Для выбора посадки на внутреннее циркуляционно-нагруженное кольцо определяем интенсивность радиальной нагрузки на посадочной поверхности вала

,

где В₁ – рабочая ширина посадочного места, м:

,

где В – ширина подшипника, В = 0,026 м;

r – радиус скругления колец подшипника, r = 0,004 м;

k_p – динамический коэффициент посадки. Зависит от характера нагрузки: при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации k_p = 1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации k_p = 1,8;

F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе: при сплошном вале F = 1;

F_A – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору. Так как Не действует осевая нагрузка

То согласно рекомендациям принимаем F_A=1

кН/м,

По найденному значению Р_R и условиям задачи выбираем поле допуска посадочной поверхности вала, соединяемой с циркуляционно нагруженным внутренним кольцом по (ГОСТ 3325-85).

Поле допуска вала –h6.

Поле допуска отверстия в корпусе под наружное местно нагруженное кольцо выбираем в зависимости от перегрузки, типа корпуса (разъёмный или неразъёмный) и типа подшипника по т (ГОСТ 3325-85). Поле допуска отверстия в корпусе – K7.

Определяем числовые значения отклонений для этих полей допусков вала и отверстия в корпусе согласно (ГОСТ 25347-82):

отклонения вала 80h6

es = +0 мкм;

ei = - 22 мкм;

отклонения отверстия в корпусе 140K7

ES = + 12 мкм

EI = -28 мкм.

Числовые значения отклонений для полей допусков подшипника L0 и l0 (класс точности 0) определяем по ГОСТ 520-2002, ГОСТ Р 52859-2007):

отклонения отверстия внутреннего кольца 80L0

ES = 0;

EI=-20 мкм;

отклонения наружного кольца подшипника 140l0

es = 0;ei = - 25 мкм.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал – 140L0/ h6

(переходная).

Посадка наружного кольца в отверстие в корпусе – 140K7/l0 (переходная).

Определяем наибольшие и наименьшие натяги посадки наружного кольца

Во избежание разрыва кольца определяем допустимое значение [N] по формуле Наибольший натяг выбранной посадки не должен превышать допустимого значения [N], определённого из условий прочности циркуляционно-нагруженного кольца:

где d - диаметр циркуляционно-нагруженного кольца, мм; - допускаемое напряжение при растяжении, МПа (для подшипниковой стали =400 МПа); К - коэффициент, принимаемый приближённо для подшипников лёгкой серии - 2,8; средней серии - 2,3; тяжёлой - 2.

Условие обеспечено.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал

Радиальное усилие при этом воспринимается новыми участками дорожки качения кольца, что приводит к равномерному изнашиванию дорожки кольца.

Выполняем чертёж подшипникового узла, рабочие чертежи вала и корпуса, указываем обозначение посадок на чертежах, допуски формы и расположения поверхностей, шероховатости посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса.