ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Нормирование точности соединений с подшипниками качения
Цель работы – ознакомление с назначением, конструкцией и типами подшипников качения; изучение методики нормирования их точности – выбор посадок для наружных и внутренних колец подшипников в зависимости от вида нагружения подшипника и его режима работы.
1 Основные этапы выполнения работы
1.1. Ознакомиться с теоретическими сведениями по нормированию точности подшипников качения.
1.2. По выбранному подшипнику качения определить его тип и параметры.
1.3. Определить режим работы подшипника качения.
1.4. Выбрать посадки для наружного и внутреннего колец подшипника для 2-х случаев нагружения:
а) внутреннее кольцо – циркуляционное нагружение, наружное – местное нагружение;
б) внутреннее кольцо – местное нагружение, наружное – циркуляционное нагружение.
1.5. Построить схемы расположения полей допусков для внутреннего и наружного колец подшипника.
1.6. Сделать эскиз сборочного узла с условными обозначениями посадок, сделать эскизы вала и корпуса, проставить на них численные значения отклонений размера, отклонений формы и расположения поверхностей, а также параметров шероховатости посадочных поверхностей.
2 Теоретические сведения
2.1 Соединения с подшипниками качения
Подшипники
качения, работающие при самых разнообразных
нагрузках и частотах вращения, должны
обеспечивать точность,
бесшумность и равномерность
перемещений подвижных частей машин и
приборов, а также обладать высокой
долговечностью. Работоспособность
подшипников качения в большой степени
зависит от точности их изготовления и
характера соединения с сопрягаемыми
деталями.
Подшипники
качения имеют следующие основные
преимущества по сравнению с подшипниками
скольжения:
обеспечивают более точное центрирование вала;
имеют более низкий коэффициент трения;
имеют небольшие осевые размеры.
К недостаткам подшипников качения можно отнести:
повышенную чувствительность к неточностям монтажа и установки;
жесткость работы, отсутствие демпфирования колебаний нагрузки;
относительно большие радиальные размеры.
Телами качения являются шарики, ролики или иглы (в игольчатых подшипниках).
Основными присоединительными размерами, по которым осуществляется полная (внешняя) взаимозаменяемость, являются наружный диаметр D наружного кольца и внутренний диаметр d внутреннего кольца.
Внутренняя взаимозаменяемость в подшипниках между телами качения, кольцами и сепаратором является неполной и осуществляется селективной сборкой.
Основным параметром подшипника качения, определяющим его точность вращения, грузоподъемность, бесшумность работы, равномерность распределения нагрузки и другие эксплуатационные свойства, является радиальный зазор между телами качения и дорожками качения. Его величина зависит от точности размеров присоединительных поверхностей к корпусу и валу изделия, точности формы и расположения поверхностей колец (радиальное и торцевое биение, непараллельность торцов колец), шероховатости их поверхностей (особенно дорожек качения), точности формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатости их поверхностей; величины бокового биения по дорожкам качения внутреннего и наружного колец.
2.2 Основные типы подшипников. Краткая характеристика
Шариковый радиальный однорядный подшипник (рис. 5.1, I), предназначен, главным образом, для восприятия радиальных нагрузок, но он может воспринимать и значительные осевые нагрузки. Этот подшипник, как и другие радиальные шарикоподшипники, обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. Подшипник широко распространен в машиностроении благодаря тому, что он дешев, допускает некоторые перекосы вала и работает с малыми потерями на трение.
Рисунок 5.1 – Шариковые подшипники качения
Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник (рис. 5.1, II) предназначен для комбинированных (радиальных и односторонних осевых) нагрузок. Подшипник может воспринимать чисто осевую нагрузку. Применяется для жестких валов с большой частотой вращения.
Шариковый радиально-упорный однорядный подшипник (рис. 5.1, III) предназначен для восприятия совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок. Применяется главным образом при средних и высоких частотах вращения вала.
Шариковый радиально-упорный двухрядный подшипник (рис. 5.1, IV) предназначен для восприятия значительных радиальных нагрузок, а также осевых и комбинированных нагрузок при значительно высоких требованиях к жесткости опор вала.
Шариковый упорный одинарный (рис. 5.1, V) и двойной (рис. 5.1, VI) подшипники предназначены для восприятия только осевых нагрузок: однорядный – односторонних, а двойной – сложных. Упорные шарикоподшипники работают удовлетворительно только при низких и средних частотах вращения вала.
Роликоподшипники отличаются повышенной (в 1,7...3,0 раза) радиальной нагрузочной способностью, но тяжелее и дороже аналогичных шариковых. Роликоподшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами легко подвижен в осевом направлении и удобен при больших температурных деформациях валов. Подшипник легко разбирается в осевом направлении и допускает некоторое осевое взаимное смещение колец. Он предназначен для восприятия больших радиальных нагрузок. Различают 8 конструктивных разновидностей. Основные из них: подшипники без бортов на наружном кольце (рис. 5.2, I), подшипники без бортов на внутреннем кольце (рис. 5.2, II), подшипники с одним бортом на внутреннем кольце и с упорным кольцом (рис. 5.2, III).
Роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник (см. рис. 5.2, IV) предназначен для восприятия очень больших радиальных нагрузок. Может работать при значительных углах перекоса 2...3°. Подшипник можно отнести к наиболее совершенным, но он слишком сложный и дорогой.
Игольчатый роликоподшипник (см. рис. 5.2, V) применяется при весьма стесненных радиальных габаритах. Подшипник не имеет сепаратора и нормально работает при скоростях на валу до 5 м/с, а также при качательных движениях (поршневые пальцы, муфты карданного вала). Обладает высокой радиальной грузоподъемностью, но осевых нагрузок не воспринимает.
Роликовый радиально-упорный однорядный конический подшипник (см. рис. 5.2, VI) предназначен для восприятия значительных совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок при частотах вращения вала до 15 м/с. Подшипник широко распространен в машиностроении, так как он удобен при монтаже и демонтаже машин, а также регулировке зазоров.
Рисунок 5.2 – Роликовые подшипники качения
2.3 МАРКИРОВКА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ