Лекция № 7 «Допуски и посадки подшипников качения»

Подшипники качения – это стандартные сборочные единицы повышенной точности, которые изготовляются на специализированных подшипниковых заводах на специальном оборудовании повышенной точности.

Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по при­соединительным размерам и неполной внутренней между телами качения и кольцами. Комплекты шариков, роликов и кольца подшипников подбирают се­лективным методом.

Термины и определения, установленные ГОСТ 25256-82 в области допусков на подшипники качения, их детали и отдельные элементы, обязательны для приме­нения в документации, всех видов научно-технической, учебной и справочной литературы.

Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наружного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 7.1., а). В зависимости от: формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 7.1., д, б, ж,и) и роликовые (рис. 7.1., в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 7.1., д).

Основными элементами подшипников качения являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.

Подшипники классифицируют по следующим признакам:

1) по направлению действия воспринимаемой нагрузки:

а) радиальные – воспринимают нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника(рис.7.1.).

б) упорные – воспринимают осевую нагрузку,

в) радиально-упорные – воспринимают комбинированную (радиальную и осевую) нагрузку(рис.7.1.).

2) по форме тел качения:

а) шариковые – со сферическими телами качения,

б) роликовые – с цилиндрическими, коническими и бочкообразными телами качения;

3) по количеству рядов тел качения:

а) однорядные,

б) двухрядные,

в) многорядные;

4) по наличию уплотнений и защитных шайб:

а) открытые – без уплотнений и защитных шайб,

б)закрытые – с одним или двумя уплотнениями, с одной или двумя защитными шайбами или одним уплотнением и одной защитной шайбой.

рис. 7.1.. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело качения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор.

Основные присоединительные размеры подшипников качения, по которым они монтируются на валах (осях) и в корпусах (корпусных деталях) машин и прибо­ров, установлены ГОСТ 520-89*:

a) d — диаметр отверстия внутреннего кольца радиальных и радиалыю-упорных подшипников или тугого кольца одинарных упорных подшипников;

б) d_m = — средний диаметр отверстия внутреннего кольца, причем

d_min и d_max-наибольшее и наименьшее значения диаметра d, определенные двухточечным измерение в одной радиальной плоскости (перпендикуляр­ной оси);

в) d₁ - диаметр отверстия тугого кольца двойных упорных подшипников;

- D -наружный диаметр наружного кольца радиальных и радиально-упорных подшипников или свободного кольца упорных подшипников;

г) D_m = средний наружный диаметр наружного кольца, причем

D_min и D_max — наибольшее и наименьшее значения диаметра А определенные двухточечным измерением в одной радиальной плоскости (перпендикуляр­ной оси).

Допуски подшипников качения.

Качество подшипников при прочих равных ус­ловиях определяется: 1) точностью присоединительных размеров и ширины ко­лец, а для роликовых радиально-упорных подшипников еще и точностью мон­тажной высоты; точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипников и их шероховатости; точностью формы и размеров тел каче­ния в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей; 2) точностью вра­щения, характеризуемой радиальным и осевым биениями дорожек качения и торцов колец.

По ГОСТ 520-89* установлены девять классов точности, обозначаемых в поряд­ке ее возрастания 8; 7; 0; 6Х, 6; 5; 4; 2; Т. Классы точности 8 и 7 изготавливаются по заказу потребителя.

Поле допуска диаметра отверстия и наружного диаметра подшипника располо­жено вниз от нулевой линии. В большинстве узлов машин применяют подшип­ники качения класса точности 0. При повышенных требованиях к точности вра­щения следует выбирать подшипники более высокого класса точности.

В зависимости от требований по уровню вибрации, волнистости и отклонений по круглости поверхности качения устанавливаются три категории А, В, С.

Категория А включает классы точности5,4,2,Т и дополнительно регламенти­рует: момент трения, угол контакта, осевое и радиальное биение.

Категория В включает классы точности 0, 6Х, 6, 5 с дополнительными требова­ниями по моменту трения; углу контакта; осевому и радиальному биению, соот­ветствующему следующему более точному классу точности.

Категория С включает классы точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются требования но уровню вибрации, моменту трения и др.

Выбор 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.

Местное нагружение кольца - нагружение, 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. Кольцо может быть неподвижно относительно действующей на него нагрузки или кольцо и нагрузка участвуют в совместном вращении. На рис. 7.2. представлены случаи местного нагружения колец (а - наружного, б - внутреннего) с соответствующими эпюрами нормальных напряжений на посадочных поверхностях.

Циркуляционное нагружение кольца-нагружение, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения дорожке качения в процессе вращения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение имеет место, например, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца (рис. 7.3.). На этом рисунке представлены случаи циркуляционного нагружения внутреннего кольца (рис. 7.3., а и б), наружного кольца (рис. 7.3., в и г), обоих колец (рис. 35, д). Показана также эпюра нормальных напряжений на посадочной поверхности корпуса (рис. 7.3., в), перемещающаяся по мере вращения нагрузки Fr с частотой вращения п.

Колебательное нагружение - нагружение, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению Fr и вращающейся Fc, меньшей или равной по величине Fr. Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления Fr , причем она периодически воспринимается последовательно через тела качения зоной нагружения кольца и передается соответствующим ограниченным участкам посадочной поверхности.

Такое нагружение возникает, например, на неподвижном наружном кольце, когда на него воздействует через вал постоянная нагрузка Fr., а внутреннее кольцо вращается совместно с приложенной к нему нагрузкой Fc, возникающей от дисбаланса (рис. 7.4., а). При вращении наружного кольца совместно с нагрузкой Fc колебательное нагружение возникает на неподвижном внутреннем кольце (рис. 7.4., б).

Рис. 7.2.. Случаи циркуляционного нагружения внутреннего кольца (а, б),

наружного кольца (в, г), обоих колец (д)

Рис. 7.3.. Случаи колебательного нагружения наружного кольца при циркуляционном нагружении

внутреннего кольца (а), внутреннего кольца при циркуляционном нагружении наружного кольца (б);круговая диаграмма изменения равнодействующей силы Fr+c при /Fr/> /Fc/ (в)

рис. 7.4.. Случаи местного нагружения внутреннего кольца при циркуляционном

нагружении наружного кольца (а), циркуляционного нагружения внутреннего кольца

при местном нагружении наружного (б); круговая диаграмма изменения

равнодействующей силы Fr+c при /Fr/< /Fc/ (в)