Практическая работа № 6

Тема работы: Выбор посадок подшипников качения в зависимости от условий работы.

Определение параметров посадок подшипников качения.

Цель работы: формирование навыков выбора посадок подшипников качения в зависимости от условий работы.

Задачи:

• научиться работать со справочной технической литературой и ГОСТ;

• научиться выбирать посадки подшипников качения в зависимости от условий работы и допуски посадочных поверхностей.

Оснащение:

• комплект учебно-методической литературы;

• техническая литература и государственные стандарты;

• методические указания к выполнению лабораторной работы.

Работа рассчитана на два академических часа.

Теоретическая часть

Подшипники качения являются наиболее распространенными стандартными узлами. 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.

Подшипники качения, работающие при самых разнообразных нагрузках и частотах вращения, должны обеспечивать точность и равномерность перемещений подвижных частей машин и приборов, я также обладать долговечностью.

В зависимости от перечисленных показателей точности все типы подшипников качения делят на 5 классов точности:

0; 6; 5; 4; 2 – в порядке повышения точности.

К ласс точности подшипника выбирают, исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. Для большинства механизмов общего назначения применяют подшипники класса точности «0» (нормального). Подшипники более высоких классов точности применяют при больших частотах вращения, а также в тех случаях, когда требуется высокая точность вращения вала (например, для шпинделей шлифовальных и других прецизионных станков, для авиационных двигателей и т.д.)

Допуски и посадки подшипников качения. Для обработки валов и отверстий в корпусах в местах соединения с внутренними и наружными кольцами подшипников качения установлены ряды полей допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений, представленные в таблице 1.1.

Таблица 1 - Ряды полей допусков и посадок

Классы точности	Поля допусков валов	Поля допусков отверстий
5 и 4	n5; m5; k5; js5; h5; g5	N6; M6; K6; Js6; H6
0 и 6	n6; m6; k6; js6; h6; f6	P7; N7; M7; K7; Js7; H7; G7; H8; H9

Стандартом установлено следующее обозначение полей допусков: L0, L6, L5, L4 и L2 – поля допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности подшипников соответственно 0, 6, 5, 4 и 2 (L - означает основное отклонение для среднего диаметра отверстия подшипника); l0, l6, l5, l4 и l2 – поля допусков для среднего наружного диаметра подшипника по классам точности 0, 6, 5, 4, 2 (l - означает основное отклонение для среднего наружного диаметра подшипника).

Система допусков и посадок, принятая для подшипников качения, обеспечивает взаимозаменяемость подшипников по их присоединительным размерам D и d, а также необходимое разнообразие посадок.

Основные указания по выбору посадок подшипников на валы и в корпуса. Весьма важным в обеспечении высокой работоспособности подшипников является выбор посадок колец подшипника с присоединяемыми поверхностями деталей изделия.

Посадку подшипника качения на вал или в корпус выбирают в зависимости от:

- типа и размера подшипника;

- условий его эксплуатации;

- величины и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец.

Посадки нужно выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим проскальзывание кольца по посадочной поверхности в процессе работы под нагрузкой; другое кольцо нужно монтировать с зазором. Посадку наружного кольца подшипника в корпус осуществляют по системе вала, а посадку внутреннего кольца подшипника на вал – по системе отверстия.

Исходя из этого:

1. При вращающемся вале нужно иметь неподвижное соединение внутреннего кольца с валом; наружное кольцо соединять с корпусом с небольшим зазором.

2. При неподвижном вале внутреннее кольцо должно иметь посадку на валу с небольшим зазором, а наружное кольцо – неподвижную в корпусе.

Схема « вращается вал» (внутреннее кольцо вращается вместе с валом) имеет место у подшипников валов коробок передач, задних колес заднеприводных автомобилей, у роторов электродвигателей. Схема «вращается корпус» (при работе вращается наружное кольцо подшипника) лежит в основе работы подшипников передних колес заднеприводных автомобилей, в роликах конвейеров и т. п.

Посадки колец подшипников на вал и отверстие корпуса по ГОСТ 3325-85 выбирают в зависимости от вида нагружения.

Местным нагружением кольца называется такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала и корпуса. Такой вид нагружения наблюдается, например, когда кольцо не вращается относительно действующей на него нагрузки или кольцо и нагрузка участвуют в совместном вращении.

Циркуляционным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожки качения последовательно по всей ее длине и соответственно всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения возникает, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки или когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца.

Колебательным нагружением кольца подшипника качения называется такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению Pc и вращающейся Pv, меньшей или равной по величине Pc.

После определения вида нагружения колец подшипников, необходимо принять решение о характере посадок присоединяемых поверхностей колец подшипников с присоединительными поверхностями изделия.

В обозначениях посадок подшипников качения на чертеже в числителе дроби указывается обозначение поля допуска внутреннего кольца подшипника по классам точности (L0, L6, L5, L4, L2), а в знаменателе – поле допуска вала, например, L0/k6 (Рисунок 1) – здесь L0 обозначает поле допуска внутреннего кольца подшипника нулевого класса точности, k6 – поле допуска вала.

В обозначениях посадок подшипников качения в отверстие корпуса в числителе дроби указывается поле допуска отверстия, в знаменателе – поле допуска наружного кольца подшипника по классам точности (l0, l6, l5, l4, l2), например, H7/l0 (см. рис. 1), здесь H7 – обозначение поля допуска отверстия.

Рисунок 1 – Обозначение посадок подшипников на чертеже

При установке подшипников качения отклонения формы и расположения валов и корпусов приводят к деформации колец и дорожек качения, что нарушает работу узла и уменьшает долговечность подшипника. Для ограничения отклонений формы установлены допуски круглости и допуски профиля продольного сечения. Они определяются в зависимости от номинального диаметра подшипника качения и класса точности.

Для ограничения отклонений расположения поверхностей установлены допуски торцового биения заплечиков валов и отверстий. Торцовые поверхности заплечиков являются дополнительной установочной базой, поэтому погрешности расположения этих поверхностей влияют на точность установки колец и работоспособность узла.

Контрольные вопросы

1. По каким параметрам выбирают класс точности подшипника?

2. В зависимости от чего выбирают посадку подшипника качения на вал или в корпус?

3. Какие существуют типы нагружения колец? Охарактеризуйте каждое из них.

4. Назовите технические характеристики подшипников качения.

5. Как должно быть смонтировано вращающееся колесо, чтобы исключить проскальзывание по посадочной поверхности?

6. Какие допуски на отклонение формы и расположение поверхностей задаются на посадочные места?

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть.

2. В соответствии с исходными данными (таблица 1) выбрать посадку подшипника качения в зависимости от вида нагружения, класса точности и номинального диаметра (d – диаметр внутреннего кольца подшипника, D – диаметр наружного кольца подшипника).

3. Определить натяг (зазор) при посадке подшипника качения.

4. По таблице 2 определить допуск посадочной поверхности вала, сопрягаемого с подшипником (допуск посадочной поверхности отверстия корпуса – если посадка выбрана по системе вала) в соответствие с классом точности подшипника и номинальным диаметром внутреннего кольца подшипника d или диаметром наружного кольца подшипника D.

5. Определить допуск торцового биения заплечиков вала (для посадки по системе отверстия) или заплечиков корпуса (если посадка выбрана по системе вала).

6. Для посадочных поверхностей найти значение шероховатости.

7. Сделать эскиз соединения и обозначить на нем посадку, допуск круглости и допуск продольного сечения вала, допуск торцового биения, шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов.

8. Результаты представить в виде таблицы 3.

9. Сделать выводы по работе и оформить отчет.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Результаты выбора посадки подшипника качения на вал или в отверстие корпуса.

4. Результаты выбора допуска посадочной поверхности вала или корпуса, сопряженного с подшипником.

5. Величину допуска торцового биения заплечиков вала или заплечиков корпуса.

6. Эскиз детали, а также обозначенные на нем параметры шероховатости и отклонения формы и расположения поверхностей.

7. Выводы о работе.

Задания для практической работы

Таблица 1 - Исходные данные

№	Описание условий работы	Номинальный диаметр кольца подшипника, мм
1	Выбрать посадку тяжелонагруженного подшипника качения 6 класса точности на невращающийся вал при условии местного нагружения колец	d = 60
2	Выбрать посадку подшипника качения 0 класса точности, установленного в отверстие корпуса; применяемого в узлах изделий общего машиностроения при условиях местного нагружения	D = 90
3	Выбрать посадку циркуляционно нагруженного шарикового подшипника качения на вращающийся вал при нормальном режиме работы; класс точности подшипника – 4	d = 55
4	Выбрать посадку циркуляционно нагруженного роликового подшипника качения 5 класса точности на вращающийся вал при легком и нормальном режиме работы	d = 45
5	Выбрать посадку циркуляционно нагруженного подшипника качения в отверстие корпуса (вращается корпус); применяемого в роликах конвейеров, коленчатых валах при небольших нагрузках	D = 130
6	Выбрать посадку циркуляционно нагруженного роликового подшипника качения 6 класса точности на вал, применяемого в крупных электродвигателях при ударных нагрузках	d = 75
7	Выбрать посадку подшипника качения в отверстие корпуса; применяемого в быстроходных электродвигателях, бытовой технике при местном нагружении колец	D = 80
8	Выбрать посадку внутреннего кольца подшипника качения на вал, вращающийся при работе; применяемого в узлах с упорными подшипниками при небольших осевых нагрузках и местном нагружении колец	d = 55
9	Выбрать посадку подшипника качения местного нагружения, установленного в отверстие корпуса и применяемого в узлах с упорными подшипниками при тяжелых осевых нагрузках	D = 110
10	Выбрать посадку внутреннего кольца подшипника качения на невращающийся вал, используемого при малых нагрузках, например, в роликах конвейеров; при местном нагружении колец	d = 40

Таблица 2 - Допуски формы и расположения посадочных

поверхностей валов и отверстий корпусов (в мкм, не более)

Класс точности подшипника	Номинальные диаметры d и D подшипников качения, мм
	От 0,6 до 2,5			Св. 2,5 до 3		Св. 3 до 6		Св. 6 до 10		Св. 10 до 18		Св. 18 до 30		Св. 30 до 50		Св. 50 до 80		Св. 80 до 120		Св. 120 до 180		Св. 180 до 250		Св. 250 до 315		Св. 315 до 400
Для посадочной поверхности вала, сопрягаемого с подшипником Допуск круглости и допуск профиля продольного сечения
0 и 6		1,5	1,5		2		2,5		3		3,5		4		5		6		6		7		8		9
5 и 4		0,7	0,7		0,8		1		1,3		1,5		2		2		2,5		3		3,5		4		4
2		0,4	0,4		0,5		0,5		0,6		0,8		1		1		1,2		1,5		1,7		-		-
Для посадочной поверхности отверстия корпуса, сопрягаемого с подшипником Допуск круглости и допуск профиля продольного сечения
0 и 6		-	2,5		3		4		4,5		5		6		7,5		9		10		11,5		13		14
5 и 4		-	1		1,3		1,5		2		2		2,5		3		3,5		4		5		5,3		6
2		-	0,5		0,6		0,8		1		1		1,4		1,6		2		2,2		2,5		3		4

Таблица 3 - Результаты выбора параметров посадочной поверхности

Номинальный диаметр вала, мм	Посадка в условном обозначении	Натяг		Зазор			Величина допуска посадочной поверхности (мм,не более)		Допуск торцового биения		Шероховатость посадочной поверхности
		max	min	max	min

Пример оформления работы

Выбрать посадку циркуляционно нагруженного внутреннего кольца роликового подшипника качения класса точности 6 на вращающийся вал при средних нагрузках. Диаметр отверстия подшипника d = 65 мм.

При циркуляционном нагружении монтаж подшипника на вал или в отверстие корпуса осуществляют по посадке с натягом, чтобы исключить возможность обкатки и проскальзывания кольца по посадочной поверхности при работе подшипникового узла под нагрузкой.

В соответствии со справочной литературой заданным условиям соответствует посадка L6/k6 по ГОСТ 3325 – 85.

Так как посадка выбрана с натягом, по величине диаметра и классу точности подшипника в соответствии со справочной литературой выбираем наибольший и наименьший натяг:

N_max = 0,033 мм

N_min = 0,002 мм

Определяем величину допуска посадочной поверхности вала, сопрягаемого с подшипником. По таблице 2 с учетом диаметра d и класса точности подшипника допуск круглости и допуск профиля продольного сечения вала равен 0,005 мм.

Значение допуска торцового биения заплечиков вала выписываем из таблиц в соответствии со справочной литературой.

Шероховатость посадочной поверхности, в данном случае – вала, также приведена в справочной литературе.

Результаты заносим в таблицу 3:

Таблица 3 - Результаты выбора параметров посадочной поверхности

Номинальный диаметр вала, мм	Посадка в условном обозначении	Натяг		Зазор		Величина допуска посадочной поверхности (мм, неболее)	Допуск торцового биения	Шероховатость посадочной поверхности
		max	min	max	min
65	L6/k6	0,033	0,002			0,005	0,019	0,63

На эскизе (рисунок 2) показаны посадка, величина допуска посадочной поверхности, биение базового торца и шероховатость.

Рисунок 2 – Эскиз соединения

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

а) основная литература:

Контрольно-измерительные приборы и инструменты [Текст]: учебник для нач. проф. образования / С. А. Зайцев [и др.]. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Академия, 2008. - 463 c.

2. Лифиц, Иосиф Моисеевич. Стандартизация, метрология и сертификация [Текст] : учебник для вузов / И. М. Лифиц. - 8-е изд., перераб. и доп. - М. : Юрайт-Издат, 2008. - 416 с.

3. Метрологические характеристики средств измерений и технического контроля геометрических величин [Текст] : справочник / Рос. гос. проф.-пед. ун-т ; сост.: Л. И. Анисимова, А. С. Кривоногова ; ред. Б. Н. Гузанов. - Екатеринбург : Издательство РГППУ, 2010. - 259 с.

4. Романов А.Б., Устинов Ю.Н. Выбор посадок и требований точности: Справочное пособие. СПб: Политехника, 2008. 208 с.

б) дополнительная литература:

1. Анухин В.И. Допуски и посадки: Учебное пособие. 4-е изд., перераб. и доп. СПб: Питер, 2007. 207 с.

2. Васильев А. С. Основы метрологии и технические измерения: учеб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1988.240 с.

3. Ганевский Г. М., Гольдин И. И. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении: учеб. М.: Academia, 2002. 288 с.

4. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. А.И.Якушев и др. Учебник для ВУЗов. Издание 6-ое, переработанное и допол. М.: Машиностроение, 1986. –352 с., ил.

5. Допуски и посадки: Справочник. В 2- х ч. Ч. 1. / В. Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романов, В.А. Брагинский. - 6- е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1982. - 543 с.: ил.

6. Допуски и посадки: Справочник. В 2- х ч. Ч. 2. / В. Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романов, В. А. Брагинский. - 6- е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение 1983. - 448 с.: ил.

7. Допуски и посадки: Справочник в 2-х частях. В.Д.Мягков и др. – Л.: Машиностроение, 1982. –часть 1. –543 с., часть 2. –448 с., ил.

8. Марков Н. Н., Осипов В. В., Шабалина М. Б. Нормирование точности в машиностроении: Учебник / под ред. Ю. М. Соломенцева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк.; Изд. центр «Академия», 2001. - 335 с.: ил.

9. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Логос, 2000. – 408 с.

10. Справочник контролера машиностроительного завода. Допуски, посадки, линейные измерения/А. Н. Виноградов, Ю. А. Воробьев, Л. Н. Воронцов [и др.]; под ред. А. И. Якушева. 3-е изд., перераб. И доп. М.: Машиностроение, 1980. 527 с.

11. Соломаха В.Л., Цитович Б.В. Основы стандартизации. Допуски, посадки и технические измерения. – М.: Дизайн ПРО, 2000. – 240 с.

12. Стандартизация и управление качеством продукции/ Под ред. В.А. Швандра. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. – 206 с.

13. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерения: Учеб.для вузов. – М.: Высш. шк., 2001. – 205 с.

14. Управление качеством продукции/ Под ред. С.Д. Ильенковой. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 162 с.

15. Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений. М.: Машиностроение, 1987. 368с.

16. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении. Справочник в 2-х т. – М.: Издательство стандартов. 1989. Т.1. –263 с., ил. Т.2. –208 с.

17. Измерительные приборы в машиностроении: учеб. Пособие для вузов/ А. Г. Иванов. М.: Изд-во стандартов, 1982. 495 с.

18. Контроль качества продукции в машиностроении/под ред. А. Э. Артеса. М.: Изд-во стандартов, 1974. 446 с.

19. Контрольно-измерительные приборы и инструменты: учеб./С. А. Зайцев, Д. Д. Грибанов, А. Н. Толстов, Р. В. Меркулов. М.: Academia, 2003. 464 с.

20. Основы взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении. Л.А.Болдин Учеб.пособие для ВУЗов. –2-е издание, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. –272 с., ил.

21. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учеб.для вузов. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 182 с.

22. ГОСТ 3.1502-85 Единая система технологической документации. Формы и правила оформления документов на технический контроль. – Взамен ГОСТ 3.1502-74; введ. 1985-11-28. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1985. – 15 с.

в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

1. Российская библиотечная ассоциация

Режим доступа: http// www.rba.ru

2. Муниципальное объединение библиотек

Режим доступа: http// www.gibs.uralinfo.ru

3. Сетевая электронная библиотека

Режим доступа: http// web. ido.ru

4. Списки ссылок на библиотеки мира

Режим доступа: http// www.techno.ru

5. Государственная публичная научно-техническая библиотека

Режим доступа: http://www.gpntb.ru

6. Виртуальные библиотеки

Режим доступа: http// imin.urc.ac.ru

7. Список библиотек, доступных в Интернет и входящих в проект «Либнет»

Режим доступа: http// www.valley.ru/-nicr/listrum.htm

8. Российская национальная библиотека

Режим доступа: http// www.rsl.ru

9. Публичная электронная библиотека

Режим доступа: http// gpntb.ru

Задания и методические указания

к выполнению практических работ по дисциплине

«Нормирование точности и технические изменения»

Подписано в печать Формат 60×84/16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл. печ. л. Уч.-изд. л. Тираж 80 экз.

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11