2. Расчёт и выбор посадок для подшипников качения
2.1. Общие сведения
Подшипники качения работают в самых разнообразных эксплуатационных условиях и призваны обеспечивать требуемую точность и равномерность вращения подвижных частей машин. Являясь стандартными узлами, подшипники качения имеют полную внешнюю взаимозаменяемость по присоединительным поверхностям, определяемым наружным диаметром наружного и внутренним диаметром внутреннего колец. Полная взаимозаменяемость подшипников качения по присоединительным поверхностям обеспечивает их легкий и быстрый монтаж и демонтаж при одновременном сохранении хорошего качества узлов машин.
Качество самих подшипников качения определяется рядом показателен, в зависимости от величины которых стандартами ГОСТ .520—71 установлены пять классов точности, обозначаемых в порядке повышения точности: О, 6, 5, 4 и 2. Класс точности подшипника выбирается исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. В машино- и приборостроении при средних и малых нагрузках, нормальной точности вращения обычно применяют подшипники класса точности O. Для тех же условий, но при повышенных требованиях к точности вращения используют подшипники класса точности 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяют только при больших скоростях и жестких требованиях к точности вращения, а класса точности 2 — лишь в особых случаях. Класс точности (кроме класса 0) указывают через тире перед условным обозначением подшипника, например: 6 - 310.
В целях сокращения номенклатуры подшипники изготовляются с отклонениями присоединительных диаметров, не зависящими от посадок, по которым они монтируются на валы и в корпуса. Это значит, что наружный диаметр наружного кольца и внутренний диаметр внутреннего кольца приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия и, следовательно, соединения наружного кольца с корпусом осуществляют по посадкам в системе вала, а внутреннего кольца с валом - по посадкам в системе отверстия. Диаметр отверстия внутреннего кольца, принятый за основное отверстие, имеет направление допуска, аналогичное направлению допуска основного вала. Перевернутое расположение поля допуска диаметра отверстия внутреннего кольца исключает необходимость разработки и применения специальных посадок для получения соединений колец с валами с небольшими натягами. В данном случае требуемые значения натягов обеспечиваются в результате использования стандартных переходных посадок по ГОСТ 25347—82.
Посадки
подшипников качения на валы и в корпуса
выбираются в зависимости от их типов и
размеров, условий эксплуатации,
величины и характера действующих на
них нагрузок
и вида нагружения колец. Различают три
основных вида нагружения
колец подшипников качения: местное,
циркуляционное
и колебательное.
В практике чаще всего бывает так, что одно из колец подшипника, как правило вращающееся, испытывает циркуляционное нагружение, а другое (неподвижное) - местное. Кольцо, испытывающее циркуляционное нагружение, должно соединяться с валом или корпусом по посадкам, обеспечивающим небольшие значения натяга, а неподвижное местно нагруженное кольцо — по посадкам с небольшим зазором.
Посадки циркуляционно нагруженных колец подшипников на валы и в корпуса выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности, которая определяется по следующей формуле:
(2.1)
Кп- динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при умеренных толчках и вибрации, перегрузке до 150% Кп — 1; при сильных ударах и вибрации, перегрузке до 300% Кп=1,8);
F - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (для вала F изменяется от 1 до 3, для корпуса - от 1 до 1,8; при сплошном вале и массивном толстостенном корпусе F=l);
FА — коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки R между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки А на опору (коэффициент FА изменяется в пределах от 1 до 2, а при отсутствии осевой нагрузки FА = 1).
Для местно нагруженных колец подшипников посадки выбирают в зависимости от условий работы и, в первую очередь, от характера нагрузки и частоты вращения.
К посадочным поверхностям валов и отверстий корпусов под подшипники качения предъявляются повышенные требования в отношении отклонений формы и шероховатости.