12. Подшипники качения. Выбор посадок для

деталей, сопрягаемых с подшипниками качения.

Подшипники качения - наиболее распространенные стандартные сборочные единицы, изготовляемые 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.

Классификацию и маркировку подшипников качения устанавливает ГОСТ 520-71.

По форме тела качения подшипники качения делятся на шариковые и роликовые. Ролики могут быть цилиндрические (короткие или длинные), игольчатые, бочкообразные, конические, витые.

По числу рядов тел качения различают однорядные, двухрядные и четырехрядные подшипники.

По способу компенсации перекосов вала подшипники могут быть несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся.

В зависимости от нагрузки, которая действует на подшипники, они делятся на следующие типы:

1) радиальные, воспринимающие только радиальную нагрузку;

2) упорные, воспринимающие только осевую нагрузку;

3) радиально-упорные, воспринимающие комбинированную нагрузку.

По радиальным размерам при одинаковом диаметре внутреннего кольца различают серии: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине подшипника различают узкие, нормальные, широкие и особо широкие серии.

Маркировка на торце колец подшипников качения отражает их основные параметры и конструктивные особенности.

Справа в маркировке обозначают внутренний диаметр подшипника. При внутреннем диаметре от 20 до 495 мм это двузначное число следует умножить на 5 для получения фактического размера в мм. При диаметрах до 20 мм принято обозначение:

Маркировка . . . . . . . . . . . . . .	00	01	02	03
Фактический диаметр, мм . . .	10	12	15	17

Третья цифра справа в маркировке обозначает серию подшипника по диаметру и ширине: 1 - особо легкая; 2 - легкая; 3 - средняя; 4 - тяжелая; 5 - легкая широкая; 6 - средняя широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника: 0 - радиальный шариковый однорядный; 1 - радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 - радиальный с короткими цилиндрическим роликами; 3 - радиальный двухрядный сферический с бочкообразными роликами; 4 - игольчатый; 5 - радиальный с витыми роликами; б - радиально-упорный шариковый; 7 - радиально-упорный роликовый конический; 8 - упорный шариковый; 9 - упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника.

Седьмая цифра справа обозначает серию подшипника по ширине.

Классы точности подшипников качения. Качество подшипников при прочих равных условиях определяется:

1. точностью присоединительных размеров d, D, ширины колец В, а для роликовых радиально-упорных подшипников еще и точностью монтажной высоты Т;

2. точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипников и их шероховатости;

3. точностью формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей;

4. точностью вращения, характеризуемой радиальным и осевым биениями дорожек качения и торцов колец.

Наиболее важное значение имеют показатели 2, 3 и 4, т.к. они определяют точность вращения и равномерность распределения нагрузки. В зависимости от указанных показателей установлено пять классов точности подшипников, обозначаемых (в порядке повышения точности) 0; 6; 5; 4; 2.

Класс точности подшипника выбирают исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. Для большинства механизмов общего назначения применяют подшипники класса точности 0. Подшипники более высоких классов точности применяют при больших частотах вращения и в случаях, когда требуется высокая точность вращения вала (например, для шпинделей шлифовальных и других прецизионных станков, для авиационных двигателей, приборов и т. п.). В гироскопических и других прецизионных приборах и машинах используют подшипники класса 2. Класс точности указывают через тире перед условным обозначением подшипника, например 6-205 (6 - класс точности подшипника).

Допуски и посадки подшипников качения. Для сокращения номенклатуры подшипники изготовляют с отклонениями размеров внутреннего и наружного диаметров, не зависящими от посадки, по которой их будут монтировать. Для всех классов точности верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю. Таким образом, диаметры наружного кольца Dm, и внутреннего кольца dm приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия. Следовательно, посадку соединения наружного кольца с корпусом назначают в системе вала, а посадку соединения внутреннего кольца с валом - в системе отверстия. Однако поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца расположено в "минус" от номинального размера, а не в "плюс", как у обычного основного отверстия, т. е. не "в тело" кольца, а вниз от нулевой линии.

Установлены следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры колец подшипника по классам точности:

• для среднего диаметра отверстия подшипников - L0, L6, L5, L4, L2;

• для среднего наружного диаметра подшипников - l0, l6, l5, l4, l2.

На рис.12.1.,а показаны схемы полей допусков среднего наружного и внутреннего диаметров подшипника, рис.12.1.,б дана схема расположения полей допусков при посадках подшипников 0-го класса точности.

При таком "перевернутом" расположении поля допуска отверстия внутреннего кольца для получения соединений колец с валами с небольшим натягом не нужно прибегать к специальным посадкам, их можно получать, используя для валов поля допусков n6, m6, k6, j_s6 или те же поля допусков квалитетов 5 и 4. Соединение вала, имеющего одно из указанных полей допусков (кроме j_s6, j_s5 и j_s4), с внутренним кольцом подшипника дает посадку с небольшим гарантированным натягом. Посадки с большими натягами не применяют из-за тонкостенной конструкции колец подшипников и трудности получения в них требуемых рабочих зазоров.

Схема расположения полей допусков

Рис.12.1.[5]

Для обеспечения высокого качества подшипников овальность и средняя конусообразность отверстия и наружной цилиндрической поверхности колец шариковых и роликовых радиально-упорных подшипников классов точности 5 - 2 не должны превышать 50 % допуска на диаметры Dm, dm. Допускаемая овальность присоединительных (посадочных) поверхностей колец подшипника в свободном состоянии может быть больше 50 % допуска на диаметр, но при сборке подшипника и его монтаже кольца выправляются.

К шероховатости посадочных и торцовых поверхностей колец подшипников, а также валов и корпусов предъявляют повышенные требования. Например, у колец подшипников классов точности 4 и 2 диаметром до 250 мм параметр шероховатости Ra должен быть в пределах 0,63-0,32 мкм. Особое значение имеет шероховатость поверхности дорожек и тел качения: уменьшение параметра шероховатости Ra от 0,32-0,16 мкм до 0,16-0,08 мкм повышает ресурс подшипников более чем в два раза, а дальнейшее уменьшение параметра шероховатости Ra до 0,08 - 0,04 мкм - еще на 40 %.

На сборочных чертежах подшипниковых узлов посадку подшипника обозначают после номинального размера в виде дроби, с условным обозначением поля допуска кольца подшипника и поля допуска вала или отверстия корпуса, сопрягаемых с подшипником. Например, подшипник класса точности 0 на вал с номинальным диаметром 90 мм, с симметричным расположением поля допуска j_s6:

Æ ,

в отверстие корпуса с номинальным диаметром 160 мм с полем допуска Н7: Æ .

На рис. 12.2. дано обозначение посадок подшипника качения и сопрягаемых деталей на чертежах: а - отверстия, б - вала, в - подшипникового узла в сборе.