3.5 Допуски и посадки подшипников качения

Подшипники качения являются наиболее распространенными стандартными сборочными единицами, которые изготавливаются на специализированных заводах и обладают полной внешней взаимозаменяемостью, что и обуславливает их широкое распространение.

Стандарт ГОСТ 520-71 «Подшипники качения. Общие технические условия». устанавливает пять классов точности подшипников: 0, 6, 5, 4, 2 (в порядке повышения точности)

Качество подшипников определяется (рис. 3.12):

• точностью выполнения присоединительных размеров D, d, B, шероховатости рабочих поверхностей, отклонениями их формы;

• точностью вращения дорожек качения и торцев подшипника (радиальное и торцевое биение).

Отклонения наружного и внутреннего кольца подшипников не зависит от посадки, по которой они будут устанавливаться на валы и в корпус.

Это значительно сокращает номенклатуру выпускаемых подшипников.

Для всех классов подшипников верхнее отклонение присоединительных размеров равно нулю.

Наружное кольцо подшипника выполняет роль основного вала и сопряжения с ним образуется по системе вала.

Внутреннее кольцо является основным отверстием, но поле допуска расположено в «минус», а не в «плюс», как у обычного основного отверстия.

На схемах поля допусков колец подшипников обозначают буквами L и l (соответственно – внутреннего и наружного кольца) и цифрами соответствующего класса точности. Рекомендованные посадки для различных видов соединений указаны на рис. 3.13.

Для установки подшипников нельзя применять посадки с большими натягами из-за тонкостенности конструкции и необходимости получения рабочих зазоров. Поэтому поле допуска отверстия внутреннего кольца повернуто, что обеспечивает соединения с небольшим гарантированным натягом при использовании стандартных полей допусков валов m, n, k, j_s.

На чертежах сопряжений подшипников указываются только обозначения полей допусков валом и отверстий корпусов, которые сопрягаются с подшипниками (рис. 3.14).

Выбор посадок подшипников качения на валы и в отверстия корпусов зависит от видов нагружения, условий эксплуатации, от типа и размера подшипников.

Различают нагружения: местные, циркуляционные и колебательные.

При местном нагружении результирующая радиальная нагрузка воспринимается ограниченным углом окружности дорожки качения, а при циркуляционном – последовательно всей окружностью дорожки качения.

При колебательном нагружении равнодействующая нагрузка не совершает полного оборота, а колеблется на отдельном участке.

При выборе посадок для подшипников качения необходимо соблюдать следующие правила:

вал вращается: необходимо обеспечить неподвижное соединение внутреннего кольца с валом. Наружное кольцо устанавливается в корпус с небольшим зазором.

вращается корпус: наружное кольцо устанавливается с натягом, а внутреннее кольцо устанавливается на вал с зазором.

С зазором монтируют то кольцо, которое испытывает местное нагружение, т.к. в этом случае улучшается условие работы тел качения.

При циркуляционном нагружении кольца посадку для него определяют расчетом по интенсивности радиальной нагрузки:

P_r=

где F_r – результирующая радиальная нагрузка на опору, учитывающая радиальную и осевую нагрузки;

b – рабочая ширина подшипника с учетом фасок, b=B-(r₁+r₂);

K₁ – динамический коэффициент посадок, зависящий от нагрузки: при перегрузке до 150% K₁=1, при перегрузке до 300% K₁=1,8 и т.д.;

K₂ – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе. При сплошном вале K₂=1;

K₃ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипников или между сдвоенными шарикоподшипниками. Для однорядных не сдвоенных подшипников K₃=1.

По расчетной величине интенсивности нагрузки по табл. 3.8 и 3.9 определяем вид сопряжения для рассматриваемого кольца.

Таблица 3.8

Зависимость вида сопряжения внутреннего кольца с валом от допускаемых нагрузок.

Диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника, мм		Допускаемые значения Pr, кН/м, при поле допуска вала
Свыше	До	js5; js6	k5; k6	m5; m6	n5; n6
18 80 180 360	80 180 360 630	До 300 » 600 » 700 » 900	300-1400 600-2000 600-3000 900-3500	1400-1600 2000-2500 3000-3500 3500-4500	1600-3000 2500-4000 3500-6000 4500-8000

Таблица 3.9

Зависимость вида сопряжения наружного кольца с корпусом от допускаемых нагрузок.

Диаметр D наружного кольца подшипника, мм		Допускаемые значения Pr, кН/м, при поле допуска отверстия
Свыше	До	K6; K7	M6; M7	N6; N7	P7
50 180 360 630	180 360 630 1600	До 800 » 1000 » 1200 » 1600	800-1000 1000-1500 1200-2000 1600-2500	1000-1300 1500-2000 2000-2600 2500-3500	1300-2500 2000-3300 2600-4000 3500-5500

Сопряжения подшипников осуществляют при соблюдении следующих соотношений квалитетов отверстий и валов с классами точности подшипников (табл. 3.10)

Таблица 3.10

Соотношение квалитетов точности валов и отверстий с классами точности подшипников.

Квалитеты валов и отверстий	4	5	6	7
Классы точности подшипников	2	4	5	6,0

При работе подшипников в условиях повышенных температур необходимо учитывать неравномерность нагрева колец подшипников, и чем выше температура, тем больший натяг нужно брать для сопряжения внутреннего кольца.

Контрольные вопросы:

1. Что такое система вала и система отверстия?

2. Что такое поля допусков предпочтительного применения и как их применяют?

3. Что называют основным отклонением? Как располагается основное отклонение на схемах?

4. Что называют посадкой в системе вала?

5. Что называют посадкой в системе отверстия?

6. Как обозначают посадки на чертежах?

7. Как выбрать квалитет точности?

8. В зависимости от каких параметров выбирают и назначают посадки?

9. Сколько классов точности подшипников?

10. Какую роль играют наружное и внутреннее кольцо подшипника при обеспечении сопряжений?

11. Как рассчитать интенсивность радиальной нагрузки?