книги из ГПНТБ / Брук С.И. Основы взаимозаменяемости и технические измерения учеб. пособие с элементами программир. обучения

выше его (см. табл. 12), тогда как допуски сопряженных деталей выполняются по 2-му классу.

Аналогично точность посадочных диаметров у подшипников классов А и С соответствует классам 08—09 общесоюзной системы допусков, а точность сопряженных деталей рекомендуется выпол­ нять по 1-му классу.

П р и м е ч а н и е . Индекс «п» означает посадки, отно­ сящиеся к подшипникам качения.

1 Поле допуска Р 7 по международной системе допусков ИСО, рекомен­ дуемое для тонкостенных корпусов, также соответствует 2-му классу точ­ ности ГОСТ.

Согласно рекомендациям ГОСТ 3325—55 на посадочные поверх­ ности шеек валов и отверстий корпусов, сопрягаемых с подшипни­ ками качения, устанавливаются следующие допускаемые отклоне­ ния от правильной геометрической формы: под подшипники клас­ сов точности Н, П и В не более г / 2 , а под подшипники классов точ­ ности А и С не более 1 J i допуска, заданного на диаметр посадочной поверхности.

Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстийкорпусов должна быть в пределах 6—7-го классов чистоты при со­ пряжении с подшипниками классов Н и П и 7—9-го классов при сопряжении с подшипниками классов В, А и С.

Для визуальной оценки характера посадок, предусмотренных ГОСТ 3325—55 на сопряжение подшипников. качения с валом и корпусом, построены в едином масштабе рекомендуемые поля допусков для интервала 30 ~- 50 по внутреннему диаметру под­

полей допусков при сопряжении внутреннего кольца подшипников Особовысокого и Сверхвысокого классов точности А и С с валами,

121

изготовленными по 1-му классу точности с предельными отклоне­ ниями по Г,., Ti_, Н, и Пд , образуют посадки с натягом, так как все четыре последних поля на валы расположены выше поля допуска

РИ С . 38. Рекомендуемые посадки подшипников качения.

Л— на вал (d = 30 -f- 50 мм); Б — в корпус (D = 50 -4- 80 лш); 1 — поля допусков на внутренний и наружный посадочные диаметры подшипника качения; 2 — поля допусков

на диаметры сопряженных с подшипниками вала и отверстия корпуса.

А и С отверстия подшипника. При изготовлении вала по Сх обра­ зуется переходная посадка, так как поля А и С перекрываются с полем допуска Сг . И только при изготовлении вала по Dt прак­ тически можно считать получение посадки с зазором: поле допуска вала по D x ниже "поля допуска на отверстие подшипников А и С.

122

Почти подобный же характер посадок образуется в сопряжении' внутреннего кольца подшипников Нормального, Повышенного и Высокого классов точности (Н, П и В) с валами, изготовленными по предельным отклонениям 2-го класса точности общесоюзной

дим к заключению, что валы, изготовленные по стандартным по­ лям допусков, в сопряжении с внутренними кольцами подшипни­ ков качения изменяют характер посадок по сравнению с сопряже­ нием этих же валов с отверстиями деталей, изготовленными по предельным отклонениям основных отверстий 1-го и 2-го классов, точности.

Общая тенденция изменения посадок направлена в сторону получения более плотных посадок. Так, если в основных стандарт­ ных посадках валы, выполненные по Г, Т и Н, в сочетании с основ­ ным отверстием создают переходные посадки, то в сопряжении с внутренним кольцом подшипника качения такие валы образуют посадки с гарантированным натягом; вал, выполненный по С и C l v образует среднюю переходную посадку типа Напряженной и вал, выполненный по Д и Д х , образует посадку типа Скользящей..

Указанное объясняется специальным расположением полейдопусков на диаметры внутренних колец подшипников качения вниз от нулевой линии. Благодаря этому оказалось возможным получить пригодные для подшипников качения посадки с гаранти­ рованными, но сравнительно небольшими натягами без примене­

сколько отличается от основных стандартных, но в значительна меньшей степени, чем по внутренним кольцам. Объясняется это. тем, что отклонения на наружные кольца подшипников в общем имеют тоже отрицательные знаки, как и предельные отклонения основных валов по системе вала. Некоторое же изменение харак­ тера посадок по сравнению с основными стандартными получается благодаря более точному изготовлению подшипников по сравнению- с основными валами 1-го и 2-го классов точности.

В целом в соединении внутренних колец подшипников классов. Н, П и В с валами стандартом рекомендуются 7 различных поса­ док: 3 — с натягом, 2 — переходные и 2 — с зазором; в соедине­ нии подшипников классов А и С рекомендуются 6 различных посадок, из которых 4 образуют натяг, 1 — переходная и 1 —

сзазором.

Всоединении наружных колец подшипников предусмотрены более свободные посадки. Так, подшипники классов точности Н, П, В с отверстиями корпусов дают 2 посадки с натягом, 3 — пере­ ходные и 3 — с зазором. Соответственно подшипники более высоких

12а

классов точности по наружному кольцу образуют 1 посадку

снатягом, 3 — переходные и 1 — с зазором.

Втех случаях, когда на сборочном чертеже необходимо ука­ зать посадку в сопряжении подшипника качения с валом или от­ верстием корпуса, последняя обозначается буквой выбранного поля допуска на сопряженную деталь с индексом «п», т. е. подшипнико­ вая (см. табл. 14).

Необходимость этого индекса вызвана тем, что как мы видели выше, характер посадки в соединении с подшипником качения отли­ чается от основных одноименных посадок в системе отверстия или системе вала. Следовательно, индекс «и» на сборочном чертеже про­ ставляется в первую очередь для того, чтобы обратить внимание сборщика на то, что это не обычные Глухая, Тугая, Напряженная посадки, а Глухая подшипниковая, Тугая подшипниковая и т. д., т. е. посадки, имеющие совсем другие значения натягов и зазоров. Кроме того, и требования к точности геометрической формы и чис­ тоте поверхностей сопряженных деталей здесь также особые, ре­ гламентированные в ГОСТ 3325—55. Обозначение класса точности посадочной поверхности подшипника качения на сборочном чер­ теже не указывается, поскольку подшипник является покупным объектом, все необходимые данные о котором сосредоточены в спе­ цификациях. На рабочих чертежах индекс «п» на диаметрах дета­ лей, сопряженных с подшипниками качения, не проставляется, так как в процессе обработки величины отклонений не изменяются в зависимости от того, будут ли эти детали соединяться на сборке с подшипниками качения или другими общемашиностроительными деталями. Различие посадок проявляется лишь в процессе сборки.

Выбор одной из рекомендуемых посадок подшипника на вал и в корпус зависит от типа и размера подшипника, от условий его эксплуатации и от величины, направления и характера действу­ ющих на подшипник нагрузок. Основными являются последние два фактора, создающие в совокупности определенный вид нагруткения подшипника.

Вид нагружения зависит от того, вращается или не вращается данное кольцо относительно действующей на него радиальной нагрузки х .

Различают три основных вида нагружения: местное, циркуля­

поверхности вала или корпуса. Такой характер нагружения возни­ кает на неподвижном кольце подшипника при постоянной по на­ правлению нагрузке или на вращающемся кольце, когда внешняя

124

Рис. 39. Виды нагружения наружных и внутренних колец подшипников качения.

Нагружения: М — местное; Ц — циркуляционное; К — колебательное. Р п — нагрузка постоянного направления; Рв — нагрузка, вращающаяся вместе с внутренним или на­ ружным кольцом.

125

Например, на рис. 39, а местное нагружение испытывает не­ подвижное наружное кольцо подшипника, а на рис. 39, б — неподвижное внутреннее кольцо — оба под влиянием постоянной по направлению нагрузки PD. На рис. 39, в, г, з, и местное нагру­ жение испытывают вращающиеся кольца подшипников при пере­ менной по направлению нагрузке Рв.

На рис. 40, а изображена эшора местного нагружения. Циркуляционным называется нагружение, при котором кольцо

подшипника воспринимает радиальную нагрузку последовательновсей окружностью дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой характер нагружения полу­ чается при вращении кольца и постоянно направленной нагрузке Р№

Рп>Р„

Рис. 40. Эпюры местного (а), циркуляционного {б) и колебательного (в) нагружений.

или, наоборот, на неподвижном кольце и переменной по направле­ нию нагрузке Рв.

Примеры циркуляционно нагруженных колец приведены на всех схемах рис. 39. На рис. 40, б дана эпюра циркуляционного нагружения.

При колебательном нагружений невращаюгцееся кольцо вос­ принимает равнодействующую Рр двух нагрузок: одной (Рп), по­ стоянной по направлению, и другой,, вращающейся (Рв), меньшей по величине. Нагрузка воспринимается ограниченным участком окружности дорожки качения и передается соответственно огра­ ниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Нагрузка Рр при этом не совершает полного оборота, а колеблется между точками А и В (рис. 40, в).

Примеры колебательно нагруженных колец приведены на схе­ мах рис. 39, д, е.

В тех случаях, когда вращающаяся нагрузка больше постоян­ ной (Рв > Рп), характер нагружения сохраняется таким, как при наличии только одной вращающейся нагрузки (схемы 39, д, в).

При двух вращающихся кольцах подшипника (в одном или раз-

126

ных направлениях) характер нагружения колец определяется по тем же правилам (рис. 39, ж—и).

Посадки подшипника качения на вал и в корпус выбирают такими, чтобы обеспечить вращение колец подшипника относи­ тельно тел качения и неподвижность колец относительно вала и кор­ пуса. Последнее, казалось бы, диктует необходимость выбора по­ садок с натягом как по внутреннему, так и по наружному кольцу подшипника. Однако в большинстве случаев натяг создается лишь по одному из диаметров подшипника — d или О, а по второму из них выбирается посадка переходная или с небольшим зазором.

Указанное вызвано следующими, практически важными сообра­ жениями:

а) стремлением повысить износостойкость колец подшипников; б) предотвратить заклинивание тел вращения (шариков или роликов) вследствие деформации колец в радиальном направлении; в) устранить возможность осевого заклинивания тел качения между кольцами подшипника при температурных удлинениях вала

в работающем механизме г) улучшить условия сборки подшипника с валом и корпусом.

По какому из колец следует выбирать неподвижную посадку, рассмотрим на примере наиболее распространенного случая, когда вращается вал, опоры воспринимают постоянную по направлению нагрузку Рп, а наружное кольцо подшипника неподвижно вста­ влено в корпус машины (см. рис. 39, а). В этом случае внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, а наружное — местное. Если при этом внутреннее кольцо подшипника соединить с валом неподвижно, то вал, вращаясь, будет увлекать за собой внутреннее кольцо, и контактное давление, создаваемое нагрузкой в точке а между шариком и дорожкой качения внутреннего кольца, будет последовательно передаваться на все точки окружности бего­ вой дорожки. Следовательно, внутреннее кольцо в отношении из­ носа будет находиться в сравнительно благоприятных условиях, так как вся поверхность беговой дорожки будет одинаково и равно­ мерно нагружена.

Если в этом случае применить также одну из неподвижных по­ садок в соединении наружного кольца подшипника с корпусом, то контактное давление между шариком и наружным кольцом в точке 6 согласно эпюре нагружения (см. рис. 39, а и 40, а) будет переда­ ваться ограниченному участку дорожки качения наружного кольца в виду его неподвижности. На данном участке дорожки возникает •быстро прогрессирующий износ, условно показанный затемнением на 39, а, б.

Для предотвращения этого необходимо создать такую посадку наружного кольца в корпус, которая позволила бы периодически нагружать различные участки беговой дорожки. С этой целью при

1 Способность «подвижного» кольца перемещаться по посадочному месту в осевом направлении называется «плаванием».

127

местном нагружении колец подшипников выбирают посадку пере­ ходную или даже с небольшим зазором. Такая посадка создает воз­ можность периодического небольшого проворачивания кольца отно­ сительно корпуса под влиянием вибраций и толчков при работе машины, благодаря чему в работе фактически участвует не огра­ ниченный участок кольца, а вся окружность беговой дорожки.

Если кольцо самопроизвольно не меняет своего углового поло­ жения, то оно специально проворачивается при профилактическом осмотре или ремонте машины. Таким образом, с .целью равномер­ ного износаобоих колец подшипников для циркуляционно нагру­ женного кольца выбирают посадку неподвижную, а для местно нагруженного — переходную или с зазором.

Конечно, относительно свободная посадка местно нагруженного кольца не имеет целью обеспечить возможность его непрерывного относительного вращения. Это недопустимо, ибо вызовет повышен-' ный износ посадочной поверхности сопряженной детали.

Вообще, при выборе посадок подшипника по наружному и вну­ треннему кольцам следует избегать чрезмерного увеличения натя­ гов и зазоров. Чрезмерные натяги могут не только повлечь за собой уничтожение радиального посадочного зазора £ п в подшипнике (между кольцами и телами качения), но и вызвать разрушение самого кольца при сборке вследствие возникновения в нем недопу­ стимых напряжений (см. ниже § 3).

Чрезмерные зазоры снижают жесткость узла и приводят к яв­ лению контактной коррозии вследствие излишней подвижности сопряжения.

Кроме того, следует учитывать, что чем менее точна геометри­ ческая форма; .посадочных мест (некруглость, нецилиндричность), тем с меньшими натягами должны быть сопряжения, так как в про­ тивном случае происходит искажение геометрической формы кольца и его дорожки качения. Наоборот, более тяжелый режим работы подшипника (большие внешние нагрузки, знакопеременные нагрузки, толчки, удары, вибрации) требует выбора более плот­

Методы расчета величин натягов в циркуляционно нагруженных коль­ цах. — Выбор посадки по величине интенсивности радиальной нагрузки. — Ограничение наибольшего натяга из условия прочности колец. — Расчет деформации дорожек качения колец подшипников как функции, от величин натягов по посадочным диаметрам. — Расчет минимально необходимого натяга неподвижного кольца. — Особые посадки для некоторых типов под­ шипников качения.

В ответственных соединениях оптимальную величину натяга циркуляционно нагруженных колец определяют по величине ин-

128

тенсивиости радиальной нагрузки Pr. Рассчитанную величину PR сравнивают затем с допустимой для каждой посадки (табл. 15), найденной по величине среднего натяга sc p .

Кроме того, путем расчета можно проверить наибольший допу­ стимый натяг посадки s6 из условия прочности колец по величине допускаемого напряжения на растяжение, а также исходя из де­ формации колец по величине изменения Д£ — зазора по телам качения.

Наименьший натяг sM проверяют расчетным путем из условиях обеспечения необходимой плотности соединения.

В практике конструирования машин и приборов, обычно при­ нята такая последовательность выбора посадок подшипников качения.

1. В зависимости от характера нагружения колец (местное, циркуляционное, колебательное) устанавливают,. какое из колец подшипника должно иметь неподвижную посадку, а какое — обла­

прочности колец по величине од — допускаемого напряжения на растяжение, а также исходя из деформации колец по величине изменения А£ — зазора по телам качения. Наименьший натяг sM находится из условия обеспечения необходимой плотности соеди­ нения.