Глава 5. Посадки подшипников качения

Подшипники качения – наиболее распространенные стандартные сборочные единицы, изготавливаемые 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 взаимозаменяемостью между телами качения и кольцами.

Подшипники, являясь опорами для подвижных частей, определяют их положение в механизме и несут значительные нагрузки.

Долговечность подшипников качения определяется: точностью изготовления размеров d и D, ширины кольца В, а для роликовых радиально-упорных подшипников еще и точностью монтажной высоты Т; точностью формы и взаимного расположения поверхностей подшипников и их шероховатостью; точностью формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей.

5.1. Система допусков и посадок подшипников качения

Система допусков и посадок подшипников качения регламентирована ГОСТ 3325-85.

Для сокращения номенклатуры подшипники изготавливают с отклонениями размеров внутреннего и наружного посадочных диаметров, независящими от посадки, по которой их будут монтировать.

При выборе полей допусков на вал и отверстие под внутреннее и наружное кольца подшипника необходимо учитывать следующее:

1. Класс точности подшипника качения;

2. Вид нагружения подшипника качения;

3. Тип подшипника;

4. Режим работы подшипника и его геометрические размеры.

1. Классы точности подшипников качения

Стандартом установлены классы точности подшипников, обозначенных (в порядке повышения точности):

0; 6; 5; 4; 2; Т – для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников;

0; 6; 5; 4; 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников;

0; 6Х; 6; 5; 4; 2 – для роликовых конических подшипников.

Кроме указанных, дополнительно введены классы 8 и 7, точность которых ниже наиболее грубого класса точности 0. Они применяются по заказу потребителей в неответственных узлах.

В зависимости от наличия требований по уровню вибраций или других дополнительных требований, установлено 3 категории подшипников: А, В, С.

К категории А относятся подшипники классов точности 5, 4, 2, Т с одним из следующих дополнительных требований:

1. по повышенным регламентированным нормам уровня вибраций;

2. по волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения и моменту трения;

3. по волнистости и отклонению от круглости поверхности качения и контролю угла контакта и т.д. всего 16 требований.

К категории В относятся подшипники классов точности 0, 6Х, 6, 5 с одним из следующих дополнительных требований:

1. по регламентированным нормам уровня вибрации и т.д. всего 9 требований более низких, чем в категории А.

К категории С относятся подшипники классов 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются дополнительные требования.

Обозначение подшипников категорий А и В:

А125-205, где 205 – номер подшипника; 1 – ряд момента трения; 2 – группа радиального зазора; 5 – класс точности.

Обозначение подшипников категории С (в обозначении категорию С не указывают):

6-205, где 205 – номер подшипника; 6 – класс точности.

205, где 205 – номер подшипника; 0 – класс точности.

На рис. 5.1 приведена схема расположения рекомендуемых полей допусков посадочных размеров для подшипников 0 и 6 классов точности.

Из схемы видно, что поля допусков для внутреннего и наружного колец подшипников качения расположены одинаково относительно нулевой линии, верхнее отклонение равно 0, нижнее – отрицательное (на рисунке они показаны серым цветом).

Рис. 5.1. Схема расположения полей допусков для подшипников 0 и 6 классов точности

Вследствие повышенных требований к форме посадочных поверхностей подшипников, стандартом устанавливаются следующие поля допусков:

1. Поля допусков на средние диаметры D_m и d_m, которые ограничивают значениями средних диаметров колец, равных игдеD_max, D_min, d_max, d_min выбираются из ряда измерений в разных сочетаниях соответственно наружного и внутреннего диаметров;

2. Поля допусков для ограничения самих D_max, D_min, d_max, d_min, значения которых увеличены на величину допустимой погрешности формы (рис. 5.2).

Как видно из схемы полей допусков (рис. 5.1), для подшипников классов точности 0 и 6 рекомендуемый набор полей допусков посадочных поверхностей одинаков. Для более высоких классов точности подшипников качения набор полей допусков посадочных поверхностей несколько изменяется, в частности применяются поля допусков более точных квалитетов.

Обозначаются поля допусков, например, у подшипников нулевого класса – l0 для наружного кольца и – L0 для отверстия внутреннего кольца.

Рис. 5.2. Схемы расположения полей допусков колец подшипника качения

2. Виды нагружения колец подшипников

Вид нагружения кольца подшипника качения существенно влияет на выбор его посадки. В таблице 5.1 приведены типовые схемы работы механизмов и особенности работы в них подшипников качения.

3. Влияние типа подшипника на выбор посадок

Тип подшипника оказывает определенное влияние на выбор посадки. В таблице 5.2 приведены рекомендуемые посадки.

Таблица 5.1

Типовые схемы работы механизмов

Первая типовая схема

Примечания: 1.Внутренние кольца подшипников вращаются вместе с валом, наружные кольца, установленные в корпусе – неподвижны. Радиальная нагрузка F постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса. Дорожки качения внутренних колец подшипников изнашиваются равномерно, а наружных – только на ограниченном участке. В этом случае внутреннее кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения, т. е. имеют циркуляционное нагружение. Наружное кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузку лишь ограниченным участком окружности дорожки качения, т. е. имеют местное нагружение 2. При назначении посадок подшипников качения существует правило: кольца, имеющие местное нагружение, устанавливаются с возможностью их проворота с целью более равномерного износа дорожек качения, при циркуляционном нагружении, напротив, кольца сажают по более плотным посадкам. 3. Рекомендуемые посадки для подшипников 0 и 6 классов точности приведены в табл. 5.2

Вторая типовая схема

Окончание табл. 5.1

Примечания: 1. Наружные кольца подшипников вращаются вместе с зубчатым колесом. Внутренние кольца подшипников, посаженные на ось, остаются неподвижными относительно корпуса. Радиальная нагрузка постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса. Наружное кольцо воспринимает радиальную нагрузку F последовательно всей окружностью дорожки качения, т.е. имеют циркуляционное нагружение. Внутреннее кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузку лишь ограниченным участком окружности дорожки качения, т.е. имеют местное нагружение . 2. Рекомендуемые посадки приведены в табл. 5.2.

Третья типовая схема

Примечания: 1. Внутренние кольца подшипника вращаются вместе с валом, наружные кольца, установленные в корпусе, – неподвижны. На кольца действуют две радиальные нагрузки, одна постоянная по величине и по направлению, другая – центробежная, вращающаяся вместе с валом Равнодействующая сил F и FЦ ц совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления силы F Положение эпюры нагружения наружного кольца подшипника на ограниченном участке дорожки качения смещается справа налево и меняется по величине, такой режим нагружения кольца называется колебательным. При колебательном нагружении рекомендуется применять переходные посадки. Внутреннее кольцо воспринимает суммарную радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения, т.е. имеет циркуляционное нагружение. 2. Рекомендуемые посадки приведены в табл. 5.2

Таблица 5.2

Посадки шариковых и роликовых радиальных и радиально-упорных подшипников

Вид кольца	Вид нагружения	Рекомендуемые посадки
Внутреннее кольцо, посадка на вал	Циркуляционное	,
Внутреннее кольцо, посадка на вал	Местное	, ,
	Колебательное
Наружное кольцо, посадка в корпус	Циркуляционное
	Местное	,
	Колебательное
Примечания: 1. Поля допусков, заключенные в рамки, рекомендуются при осевой регулировке колец радиально-упорных подшипников. 2. При регулируемом наружном кольце с циркуляционным нагружение радиально-упорных подшипников рекомендуются посадки Js7/l0, Js7/l6. 3. Таблица дана в сокращении.