- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •1. Общие положения
- •2. Выполнение сборочного чертежа и анализ номинальных размеров
- •3. Выбор посадок гладких цилиндрических соединений
- •3.1. Выбор переходной посадки
- •Вероятное количество сопряжений с зазором равно
- •3.2. Выбор посадки с натягом
- •3.3. Расчет и выбор посадок подшипника качения
- •3.4. Выбор посадок распорной втулки на вал и крышки подшипника в корпус
- •4. Выбор посадок типовых соединений
- •4.1. Выбор посадок шпоночного соединения
- •4.2. Выбор посадок шлицевого соединения
- •4.3. Расчет параметров резьбового соединения
- •5. Расчёт размерной цепи
- •Библиографический список
3.3. Расчет и выбор посадок подшипника качения
Подшипники качения в настоящее время являются одним из самых распространённых стандартных изделий. Они изготавливаются на специализированных предприятиях в массовом количестве, при этом обеспечивается полная взаимозаменяемость подшипников по присоединительным поверхностям и неполная взаимозаменяемость между телами качения и кольцами.
Основные размеры шариковых и роликовых подшипников определены ГОСТ 3478. Предельные отклонения размеров подшипников в зависимости от классов точности даны в ГОСТ 520. Установлено пять классов точности подшипников, которые обозначаются цифрами 0, 6, 5, 4, 2 в порядке повышения точности.
Класс точности подшипника качения проставляют перед условным обозначением подшипника, например, 6-210 или 4-308, где 6 и 4 - классы точности; 210 и 308 - номера подшипников.
Класс точности «0» является самым распространенным. Подшипники этого класса применяют в большинстве механизмов общего назначения, когда требования к точности вращения специально не оговорены. В обозначении таких подшипников цифра «0» не ставится, например: 210.
Посадку подшипника качения выбирают в зависимости от вида нагружения колец (местное, циркуляционное и колебательное) [1, с. 235].
Местное нагружение - когда кольцо воспринимает радиальную, постоянную по направлению нагрузку лишь ограниченным участком окружности дорожки качения кольца.
Циркуляционное нагружение - когда кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения.
Колебательное нагружение - когда кольцо воспринимает равнодействующую двух радиальных нагрузок (постоянную по направлению и вращающуюся).
При местной нагрузке износ беговой дорожки кольца подшипника происходит неравномерно, и для его выравнивания сопряжения выполняют с небольшим зазором, обеспечивающим проворот кольца.
При циркуляционной нагрузке в соединении необходимо гарантировать натяг, чтобы избежать проворота кольца подшипника. Предельные отклонения на деталь, сопрягаемую с подшипником, в этом случае выбирают по интенсивности радиальной нагрузки.
При колебательной нагрузке сопряжение подшипника может иметь переходный характер, при этом в соединении с валом должен преобладать натяг, а в соединении с корпусом - зазор.
В курсовой работе необходимо выбрать посадки одного из подшипников качения: наружного кольца в корпус при местном нагружении и внутреннего кольца на вал при циркуляционном нагружении. Определить предельные отклонения сопрягаемых деталей, выполнить схемы расположения полей допусков и сделать проверку на наличие посадочного радиального зазора между телами качения и кольцами.
Пример.
Для подшипника 205 при умеренной нагрузке и радиальной реакцией на опору R = 3 кН выбрать посадки по наружному и внутреннему кольцам.
На первом этапе по номеру подшипника определяем его номинальные размеры:
52 мм – наружный диаметр наружного кольца;
25 мм – внутренний диаметр внутреннего кольца;
15 мм – ширина колец подшипника;
1,5 мм – ширина фаски кольца подшипника.
Эти данные приводятся в ГОСТ 3478, в специальной литературе по подшипникам качения [10, 11 и др.] либо в справочниках конструктора-машиностроителя [12, 13, и др.].
При местном нагружении наружного кольца подшипника поле допуска отверстия в корпусе выберем согласно рекомендациям, приведенным в [3]. Для радиального подшипника нулевого класса точности, установленного в разъемном корпусе, рекомендуемое поле допуска Ø52Н7, а посадка наружного кольца подшипника в отверстие корпуса - Ø52Н7/l0, где l0 - обозначение поля допуска наружного кольца подшипника с классом точности 0.
При циркуляционно нагруженного внутреннего кольца поле допуска вала определим по интенсивности нагрузки PR [3]:
PR = KпFAF,
где R – радиальная реакция опоры на подшипник (радиальная нагрузка), кН;
b – рабочая ширина посадочного места, м (b = B-2r, B – ширина подшипника, r - ширина фаски кольца подшипника);
Kп – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации Kп = 1; при перегрузке до 300% , сильных ударах и вибрации Kп = 1,8);
FA – коэффициент неравномерности распределения нагрузки на тела качения (для радиальных и радиально-упорных подшипников FA = 1);
F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале (при сплошном вале F = 1).
В нашем случае
PR = = 250 кН/м.
Данной интенсивности нагрузки и нулевому классу точности подшипника соответствует поле допуска вала Ø25js6 [3], а посадка имеет вид Ø25L0/js6, где L0 - обозначение поля допуска внутреннего кольца подшипника с нулевым классом точности.
Определим числовые значения предельных отклонений наружного кольца Ø52l0(-0,013), внутреннего кольца Ø25L0(-0,010) [3], отверстия в корпусе Ø52Н7(+0,030), вала Ø25(±0,0065) [3] и построим схему расположения полей допусков (рис. 3.4).
Из схемы видно, что по наружному кольцу подшипника минимальный зазор Smin = 0 мкм, а максимальный зазор Smax = 43 мкм. Посадка внутреннего кольца подшипника на вал имеет переходный характер с максимальным зазором Smax = 6,5 мкм и максимальным натягом Nmax = 16,5 мкм.
Проверим наличие радиального посадочного зазора в подшипнике при наибольшем натяге в посадке внутреннего кольца на вал. Величина посадочного радиального зазора S определяется по формуле:
S = Sср – Δdнб,
где Sср - средний начальный радиальный зазор в подшипнике, мкм;
Рис. 3.4. Схемы расположения полей допусков
посадок подшипника качения
Δdнб - наибольшая диаметральная деформация беговой дорожки кольца подшипника после соединения с валом, мкм.
Sср = = 17 мкм,
где Sнб и Sнм - наибольший и наименьший допустимые радиальные зазоры в подшипнике качения (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Начальные радиальные зазоры в радиальных однорядных подшипниках
Внутренний диаметр подшипника, мм |
Радиальный зазор, мкм |
Внутренний диаметр подшипника, мм |
Радиальный зазор, мкм | ||||
свыше |
до |
наименьший |
наибольший |
свыше |
до |
наименьший |
наибольший |
2,5 |
10 |
5 |
16 |
65 |
80 |
14 |
34 |
10 |
18 |
8 |
22 |
80 |
100 |
16 |
40 |
18 |
24 |
10 |
24 |
100 |
120 |
20 |
46 |
24 |
30 |
10 |
24 |
120 |
140 |
23 |
53 |
30 |
40 |
12 |
26 |
140 |
160 |
23 |
58 |
40 |
50 |
12 |
29 |
160 |
180 |
24 |
65 |
50 |
65 |
13 |
33 |
180 |
200 |
29 |
75 |
Наибольшую диаметральную деформацию беговой дорожки определим из выражения
= 11,2 мкм,
где Nmax - максимальный натяг, мкм;
dвн. и dнар. - диаметры внутреннего и наружного колец подшипника качения, мм.
Расчет показывает, что после соединения внутреннего кольца подшипника качения с валом посадочный радиальный зазор в подшипнике качения
S = 17 – 11,2 = 5,8 мкм.
Зазор обеспечивает свободное вращение подшипника. Отрицательная величина зазора указывает на натяг, который может привести к быстрому износу подшипника качения.