ЛЕКЦИЯ № 18
Допуски и посадки подшипников качения
ПЛАН ЛЕКЦИИ
18.1 Требования, предъявляемые к подшипникам качения
18.2 Классы точности подшипников качения
18.3 Допуски подшипников качения. Расположение полей допусков по присоединительным размерам
18.4 Выбор посадок колец подшипников
18.1 Требования, предъявляемые к подшипникам качения
Подшипники качения нашли весьма широкое применение в технике. Они предназначены для установки вращающихся деталей с целью замены сил трения скольжения силами трения качения.
Подшипник качения представляет собой сборочную единицу, состоящую из двух соосных колец (наружного и внутреннего) и расположенных между ними тел качения (шариков, роликов и др.).
По направлению действия воспринимаемой нагрузки подшипники качения разделяются на:
- радиальные - воспринимающие только радиальную нагрузку;
- упорные - предназначенные для восприятия только осевых нагрузок;
- радиально-упорные - предназначенные для восприятия осевых и радиальных нагрузок.
К подшипникам качения предъявляются следующие требования:
- Высокая точность вращения;
- Долговечность работы;
- Минимальный уровень шума и вибраций;
- Минимальный момент трения.
18.2 Классы точности подшипников качения
Выполнение этих требований зависит от того, насколько точно сделаны дорожки качения подшипников и посадочные присоединительные поверхности. ГОСТ 520-89 (СТ СЭВ 774-77) предусматривают 5 классов точности 0, 6, 5, 4, 2 (в порядке повышения точности и стоимости).
Класс точности подшипника указывается в чертежах перед условной записью типоразмера подшипника, например 6 - 205. Класс 0 в обозначении не указывается. Типоразмер подшипника несет информацию о его габаритных размерах, типе подшипника (радиальный, упорный, радиально-упорный).
Подшипники нулевого класса наиболее употребимы в машиностроении. Более высокий класс подшипников - 6 применяют при повышенных требованиях к точности вращения, 5, 4 - при высоких частотах вращения и требованиях к точности вращения, 2 - для прецизионных приборов и в других особых случаях.
18.3 Допуски и посадки подшипников качения.
Расположение полей допусков по присоединительным размерам
Подшипники изготавливаются на специализированных заводах и их кольца по присоединительным размерам (диаметру, ширине) выполняются с весьма высокой точностью - 3 - 6 квалитет.
Посадки по наружному кольцу создаются в системе вала, посадки по внутреннему кольцу - в системе отверстия (рис.90).
Рисунок 90 – Схема расположения полей допусков по присоединительным размерам
При этом поля допусков для колец шарикоподшипников располагаются в области отрицательных отклонений. Поле допуска наружного кольца hB совпадает с полем допуска основного вала, а поле допуска внутреннего КВ не совпадает с полем допуска основного отверстия HB, а располагается в минус от номинального размера, в отличие от поля допуска H.
Последнее обстоятельство позволяет получать посадки с гарантированным натягом при использовании основных отклонений k, m, n. Эта особенность объясняется следующим. Для создания гарантированного натяга в сопряжении внутреннего кольца с валом не представляется возможным применять поля допусков валов от p до z, так как они имеют большие величины натягов, которые могут вызвать деформацию внутреннего кольца подшипника. Переходные посадки при расположении допуска в плюс (как принято в ЕСДП) от номинального размера не гарантируют в сопряжении натяга, результатом чего может явиться проворачивание вала во внутреннем кольце , особенно при больших радиальных нагрузках. С этой целью поле допуска внутреннего кольца подшипника принято располагать в минус от номинального размера, и тогда поля допусков под переходные посадки (кроме js) обеспечивают в соединении натяг, достаточный для предотвращения проворачиваемости вала во внутреннем кольце подшипника, т.е. переходные посадки выполняют роль посадок с гарантированным натягом.
18.4 Выбор посадок колец подшипников
При выборе посадок должно выполняться следующее правило - относительно вращающейся детали кольцо должно сидеть неподвижно, т.е. с натягом. Если натяг выбранной посадки не обеспечит взаимной непроворачиваемости, то возникает очень быстрый износ поверхности детали, соединенной с кольцом подшипника, а также износ и самого кольца.
Относительно неподвижной детали кольцо может сидеть свободно. Зазор между корпусом и кольцом не страшен, так как проворот исключен вследствие значительного преобладания момента трения скольжения между корпусом и наружным кольцом над моментом трения качения между кольцом и шариками. Правда под действием толчков и вибраций, как установлено практикой происходит незначительный проворот кольца (на один - два оборота за рабочий день). Но это только способствует равномерному износу дорожки качения кольца - меняется положение наименее нагруженных ее участков.
Кроме этого свободная посадка облегчает сборку и разборку узла, способствует самоустановке кольца, позволяет регулировать радиальный зазор, может служить компенсатором тепловой деформации в осевом и в радиальном направлении.
Точный выбор посадки осуществляется с помощью стандарта СТ СЭВ 773 - 77 «Подшипники качения. Поля допусков посадочных мест валов и отверстий корпусов.».
При выборе полей допусков деталей учитывают следующие требования:
1 Характер нагрузки, воспринимаемый кольцом:
а) циркуляционная;
б) местная;
в) колебательная.
2 Режим работы подшипника:
а) тяжелый;
б) средний;
в) легкий.
3 Характеристика толщины стенки детали, соединенной с кольцом:
а) тонкостенная;
б) толстостенная.
4 Класс точности подшипника.
5 Требования к точности положения оси подшипника относительно оси посадочной поверхности сопряженной детали, требования к возможности перемещения в процессе регулирования зазора в подшипниках, требования к повышенной жесткости.
Характер нагрузки
а) Циркуляционная - это такая, которая воспринимается последовательно всеми участками беговой дорожки кольца подшипника.
б) Местная - та, которая воспринимается одним ограниченным участком беговой дорожки.
в) Колебательная - возникает на наружном (неподвижном) кольце, если кроме действия силы F действует постоянная по абсолютной величине, но переменная по направлению сила P (наприме, от дисбаланса - центробежная сила). Результирующая сила совершает колебательное движение относительно направления силы F.
Режим работы подшипника
Он определяется нагрузкой на подшипник и типом подшипника. Чем тяжелее режим работы тем плотнее и точнее должна быть посадка.
Характеристика толщины стенки.
Оценка толщины стенки детали производится по следующей методике: если Dк/D = 1,25 - деталь толстостенная
d/dв = 1,25 - деталь толстостенная.
При тонких стенках поля допусков берутся точнее.
Класс точности подшипника
Чем точнее подшипник, тем меньше допуски посадочных размеров вала и корпуса.