а

Рисунок 5 – Эскизы конического соединения (а), наружного (б)

И внутреннего (в) конусов

) б) в)

7 Нормирование точности размеров и посадки подшипников качения

7.1 Общие положения

Подшипники качения используются в качестве опор вращающихся деталей и сборочных единиц машин и механизмов, они работают в условиях воздействующих на них радиальных и осевых усилий, как статического, так и динамического характера. В общем случае подшипник качения представляет собой сборочную единицу, состоящую из наружного и внутреннего колец, расположенных между ними колец качения (шариков или роликов) и сепаратора - детали, удеоживающей тела качения на определенном расстоянии друг от друга.

Присоединительные размеры подшипников качения. Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным размерам и неполной внутренней между телами качения и кольцами. Комплекты шариков, роликов и кольца подшипников подбирают селективным методом. По этой причине многие типы подшипников ремонту не подлежат и заменяются при необходимости целиком. Для ряда типов подшипников, имеющих съемные кольца предусмотрена возможность взаимозаменяемости для съемного кольца и комплекта, состоящего из другого кольца, тел качения и сепаратора.

Основные присоединительные размеры подшипников качения, по которым они монтируются на валах (осях) и в корпусах (корпусных деталях) машин и приборов, установлены ГОСТ 520 – 2002 (рисунок 7.1):

- d – диаметр отверстия внутреннего кольца радиальных и радиально-упорных подшипников или тугого кольца одинарных упорных подшипников;

- d_m = 0,5(d_min + d_max) – средний диаметр отверстия внутреннего кольца, причем d_min и d_max – наибольшее и наименьшее значения диаметра d, определенные двухточечным измерением в одной радиальной плоскости (перпендикулярной оси);

- D – наружный диаметр наружного кольца радиальных и радиально-упорных подшипников или свободного кольца упорных подшипников;

- D_m = 0,5(D_min + D_max) – средний наружный диаметр наружного кольца, причем D_min и D_max – наибольшее и наименьшее значения диаметра D, определенные двухточечным измерением в одной радиальной плоскости (перпендикулярной оси).

Р

Рисунок 7.1 – Общий вид подшипника качения

яды точности подшипников качения. Качество подшипников при прочих равных условиях определяется:

1) точностью присоединительных размеров и ширины колец, а для роликовых радиально-упорных подшипников еще и точностью монтажной высоты; точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипников и их шероховатости; точностью формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей;

2) точностью вращения, характеризуемой радиальным и осевым биениями дорожек качения и торцов колец.

По ГОСТу 520–2002 установлены девять классов точности, обозначаемых в порядке ее возрастания 8; 7; 0; 6Х, 6; 5; 4; 2; Т. Классы точности 8 и 7 изготавливаются по заказу потребителя. Набор классов точности отличается для различных типов подшипников:

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

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

- классы 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников.

В большинстве узлов машин применяют подшипники качения класса точности 0. При повышенных требованиях к точности вращения следует выбирать подшипники более высокого класса точности.

В зависимости от требований по уровню вибрации или уровня других дополнительных технических требований установлены три категории подшипников – А, В, С.

Категория А включает классы точности 5, 4, 2, Т и дополнительно регламентирует: момент трения; угол контакта; осевое и радиальное биение, соответствующее следующему более точному классу точности.

Категория В включает классы точности 0, 6Х, 6, 5 с дополнительными требованиями по моменту трения; углу контакта; осевому и радиальному биению, соответствующему следующему более точному классу точности.

Категория С включает классы точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются требования по уровню вибрации, моменту трения и др.

Размерные задачи, решаемые при конструировании подшипниковых узлов – выбор посадок по диаметру отверстия внутреннего кольца d и наружному диаметру наружного кольца D и разработка требований по точности размера, формы, расположения и шероховатости соответствующих присоединительных поверхностей на деталях изделия. Размерные задачи относительно сопряжения элементов конструкции с подшипником по ширине В рассматриваются при анализе и решении размерных цепей, включающих подшипниковый узел, при этом жестких точностных требований к сопрягаемым поверхностям, как правило, не возникает.

Требования по точности размеров, формы и взаимного расположения внутренних элементов конструкции подшипников (тел качения, дорожек качения) обеспечиваются неявным образом за счет подбора подшипников по классу точности и категории.

В нормировании точности присоединительных размеров колец подшипников качения имеет место особенность, связанная с недостаточной жесткостью конструкции его колец. При установке подшипника кольца деформируются и принимают в значительной мере форму посадочной (сопрягаемой) поверхности, как правило, более жесткой, поэтому в сопряжении действующим оказывается усредненный размер, а не предельный. Исходя из данного фактора, для колец подшипников помимо предельных размеров, определяющих точность изготовления, нормируются верхнее и нижнее отклонения от среднего диаметра d_m и D_m, так как посадки осуществляются по этому диаметру.

Принятые для подшипников схемы полей допусков (ГОСТ 3325–85) и их обозначения показаны на рисунке 7.2. Основное отклонение посадочных размеров подшипника качения обозначается прописной латинской буквой L для внутреннего кольца (отверстия) и строчной l – для наружного кольца (вала).

Поскольку присоединительные поверхности подшипников при сборке обработке не подлежат, т. е. используется готовый условный вал (присоединительная поверхность D наружного кольца) и готовое отверстие (присоединительная поверхность d внутреннего кольца), то посадки по данным поверхностям осуществляются соответственно в системе вала и системе отверстия. При этом поле допуска для D_m расположено, как и поле допуска основного вала в ЕСДП с нулевым верхним отклонением, а поле допуска для d_m отличается от расположением от поля допуска основного отверстия в ЕСДП, оно расположено в минус от номинального размера, т. е. не «в тело», а «из тела» детали.

Рисунок 7.2 – Схема расположения полей допусков на средний наружный диаметр

и средний диаметр отверстия подшипников качения

Принятый вариант полей допусков по d_m обеспечивает возможность использования основных отклонений валов переходных посадок (n, m, k, j_s) ЕСДП для получения гарантированных посадок с небольшим натягом, что необходимо для нежесткого по конструкции и хрупкого после закалки на твердость кольца подшипника. В то же время при использовании основных отклонений ЕСДП (h, g), предназначенных для получения посадок с гарантированным небольшим зазором, можно получить переходную посадку (с основным отклонением h) или посадку с малыми зазорами (с основным отклонением g).