4.6.1. Определение предельных значений зазора

Максимальный расчетный зазор определяется в зависимости от отношения допуска к коэффициенту запаса точности.

S = 22,5…9 мкм.

По системе отверстия для рекомендуемых стандартных полей допусков переходных посадок, определяют S , и подбирают оптимальную посадку, так, чтобы S был равен или меньше на 20% S .

Такими посадками по ГОСТ 25347-82 или приложению 4 будут:

1)  50 ; S = 0,033 мм; 2)  50 ; S = 0,023 мм;

3)  50 ; S = 0,016 мм; 4)  50 ; S = 0,008 мм.

Для данного соединения наиболее подходит посадка 50 . Посадка 50 обеспечит лучшее центрирование, но трудоемкость сборки увеличится по сравнению с посадкой  50, так как относительный зазор >.

Выбираем посадку  50; S = 0,023 мм; N = 0,018 мм.

Средний размер отверстия D= мм.

Средний размер вала d= мм.

Так как S > S, то надо определить вероятное предельное значение S. Оно должно быть меньше S.

Легкость сборки определяют вероятностью получения натягов в посадке. Принимаем, что рассеяния размеров отверстия и вала, а также зазора и натяга подчиняются закону нормального распределения и допуск равен величине поля рассеяния.

Т = ω = 6.

Тогда == 4,16 мкм; ==2,66 мкм.

Среднеквадратическое отклонение для распределения зазоров и натягов в соединении

= = 4,93 мкм.

При средних размерах отверстия и вала получается S=D – d= 2,5 мкм, то есть х =2,5.

z = == 0,506.

По приложению 6 значений функции f (z) находят вероятность зазора в пределах от 0 до 2,5 мкм: f(0,506) = 0,1915.

Строят кривую вероятностей натягов и зазоров (рис. 12).

Рис. 12. Кривая вероятностей натягов и зазоров

По кривой вероятностей натягов и зазоров посадки для 50; ω = 6 = 6·4,93 = 29,58 мкм – диапазон рассеяния зазоров и натягов. Вероятность получения зазоров в соединении 0,5 + 0,1915 = 0,69, или 69%. Вероятность получения натягов в соединении 1–0,69 = 0,31, или 31%.

Предельные значения натягов и зазоров:

3 – 2,5 = 14,79 – 2,5 = 12,29 мкм;

3 + 2,5 = 14,79 + 2,5 = 17,29 мкм.

4.7. Посадки подшипников качения

Для заданного узла рассчитать посадки подшипника качения в соединениях. Выбор посадок зависит от вида нагружения колец подшипника (рис. 13). Определить вид нагружения внутреннего и наружного колец подшипника.

По условиям работы узла, если внутреннее кольцо подшипника должно вращаться вместе с валом, то оно имеет циркуляционное нагружение, наружное кольцо – местное. Если наружное кольцо подшипника вращается вместе с корпусом, то циркуляционное нагружение будет иметь наружное кольцо, а внутреннее – местно ;[2,4]..

Рис. 13. Обозначение посадок подшипников

качения на сборочном чертеже

Присоединительные размеры подшипника заданы в таблице на чертеже узла. Класс точности и номер серии подшипника принимаются произвольно и указываются в записке. Классы точности подшипников 0, 6, 5, 4, 2 выбираются по ГОСТ 520-71. В машиностроении наиболее часто используются подшипники 0 и 6 классов точности. Подшипники классов точности 5 и 4 применяются при больших числах оборотов и когда требуется высокая точность при вращении, например для шпинделей шлифовальных станков. Подшипники 2 класса точности предназначаются для гироскопических приборов.

Величина отклонений наружного и внутреннего колец подшипника выбирается по табл. 8 – 12.

Таблица 8

Точность размеров формы и взаимного расположения поверхностей. Подшипники шариковые и роликовые, радиальные и радиально-упорные, кольца внутренние,

классы точности 0 и 6 ГОСТ 520-71

Интервалы номинальных диаметров D, мм	Допускаемые отклонения, мкм
	Среднее значение внутреннего диаметра с учетом отклонений формы Dср			Ширина колец B
	0 и 6	0	6	0 и 6	0	6
	верхнее	нижнее	нижнее	верхнее	нижнее	нижнее
Св. 2,5 до 10	0	–8	–7	0	–120	–120
10…18	0	–8	–7	0	–120	–120
18…30	0	–10	–8	0	–120	–120
30..50	0	–12	–10	0	–120	–120
50…80	0	–15	–12	0	–150	–150
80..120	0	–20	–15	0	–200	–200
120…180	0	–25	–18	0	–250	–250
180…250	0	–30	–22	0	–300	–300
250…315	0	–35	–25	0	–350	–350
315…400	0	–40	–30	0	–400	–400

Таблица 9

Точность размеров формы и взаимного расположения поверхностей. Подшипники шариковые и роликовые, радиальные и радиально-упорные, кольца наружные,

классы точности 0 и 6 ГОСТ 520-71

Интервалы номинальных диаметров d, мм	Допускаемые отклонения, мкм
	Среднее значение наружного диаметра с учетом отклонений формы dср			Радиальное биение дорожки качения
	0 и 6	0	6	0	6
	верхнее	нижнее	нижнее
Св. 6 до 18	0	–8	–7	15	8
18…30	0	–9	–8	15	9
30..50	0	–11	–9	20	10
50…80	0	–13	–11	25	13
80..120	0	–15	–13	35	18
120…150	0	–18	–15	40	20
150…180	0	–25	–18	45	23
180…250	0	–30	–20	50	25
250…315	0	–35	–25	60	30
315…400	0	–40	–28	70	35

Таблица 10

Точность размеров формы и взаимного расположения поверхностей.

Подшипники роликовые конические, кольца внутренние,

классы точности 0 и 6 ГОСТ 520-71

Интервалы номинальных диаметров D, мм	Допускаемые отклонения, мкм
	Среднее значение внутреннего диаметра с учетом отклонений формы Dср			Ширина колец B
	0 и 6	0	6	0 и 6	0	6
	верхнее	нижнее	нижнее	верхнее	нижнее	нижнее
Св. 10 до 18	0	–8	–7	0	200	200
18…30	0	–10	–8	0	200	200
30..50	0	–12	–10	0	240	240
50…80	0	–15	–12	0	300	300
80..120	0	–20	–15	0	400	400
120…180	0	–25	–18	0	500	500
180…250	0	–30	–22	0	600	600
250…315	0	–35	–25	0	700	700
315…400	0	–40	–30	0	800	800

Таблица 11

Точность размеров формы и взаимного расположения поверхностей.

Подшипники роликовые конические, кольца наружные,

классы точности 0 и 6 ГОСТ 520-71

Интервалы номинальных диаметров d, мм	Допускаемые отклонения, мкм
	Среднее значение наружного диаметра с учетом отклонений формы dср			Радиальное биение дорожки качения
	0 и 6	0	6	0	6
	верхнее	нижнее	нижнее
Св. 18 до 30	0	–9	–8	18	9
30..50	0	–11	–9	20	10
50…80	0	–13	–11	25	13
80..120	0	–15	–13	35	18
120…150	0	–18	–15	40	20
150…180	0	–25	–18	45	23
180…250	0	–30	–20	50	25
250…315	0	–35	–25	60	30
315…400	0	–40	–28	70	35

Таблица 12

Точность размеров и формы поверхностей. Подшипники шариковые упорные, кольца тугие и свободные, классы точности 0 и 6 ГОСТ 520-71

Интервалы номинальных диаметров D, D2, мм	Допускаемые отклонения, мкм
	внутреннего диаметра тугого кольца D, D2		наружного диаметра свободного кольца d		осевого биения дорожки качения
	0 и 6		0 и 6			0	6
	верхнее	нижнее	верхнее	нижнее
До 18	0	–8	0	–30		10	5
18…30	0	–10	0	–30		10	5
30..50	0	–12	0	–36		10	6
50…80	0	–15	0	–45		10	7
80..120	0	–20	0	–60		15	8
120…180	0	–25	0	–75		15	9
180…250	0	–30	0	–90		20	10
250…315	0	–35	0	–105		25	13
315…400	0	–40	0	–120		30	15

Принимают класс точности 0 и среднюю серию, по которой в зависимости от диаметров d = 25 мм, D = 52 мм определяют ширину кольца B = 17 мм и r = 1,1 мм.

4.7.1. Для циркуляционно-нагруженного кольца подшипника посадку выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности:

P_R= ,Н/мм, (4.7.1)

где – приведенная радиальная реакция опоры на подшипник, Н (реакцию опоры рассчитать по известному значению Т; если задано только F_a взять на чертеже узла);

b – рабочая ширина посадочной поверхности кольца подшипника за вычетом фасок b=B – 2r, мм;

– динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации =1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации =1,8);

k₁ – коэффициент (табл. 13), учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале k₁ = 1);

k₂ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в двухрядных подшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии на опоре, осевой нагрузки А. При этом k₂ может иметь значения от 1,2 до 2. В обычных однорядных подшипниках k₂=1.

В табл. 13 d и D – соответственно диаметры отверстия и наружной поверхности подшипника; D_отв – диаметр отверстия полого вала; D_корп – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.

Радиальная реакция опоры = 5350 Н. По условиям задачи нагрузка с умеренными толчками и вибрацией (формула (4.7.1))

Р_R= · 1,0 · 1,0 ·1,0 = 361,5 Н/мм.

По величине Р_R и диаметру d кольца (табл. 14, 15) находят рекомендуемые посадки.

Найденным значениям Р_R и d соответствует посадка k (см. табл. 14).

Номер квалитета зависит от класса точности подшипника.

При посадке на вал, если подшипник 0 или 6 класса, то отклонение вала IТ6, если 4 или 5 – IТ5, если 2 – IT4.

При посадке в корпус, если подшипник 0 или 6 класса, то отклонение корпуса IТ7, если класс 4 или 5 – IT6, если класс 2 – IТ5.

Для данного примера поле допуска вала в соединении будет соответствовать посадке k6.

4.7.2. Для местного нагружения кольца посадку выбирают по табл. 15, а номер квалитета в зависимости от принятого класса подшипника. В данном примере посадка Н, для "0" класса – IT7, поле допуска отверстия в соединении подшипника с корпусом будет соответствовать посадке Н7.

Таблица 13

Значения коэффициента k₁

или		Величина k1 при посадке кольца
		на вал			в корпус
свыше	до	≤ 1,5	1,5 < ≤ 2	> 2	для подшипников всех размеров
– 0,4 0,7 0,8	0,4 0,7 0,8 –	1,0 1,2 1,5 2,0	1,0 1,4 1,7 2,3	1,0 1,6 2,0 3,0	1,0 1,1 1,4 1,8

4.7.3. Для построения схемы расположения полей допусков, находят посадку наружного и внутреннего колец подшипника по ГОСТ 520-71 (табл. 8–12). Отклонения вала и отверстия корпуса находим по приложениям 2, 3. Найденные отклонения наносят на схему (рис. 15).

4.7.4. В графической части работы выполнить на формате А4 (297210) схему расположения полей допусков отверстия корпуса, вала, наружного и внутреннего колец подшипника. Определить по схеме предельные значения зазоров и натягов при сборке подшипника с корпусом и валом.

Таблица 14

Рекомендуемые посадки для циркуляционно нагруженных колец подшипников

Диаметр, мм		Значения РR, Н/мм
Отверстия внутреннего кольца подшипника		Посадки для вала
свыше	до	js	k	m	n
18	80	до 300	300…1350	1350…1600	1600…3000
80	180	до 600	600…2000	2000…2500	2500…4000
180	360	до 700	700…3000	3000…3500	3500…6000
360	630	до 900	900…3400	3400…4500	4500…8000
наружной поверхности наружного кольца подшипника		Основные посадки корпуса
свыше	до	K	M	N	P
50	180	до 800	800...100	1000...1300	1300...2500
180	360	до 1000	1000...1500	1500...2000	200...3300
360	630	до 1200	1200...2000	2000...2600	2600...4000
630	1600	до 1600	1600...2500	2500...3500	3500...5500

Таблица 15

Основные посадки при местном нагружении колец

Размеры посадочных диаметров, мм		Посадки			Типы подшипников
		вала (оси)	корпуса
			неразъемного	разъемного
свыше	до
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией
–	80	h	H, G	H	Все типы, кроме штампованных игольчатых
80 260	260 500	g, f
500	1600	f
Размеры посадочных диаметров, мм		Посадки			Типы подшипников
		вала (оси)	корпуса
			неразъемного	разъемного
свыше	до
Нагрузка с ударами и вибрацией
–	80	h	J, H	J	Все типы, кроме штампованных игольчатых и роликовых конических двухрядных
80 260 500	260 500 1600	f
–	120	h	H	J	Роликовые конические двухрядные

Расположения полей допусков колец подшипника, корпуса вала приведены на рис. 14, 15.

Рис. 14. Схема расположения полей допусков для подшипника

по наружному кольцу с корпусом и по внутреннему кольцу с валом

Рис. 15. Схема расположения полей допусков

колец подшипника, вала и корпуса