Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сокращённый вариант К.Р с разм. цеп..doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
26.08.2019
Размер:
4.53 Mб
Скачать

3 Расчет и выбор стандартных посадок подшипников качения

Цель задания

Рассчитать и выбрать посадки колец подшипников с валом и корпусом, назначить отклонения формы и шероховатость посадочных поверхностей.

Общие сведения

Подшипник качения является самой распространённой стандартизированной сборочной единицей. Он представляет собой сложный узел, состоящий из наружного и внутреннего колец, сепаратора и тел качения. Телами качения являются шарики, ролики или иглы в игольчатых подшипниках. Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям, что обеспечивает возможность их беспригоночной замены при износе. Кольца подшипников и тела качения обладают неполной внутренней взаимозаменяемостью, так как их собирают методом селективной сборки.

Установлены следующие пять классов точности подшипников качения: 0;6;5;4;2. В механизмах, когда требования к точности вращения специально не оговорены, применяют подшипники классов точности 0 и 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяют при большой частоте вращения и повышенных требованиях к точности вращения (например, опоры шпинделей точных станков). Подшипники класса точности 2 используют в специальных случаях (точные приборы, высокоскоростные подшипниковые узлы).

Подшипники имеют условные обозначения, состоящие из цифр и букв.

Две первые цифры, считая справа, обозначают для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм внутренний диаметр, деленный на 5. Третья цифра справа обозначает серию подшипников: 1– особая легкая серия; 2 – легкая; 3 – средняя; 4 – тяжелая; 5 – легкая широкая; 6 – средняя широкая.

Четвертая справа цифра обозначает тип подшипника: 0 – радиальный шариковый однорядный (в обозначении не указывается); 1 – радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 – радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 – роликовый с длинными цилиндрическими роликами или иглами; 5 – роликовый с витыми роликами; 6 – радиально–упорный шариковый; 7 – роликовый конический; 8 – упорный шариковый; 9 – упорный роликовый.

Цифры 6; 5; 4 и 2, стоящие через тире перед условным обозначением подшипника, обозначают его класс точности. Класс 0 не указывается.

Кольца подшипников приняты за основные детали. Наружное кольцо диаметром D, принято за основной вал, а внутренне кольцо диаметром d – за основное отверстие. Следовательно, посадки наружного кольца с корпусом осуществляются в системе вала, а посадки внутреннего кольца с валом – в системе отверстия. При этом поле допуска внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, а не в «плюс», как у обычного основного отверстия.

Порядок выполнения задания

    1. Изучение областей применения, видов и обозначений подшипников качения [1,4].

    2. Выбор для указанного в задании соединения, исходя из условий работы, вида, номера, номинальных размеров и отклонений подшипника по таблицам 3.1 и 3.2 или в [4].

В задании внутренние кольца подшипников 6 и 13 соединяются с валом 8, номинальный диаметр соединения d = 35мм, класс точности – 6-й, режим работы – 1 – легкий, перегрузки до 150%, умеренные толчки и вибрации.

Таблица 3.1– Основные размеры подшипников шариковых радиальных

Легкая серия 2

Средняя серия 3

№ подшип-ника

d

мм

D,

мм

B,

мм

r,

мм

№ подшип-ника

d

мм

D,

мм

B,

мм

r,

мм

202

15

35

11

1,0

302

15

42

13

1,5

203

17

40

12

1,0

303

17

47

14

1,5

204

20

47

14

1,5

304

20

52

15

2,0

205

25

52

15

1,5

305

25

62

17

2,0

206

30

62

16

1,5

306

30

72

19

2,0

207

35

72

17

2,0

307

35

80

21

2,5

208

40

80

18

2,0

308

40

90

23

2,5

209

45

85

19

2,0

309

45

100

25

2,5

210

50

90

20

2,0

310

50

110

27

3,0

211

55

100

21

2,5

311

55

120

29

3,0

212

60

110

22

2,5

312

60

130

31

3,5

213

65

120

23

2,5

313

65

140

33

3,5

214

70

125

24

2,5

314

70

150

35

3,5

215

75

130

25

2,5

315

75

160

37

3,5

В связи с отсутствием осевой составляющей нагрузки выбирается однорядный радиальный подшипник. С целью обеспечения повышенной долговечности подшипниковых узлов в коробке скоростей станка по таблице 3.1 выбирается подшипник средней серии с диаметром внутреннего кольца d = 35мм, №307 (диаметром наружного кольца D = 80мм, ширина колец B = 21мм, радиус фаски r = 2,5мм). Предельные отклонения выбираем по таблице 3.2:

d = 35-0,01; D =80-0,011; B=21-0,12.

3 Определение вида нагружения колец подшипников по ГОСТ 3325-85 в зависимости от того, вращается или не вращается данное кольцо относительно действующей на него радиальной нагрузки.

В данном случае радиальная нагрузка постоянная по направлению, а вращается внутреннее кольцо. Следовательно, внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение.

Таблица 3.2 – Точность размеров радиальных подшипников роликовых и шариковых

Номинальные размеры, мм

Нижние предельные отклонения, мкм

Ширина колец

B

диаметров отверстия внутреннего кольца

d

наружного диаметра наружного кольца

D

свыше

до

классы точности

0

6

0

6

0 и 6

10

18

-8

-7

-8

-7

-120

18

30

-10

-8

-9

-8

-120

30

50

-12

-10

-11

-9

-120

50

80

-15

-12

-13

-11

-150

80

120

-20

-15

-15

-13

-200

120

150

-25

-18

-18

-15

-250

150

180

-25

-18

-25

-18

-250

180

250

-30

-22

-30

-20

-300

Примечания: 1. Верхние отклонения d , D и B равны нулю. 2. Отклонения ширины колец выбираются в зависимости от диаметра d.

4 Расчёт величины интенсивности радиальной нагрузки для выбора посадки внутреннего циркуляционно нагруженного кольца [1]:

где R – радиальная нагрузка, кН; b – рабочая ширина посадочной поверхности кольца, мм; К1 – динамический коэффициент, зависящий от режима работы подшипника; К2 коэффициент, учитывающий степень ослабления натяга при сопряжении кольца подшипника с полым валом или тонкостенным корпусом (таблица 3.3); К3 – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки в двухрядных или сдвоенных подшипниках (таблица 3.4) при наличии осевой силы А.

Таблица 3.3 – Значение коэффициента К2

или

Для вала

Для корпуса для всех подшипников

свыше

до

≤1,5

=1,5…2

>2…3

-

0,4

1

1

1

1

0,4

0,7

1,2

1,4

1,6

1,1

0,7

0,8

1,5

1,7

2

1,4

0,8

-

2

2,3

3

1,8

Примечания: d и D – соответственно диаметры отверстия и наружной поверхности подшипника; dотв – диаметр отверстия полого вала; Dкорп – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.

Рабочая ширина посадочной поверхности кольца составит

b = B – 2r,

где B – ширина кольца; r – радиус фаски; b = (21 – 2·2,5) · 10-3 = 16·10-3 м; К1 = 1, для легкого режима работы; К2 =1, так как вал сплошной; К3 =1, для однорядных подшипников. Интенсивность радиальной нагрузки для внутреннего кольца будет равной

Таблица 3.4 – Значение коэффициента К3

ctg β

К3

свыше

до

-

0,2

1

0,2

0,4

1,2

0,4

0,8

1,4

0,8

1

1,6

1

-

2

Примечание: β – угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца, зависящий от конструкции подшипника

5 Выбор посадок колец подшипника по таблицам 3.5…3,8.

По таблице 3.5 выбирается поле допуска вала jS6. В случае циркуляционного нагружения наружного кольца подшипника поле допусков в корпусе назначается по таблице 3.6. Квалитет точности вала определяется в зависимости от класса точности подшипника по таблице 3.7.

Таблица 3.5 – Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочные поверхности вала

Диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника d ,мм

Допускаемые значения PR , кН/м,

для полей допусков вала

свыше

до

jS5, jS6

k5, k6

m5, m6

n5, n6

18

80

До 300

300-1400

1400-1600

1600-3000

80

180

600

600-2000

2000-2500

2500-4000

180

360

700

600-3000

3000-3500

3500-6000

360

630

900

900-3500

3500-4500

4500-8000

Таблица 3.6 – Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочные поверхности корпуса

Диаметр наружного кольца подшипника D,мм

Допускаемые значения PR , кН/м,

для полей допусков вала

свыше

до

К6, К7

М6, М7

N6, N7

Р7

50

180

До 800

800-1000

1000-1300

1300-2500

180

360

1000

1000-1500

1500-2000

2000-3300

360

630

1200

1200-2000

2000-2600

2600-4000

630

1600

1600

1600-2500

2500-3500

3500-5500

Таблица 3.7 – Квалитет точности валов и корпусов

Класс точности подшипника

0,6

5,4

2

Квалитет точности вала

6

5

4

Квалитет точности отверстия в корпусе

7

6

5

Посадка наружного кольца, испытывающего местное нагружение, выбирается по таблице 3.8. Для легкого режима работы и посадочного диаметра – Ø 80 мм в неразъемном корпусе рекомендуется поле допуска отверстия Н7. Таким образом, имеем посадочные диаметры: вала – Ø 35 jS6 (±0,008) и отверстия Ø 80Н7 (+0,030).

Таблица 3.8 – Рекомендуемые посадки для колец при местном нагружении

Нагружение

Посадочные диаметры,

мм

Посадка

Типы подшипников

на вал

в корпус стальной или чугунный

неразъемный

разъем-ный

Спокойное или с умеренными толчками и вибрацией, нагрузка до 150%

до 80

h5, h6, g5

Н6, Н7

Н6,

Н7

Все, кроме штампован–

ных игольчатых

свыше 80 до 260

g6, jS6

G6, G7

свыше 260 до 500

f6

F7, F8

свыше 500 до 1600

jS6

С ударами и вибрацией; перегрузка до 300%

до 80

h5, h6

JS6, JS7

JS6,

JS7

Все, кроме штампован–

ных игольчатых и роликовых конических двухрядных

свыше 80 до 260

g5, g6

Н6, Н7

свыше 260 до 500

свыше 500 до 1600

6 Изображение в расчетно-пояснительной записке схемы расположения полей допусков посадочных поверхностей подшипников, вала и корпуса (рисунок 3.1). В соответствии с рекомендациями [3] допуск цилиндричности посадочных мест вала и отверстия не должен превышать для подшипников 0 и 6-го классов точности 1/4 допуска на диаметр посадочной поверхности, а для подшипников 5 и 4-го классов точности 1/8 допуска на диаметр.

Допуск на диаметр вала равен 0,016 мм, а на диаметр отверстия корпуса 0,030 мм. Соответственно допуски цилиндричности составят 0,004 мм для вала и 0,008 мм для отверстия. Шероховатость сопрягаемых поверхностей определятся по таблице 3.9.

Для выбранного подшипника 6-го класса точности посадочные места должны иметь шероховатость: для вала Ra = 0,8 мкм, для отверстия корпуса Ra = 0,8 мкм, для опорных торцов заплечиков вала и корпуса Ra = 1,6 мкм.

7 Нанесение на сборочном чертеже узла посадок подшипников качения, а на чертеже вала – посадочного размера, допусков цилиндричности и шероховатости.

Рисунок 3.1 – Схема расположения полей допусков посадочных поверхностей подшипников, вала и корпуса

Таблица 3.9 – Шероховатость посадочных мест валов и корпусов

Посадочные поверхности

Классы точности подшипников

Предельные значения параметра Ra , мкм, для номинальных размеров

до 80мм

свыше 80 до 500мм

валов

0

1,6

3,2

6 и 5

0,8

1,6

4

0,4

0,8

отверстий корпусов

0

1,6

3,2

6, 5 и 4

0,8

1,6

опорных торцов заплечиков вала и корпуса

0

3,2

3,2

6, 5 и 4

1,6

3,2

Вывод. Для заданных размеров и условий эксплуатации назначены посадки колец подшипников качения с корпусом и валом, приведены схемы расположения допусков, на сборочных рабочих чертежах обозначены посадки, а на деталировочном чертеже вала - отклонения формы и шероховатость посадочных поверхностей.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕТРИЧЕСКОЙ КРЕПЕЖНОЙ РЕЗЬБЫ

Цель задания

Выбрать размеры и класс точности резьбового соединения; назначить поля допусков и степени точности изготовления элементов наружной резьбы (болта) d, d2 , d1 и внутренней резьбы D, D2 , D1., рассчитать исполнительные размеры наружной и внутренней резьбы.

Общие сведения

Резьбовые соединения являются самыми распространёнными соединениями деталей и широко используются в конструкциях различных машин. Резьбовая поверхность образуется при винтовом перемещении плоского контура определенной формы по цилиндрической или конической поверхности. В результате такого перемещения получается цилиндрическая или коническая резьба. Резьба может быть получена как на наружных, так и на внутренних поверхностях.

Крепежная метрическая резьба относится к резьбам общего назначения и используется для создания неподвижных разъемных соединений, главное требование к которым – обеспечить прочность соединения и сохранить плотность стыка соединяемых деталей в процессе эксплуатации.

Порядок выполнения задания

1 Изучение назначения, параметров и классов точности метрической крепежной резьбы [ ГОСТ , ГОСТ ], характера сопряжения болта и гайки [1,2].

2 Выявление приведённого в задании резьбового соединения, его характеристика.

Для фиксации шлицевого вала в осевом направлении на левом его конце нарезана резьба, которая с гайкой 1 образует резьбовое соединение, в данном случае – М24. Основное требование, предъявляемое к резьбовому соединению, – это не допустить осевого смещения подшипника качения 6 в процессе эксплуатации.

3 Выбор степени точности, посадки и длины свинчивания резьбового соединения по таблицам 4.1 и 4.2.

Для нашего случая необходимо обеспечить достаточно точную осевую фиксацию деталей на валу. Поэтому выбирается средний класс точности резьбы – 6-я степень точности (таблица 4.1), характер сопряжения болта и гайки – H/g и нормальная длина свинчивания – 20 мм (таблица 4.2).

У резьбы М24 – шаг крупный (основной) и равен Р = 3 мм (таблица 4.3).

Таблица 4.1 – Поля допусков метрической резьбы

Классы точности

Поля допусков болтов

Поля допусков гаек

Отклонения

h

g

e

d

H

G

Точный

4h

4H 5H

Средний

6h

6g

6e

6d

5H 6H

6H

6G

Грубый

8h

8g

7H

7G

Примечание. Поля допусков, заключенные в рамки, рекомендуются для предпочтительного применения.

Таблица 4.2 – Длины свинчивания резьбы

Шаг

Номинальный диаметр резьбы, d

Длины свинчивания

S

N

L

0,7

свыше 2,8 до 5,6

до 2

свыше 2,0 до 6,0

свыше 6,0

0,8

свыше 2,8 до 5,6

до 2,5

свыше 2,5 до 7,5

свыше 7,5

1,0

свыше 5,6 до 11,2

до 3,0

свыше 3,0 до 9,0

свыше 9,0

1,25

свыше 5,6 до 11,2

до 4,0

свыше 4,0 до 12,0

свыше 12,0

1,5

свыше 5,6 до 11,2

до 5,0

свыше 5,0 до 15,0

свыше 15,0

свыше 11,2 до 22,4

до 5,6

свыше 5,6 до 16,0

свыше 16,0

свыше 22,4 до 45,0

до 6,3

свыше 6,3 до 19,0

свыше 19,0

2,0

свыше 11,2 до 22,4

до 8,0

свыше 8,0 до 24,0

свыше 24,0

свыше 22,4 до 45,0

до 8,5

свыше 8,5 до 25,0

свыше 25,0

2,5

свыше 11,2 до 22,4

до 10,0

свыше 10,0 до 30,0

свыше 30,0

3,0

свыше 22,4 до 45,0

до 12,0

свыше 12,0 до 36,0

свыше 36,0

3,5

свыше 22,4 до 45,0

до 15,0

свыше 15,0 до 45,0

свыше 45,0

4,0

свыше 22,4 до 45,0

до 18,0

свыше 18,0 до 53,0

свыше 53,0

4,5

свыше 22,4 до 45,0

до 21,0

свыше 21,0 до 63,0

свыше 63,0

5,0

свыше 45,0 до 90,0

до 24,0

свыше 24,0 до 71,0

свыше 71,0

Таблица 4.3 – Основные размеры метрической резьбы

Номинальный диаметр резьбы, d

Шаг Р, мм

Диаметры резьбы, мм

d=D

d2=D2

d 1= D 1

d 3

4

0,7

4,000

3,545

3,242

3,141

5

0,8

5,000

4,675

4,459

4,387

6

1,0

6,000

5,350

4,917

4,773

8

1,25

8,000

7,188

6,647

6,466

10

1,5

10,000

9,026

8,376

8,160

12

1,75

12,000

10,863

10,106

9,853

14

2,0

14,000

12,701

11,835

11,546

16

2,0

16,000

14,701

13,835

13,546

18

2,5

18,000

16,376

15,294

14,9333

20

2,5

20,000

18,376

17,294

16,933

1,5

20,000

19,026

18,376

18,160

22

2,5

22,000

20,376

19,294

18,933

24

3,0

24,000

22,051

20,752

20,319

1,5

24,000

22,701

22,376

22,160

26

1,5

26,000

25,026

24,376

24,160

28

2,0

28,000

26,701

25,835

25,545

30

3,5

30,000

27,727

26,211

25,706

1,5

30,000

29,026

28,376

28,160

32

2,0

32,000

30,701

29,835

29,546

36

4,0

36,000

33,402

31,670

31,093

38

1,5

38,000

37,026

36,376

36,160

42

4,5

42,000

39,077

37,129

36,479

48

5,0

48,000

44,752

42,587

41,866

55

4,0

55,000

52,402

50,670

50,093

4 Нахождение номинальных диаметров резьбы (таблица 4.3), предельных отклонений диаметров (таблицы 4.4, 4.5) и предельных размеров, которые сводятся в таблицу 4.6.

Таблица 4.4 – Предельные отклонения диаметра резьбы болтов

ШШаг Р, мм

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Предельные отклонения диаметра резьбы болтов полей допусков, мкм

6h

6g

8g

верхнее

нижнее

верхнее

нижнее

верхнее

нижнее

d,d 1,d 2

d

d 2

d,d 1,d 2

d

d 2

d,d 1,d 2

d

d2

0,7

св. 2,8 до 5,6

0

-140

-90

-22

-162

-112

-

-

-

0,8

св. 2,8 до 5,6

0

-150

-95

-24

-174

-119

-24

-260

-174

1,0

св. 5,6 до 11,2

0

-180

-112

-26

-206

-138

-26

-306

-206

1,25

св. 5,6 до 11,2

0

-212

-118

-28

-240

-146

-28

-363

-218

1,5

св. 5,6 до 11,2

0

-236

-132

-32

-268

-164

-32

-407

-244

св. 11,2 до 22,4

0

-236

-140

-32

-268

-172

-32

-407

-256

св. 22,4 до 45,0

0

-236

-150

-32

-268

-182

-32

-407

-268

1,75

св. 11,2 до 22,4

0

-265

-150

-34

-295

-184

-34

-459

-270

2,0

св. 11,2 до 22,4

0

-280

-160

-38

-318

-198

-38

-488

-288

св. 22,4 до 45,0

0

-280

-170

-38

-318

-208

-38

-488

-303

2,5

св. 11,2 до 22,4

0

-335

-170

-43

-377

-212

-42

-572

-307

3,0

св. 22,4 до 45,0

0

-375

-200

-48

-423

-248

-48

-648

-363

3,5

св. 22,4 до 45,0

0

-425

-212

-53

-478

-265

-53

-723

-388

4,0

св. 22,4 до 45,0

0

-475

-224

-60

-535

-284

-60

-810

-415

св. 45,0 до 90,0

0

-475

-236

-60

-535

-296

-60

-810

-435

4,5

св. 22,4 до 45,0

0

-500

-236

-63

-563

-299

-63

-863

-438

5,0

св. 45,0 до 90,0

0

-530

-250

-71

-601

-321

-75

-975

-500

Таблица 4.5 – Предельные отклонения диаметра резьбы гаек

Шаг Р, мм

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Предельные отклонения диаметра резьбы гаек полей допусков, мкм

6h

6g

7h

нижнее

верхнее

нижнее

верхнее

нижнее

верхнее

d,d1,d2

d2

d1

d,d1,d2

d2

d1

d,d1,d2

d2

d1

0,7

св. 2,8 до 5,6

0

+118

+180

+22

+140

+202

0

+150

+224

0,8

св. 2,8 до 5,6

0

+125

+200

+24

+149

+224

0

+160

+250

1,0

св. 5,6 до 11,2

0

+150

+236

+26

+176

+262

0

+190

+300

1,25

св. 5,6 до 11,2

0

+160

+265

+28

+188

+293

0

+200

+335

1,5

св. 5,6 до 11,2

0

+180

+300

+32

+212

+332

0

+224

+375

св. 11,2 до 22,4

0

+190

+300

+32

+222

+332

0

+236

+375

св. 22,4 до 45,0

0

+200

+300

+32

+232

+332

0

+250

+375

1,75

св. 11,2 до 22,4

0

+200

+335

+34

+234

+369

0

+250

+425

2,0

св. 11,2 до 22,4

0

+212

+375

+38

+250

+413

0

+265

+475

св. 22,4 до 45,0

0

+224

+375

+38

+262

+413

0

+280

+475

2,5

св. 11,2 до 22,4

0

+224

+450

+42

+266

+492

0

+280

+560

3,0

св. 22,4 до 45,0

0

+265

+500

+48

+313

+548

0

+335

+630

3,5

св. 22,4 до 45,0

0

+280

+560

+53

+333

+613

0

+355

+710

4,0

св. 22,4 до 45,0

0

+300

+600

+60

+360

+660

0

+375

+750

св. 45,0 до 90,0

0

+315

+600

+60

+375

+660

0

+400

+750

4,5

св. 22,4 до 45,0

0

+315

+670

+63

+378

+733

0

+400

+850

5,0

св. 45,0 до 90,0

0

+335

+710

+71

+406

+781

0

+425

+900

Таблица 4.6 – Результаты расчетов параметров резьбы

Детали

Диаметр

D

Размеры, мм

Отклонения, мм

исполни-тельный

наиболь-ший

наимень-ший

верхнее

нижнее

Гайка

наружный D

24,000

-

24,000

не нормировано

0

средний

D2

22,051

22,316

22,051

+0,265

0

внутренний D1

20,752

21,252

20,752

+0,500

0

Болт

наружный d

24,000

23,952

23,577

-0,048

-0,423

средний

d2

22,051

22,003

21,803

-0,048

-0,248

внутренний d1

20,752

20,704

-

-0,048

не нормируется

5 Приводится стандартное обозначение резьбового соединения

.

6 На рисунке 4.1,а-в изображаются схемы расположения полей допусков нормируемых диаметров болта и гайки.

а

б

в

Рисунок 4.1 – Схемы расположения полей допусков резьбы: а – гайки с основным отклонением 6H; б –болта с основным отклонением 6g; в – гайки и болта с основным отклонением 6h/6g

Вывод. В соответствии с назначением выбраны точность и стандартная посадка резьбового соединения, которые обеспечивают регулирование осевого положения деталей на валу. Определены предельные отклонения параметров наружной и внутренней резьбы, рассчитаны исполнительные размеры диаметров резьбы.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.