2. Допуски и посадки подшипников качения

2.1. Классы точности и поля допусков подшипников.

Подшипник качения представляет собой сложный узел (рис. 2.1), состоящий из внутреннего 1 и наружного 3 колец, тел качения 2, которыми являются шарики, ролики или иглы. Посадочные размеры, по которым подшипник качения соединяется с валом и корпусом, следующие: внутренний диаметр d внутреннего кольца и наружный диаметр D наружного кольца.

П одшипники качения являются стандартными изделиями, которые изготавливают на специализированных подшипниковых заводах. Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям колец и ограниченной внутренней взаимозаменяемостью между телами качения и дорожками качения колец.

В зависимости от изготовления и сборки установлено пять классов точности подшипников качения (в порядке увеличения точности): 0; 6; 5; 4; 2.

Класс точности проставляется перед обозначением подшипника, т.е. его номером (класс «0» не указывается), например: 5-208 или 208.

В общем машиностроении в основном используются подшипники 0 и 6 классов точности. В подшипниках качения оба кольца принимают в качестве основных деталей системы допусков, т.е. соединение «внутреннее кольцо – вал» выполняется в системе основного отверстия; соединение «наружное кольцо – корпус» выполняется в системе основного вала.

Предельные отклонения для подшипников качения назначают на средние диаметры посадочных поверхностей, которые обозначают: D_m, d_m.

Основное отклонение для среднего диаметра отверстия подшипника обозначают L. Основное отклонение для среднего наружного диаметра подшипника обозначают l.

Поля допусков (lD_m и Ld_m) посадочных размеров подшипника (рис. 2.2) расположены одинаково в «минус» от их номинальных средних диаметров (D_m и d_m), т.е. верхнее отклонение равно нулю.

Поле допуска на наружный диаметр кольца подшипника (lD_m) располагается аналогично полю допуска основного вала h и обозначается: l0, l6, l5, l4, l2 (в зависимости от класса точности).

Поле допуска на внутренний диаметр (Ld_m) располагается не в «плюс» (как для основного отверстия H), а в «минус» от нулевой линии и обозначается: L0, L6, L5, L4, L2. Такое перевернутое расположение поля допуска позволяет получать с небольшим гарантированным натягом соединения подшипника с вращающимся валом, не прибегая к специальным посадкам, а используя для валов стандартные поля допусков переходных посадок (j_s, k, m, n) 4 – 6 квалитетов.

Предельные отклонения диаметров даны отдельно для наружных и внутренних колец для средних диаметров (d_m или D_m), а также для номинальных диаметров (d или D).

Посадки с большими натягами не применяют из-за тонкостенной конструкции колец подшипников.

2.2. Виды нагружения колец подшипника. Выбор посадок.

При назначении посадок колец подшипника на вал и в отверстие корпуса следует учитывать условия работы механизма: какая деталь вращается (вал или корпус), число оборотов вращающейся детали, характер нагрузки (величину, направление и характер действующих на подшипник нагрузок), режим работы (легкий, средний, тяжелый), а также класс точности, тип и размеры подшипника, условия его установки и эксплуатации, требования к точности вращения и т.п.

С вращающейся деталью кольцо подшипника должно соединяться по посадке с натягом (для исключения обкатки и проскальзывания), а с неподвижной деталью – по посадке с небольшим зазором (для обеспечения регулировки подшипника и компенсации температурных расширений валов или корпусов).

В зависимости от условий работы различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное (рис. 2.3).

При местном нагружении (рис. 2.3, а) кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку (F_r) одним ограниченным участком дорожки качения и передает ее соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса (кольцо неподвижно).

При циркуляционном нагружении (рис. 2.3, б) кольцо воспринимает действующую на подшипник результирующую радиальную нагрузку (F_r) последовательно всей поверхностью дорожки качения и передает ее последовательно всей посадочной поверхности вала или корпуса (кольцо вращается).

При колебательном нагружении (рис. 2.3, в) неподвижное кольцо воспринимает ограниченным участком дорожки качения равнодействующую (F_r+с) двух радиальных нагрузок: постоянной по направлению (F_r) и вращающейся (F_с), причем F_r >F_c. Равнодействующая F_r+c совершает колебательное движение.

В зависимости от вида нагружения колец шариковых и роликовых подшипников в табл. 2.1 приведены рекомендуемые поля допусков посадочных мест валов и отверстий корпусов.

Таблица 2.1 Поля допусков посадочных мест валов и отверстий корпусов

Вид нагружения колец	Класс точности подшипника	Поля допусков
		вала	отверстия корпуса
Местное	0, 6 5, 4	f6, g6, h6, js6, h5, js5	G7,H7,H8,H9,Js7 M6, Js6
Циркуляционное	0, 6 5, 4	js6, k6, m6, n6, js5, k5, m5, n5	K7,M7,N7,P7 K6, M6, N6
Колебательное	0, 6 5, 4	js6 js5	Js7 Js6

Примеры обозначения посадок подшипников качения на чертежах:

• подшипник класса точности 0 на вал с номинальным диаметром d = 50 мм, с симметричным расположением поля допуска вала j_s6:

50L0/ j_s6 (или 50 L0 – j_s6, или 50 );

• подшипник класса точности 0 в отверстие корпуса с номинальным диаметром 90 мм, с полем допуска H7:

90H7/ l0 (или 90H7 – l0, или 90 ).

Чертежи деталей подшипникового соединения и сборочный чертеж представлены на рис. 2.4.