5.1 Загальна характеристика підшипників кочення

Підшипники кочення (rolling bearing) – стандартні складальні одиниці, які виготовляють на спеціальних підшипникових заводах і постачаються підприємствам як готові вироби.

Підшипники кочення класифікуються за такими ознаками: за формою тіл кочення – кулькові, роликові (циліндричними, конічними, голчастими та інші); за напрямком зусилля – радіальні, радіально-упорні, упорні; за кількістю рядів обертання – одно-, двох- і багаторядні.

Розміри підшипників кочення стандартизовані – ГОСТ 3478-79. Терміни і визначення підшипників кочення і їх елементів регламентує ГОСТ 24955-81. Габаритні розміри радіальних однорядних підшипників кочення і їх вантажопідйомність визначають за ГОСТ 8338-75.

Залежно від кількісного значення показників точності для підшипників кочення встановлено класи точності (ДСТУ 3012-95). Основних класів точності п’ять – 0, 6, 5, 4, 2.

В тракторах, автомобілях і сільськогосподарських машинах найбільш поширеними є підшипники нульового класу точності.

Посадки кілець підшипників на вал і в корпус призначають в залежності від типорозміру підшипника, умов його роботи, величини, напряму і характеру навантаження, що діє на підшипник, а також виду навантаження кілець підшипника.

При виборі посадок підшипників кочення розрізняють три основних різновиди навантаження кілець: місцеве, циркуляційне і коливальне.

Місцеве навантаження мають кільця підшипників , які в процесі роботи не обертаються, наприклад, зовнішні кільця підшипників, які є опорами валів коробок передач тракторів і автомобілів, редукторів, внутрішні кільця підшипників коліс тракторів і автомобілів. Прикладом коливального навантаження є навантаження кілець підшипників колінчастих валів пускових двигунів тракторів.

5.2 Допуски і посадки підшипників кочення

Система допусків і посадок, прийнята для підшипників кочення, забезпечує взаємозамінність підшипників кочення за їх монтажними (приєднувальними) розмірами D і d, а також передбачає необхідну різноманітність посадок.

Для забезпечення необхідних посадок підшипників кочення для валів і корпусів передбачено такі поля допусків: f, g, h, js,k, m, n, p, z, E,G, Js, K, M, N, P.

Допуски і відхилення розмірів та форми поверхонь валів та корпусу регламентовані ГОСТ 25256-82, ГОСТ 25347-82. Граничні відхилення зовнішнього і внутрішнього кілець підшипників регламентовані ГОСТ 520-89.

5.3 Алгоритм розрахунку та вибору посадок підшипників кочення

В цій частині роботи необхідно призначити поля допусків, граничні відхилення, допуски циліндричності і шорсткість посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі для посадки підшипника кочення заданого класу точності.

Для цього проводиться аналіз роботи підшипника. Наприклад: обертається вал, корпус нерухомий, вал суцільний, корпус масивний нероз’ємний, навантаження радіальне, спокійне, з помірними поштовхами і вібрацією, можливе перевантаження підшипника до 150%.

Необхідно побудувати схему розташування полів допусків монтажних поверхонь кілець підшипника і посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі.

Знаючи умовне позначення та клас точності підшипника, значення радіального навантаження на підшипник, розрахунок та вибір посадок ведуть в такій послідовності:

5.3.1 Визначають габаритні розміри підшипника за ГОСТ 8338-75.

5.3.2 Встановлюють різновид навантаження на підшипник

В залежності від умов роботи підшипника визначають тип навантаження. У випадку, коли обертається вал, а корпус нерухомий внутрішнє кільце підшипника буде мати циркуляційне навантаження, а зовнішнє – місцеве.

5.3.3 Визначають інтенсивність навантаження посадочної поверхні вала під внутрішнє циркуляційно навантажене кільце підшипника за формулою:

, (5.1)

де R – розрахункова радіальна реакція опори, Н;

b – робоча ширина посадочного місця, мм, b=B-2r;

B – робоча ширина підшипника, мм;

r – радіус заокруглення або ширина фаски кільця підшипника, мм.

К_n – динамічний коефіцієнт посадки, який залежить від характеру навантаження: К_n =1 – при перенавантажені до 150%, помірних поштовхах та вібрації; К_n =1,8 - при перенавантажені до 300%, вільних поштовхах та вібрації;

F – коефіцієнт, що враховує ступінь послаблення посадового натягу у порожнистому валу або тонкостінному корпусі, приймається за [2] або за таблицею Ж11 (додаток Ж);

F_А – коефіцієнт нерівномірності розподілу радіального навантаження R між рядами роликів в дворядкових конічних роликопідшипниках або між здвоєними шарикопідшипниками при наявності осьового навантаження А на опору, приймається за [2] або за таблицею Ж12 (додаток Ж);

Значення B та r вибираються з ГОСТ 8338-75 або з таблиці Ж14 (додаток Ж).

5.3.4 Призначають поле допуску на діаметр посадочної поверхні вала.

Маючи діаметр вала, інтенсивність навантаження визначену за формулою (5.1) та клас точності підшипника призначають поле допуску на діаметр посадочної поверхні вала, яка знаходиться під дією циркуляційного навантаження [2], (додаток Ж, таблиця Ж13).

5.3.5 Призначають поле допуску діаметру посадочної поверхні отвору в корпусі.

Призначають поле допуску діаметру посадочної поверхні отвору в корпусі під зовнішнє місцево навантажене кільце підшипника [2], (додаток Ж, таблиця Ж13).

5.3.6 Визначають граничні відхилення діаметра посадочної поверхні вала та отвору в корпусі за ГОСТ 25347-89.

5.3.7 Розраховують граничні зазори та натяги посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі з внутрішнім та зовнішнім кільцями підшипника.

5.3.8 Визначають допуски форми (допуск циліндричності) посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі

Допуск форми визначається за формулою

Т_f = 0,5 Тd (ТD). (5.2)

За ГОСТ 24643-81 приймають стандартні значення допусків циліндричності посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі.

5.3.9 Призначають шорсткість посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі та торців заплечників (таблиця 10.1).

5.3.10 Будують схему розташування полів допусків кілець підшипника для посадочних поверхонь валу і отвору в корпусі та складальне креслення підшипникового вузла і креслення фрагментів вала і корпуса.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик. Для розрахунку основних характеристик використовують ГОСТ 25347-89. Результати розрахунків заносимо в таблицю 3.6.

Розрахунок приводимо тільки для заданих даних, для інших типових з'єднань характеристики заносимо в таблицю.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик. (Додаток Д) Результати розрахунків заносимо в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2 – Основні характеристики посадок підшипників кочення

№	Умовне позна- чення	Клас точ- ності	Поле допуску		Поле допуску зовнішнього кільця		Поле допуску зовнішнього кільця		Граничні зазори, натяги
			вала	корпуса	верх.	нижн.	верх.	нижн.	max	min

Для інших типових з'єднань характеристики заносимо в таблицю.

4. Розрахунок та вибір підшипників кочення

Умова: дано номінальний діаметр вала на який потрібно підібрати підшипник кочення – d_Н = 60мм; клас точності 0, радіальне навантаження R = 14,8 кН. Потрібно розрахувати посадки для кілець підшипника з валом і корпусом та накреслити схеми допусків.

1 Вибираємо розміри підшипника в залежності від діаметра вала d_Н = 60мм [1]:

d = 60мм; D = 110мм; В = 22мм; r = 2,5мм. Умовне позначення 314.

2 Вибираємо поле допуску отвору корпусу в залежності від класу точності. Зовнішнє кільце підшипника знаходиться під дією місцевого навантаження. Такому виду навантаження відповідає поле допуску Is7 [1].

3 Для внутрішнього кільця підшипника спочатку потрібно розрахувати величину циркуляційного навантаження:

= (14800∙1.8 ∙1 ∙1) / 17= 1567 Н/мм, (6.1)

де b = B – 2  r = 22 – 2  2.5 = 17 (мм) – робоча ширина посадочного місця;

К_п= 1,8 – динамічний коефіцієнт посадки;

F = 1 – коефіцієнт враховує ступінь послаблення посадового натягу у порожнистому валу або корпусі [1];

F_А = 1 – коефіцієнт нерівномірності розподілу радіального навантаження R між рядами роликів в дворядкових конічних роликопідшипниках або між здвоєними шарикопідшипниками при наявності осьового навантаження [1].

Такій інтенсивності навантаження для внутрішнього кільця підшипника відповідає поле допуску is6 [1].

6.2.4 По СТ РЕВ 774-77 знаходимо відхилення середніх діаметрів кілець:

для зовнішнього кільця [1] D_m:

верхнє es = 0;

нижнє ei = -15 мкм;

для внутрішнього [1] d_m:

верхнє ES = 0;

нижнє EI = -15 мкм.

5 По СТ РЕВ 144-75 (ГОСТ 25347-82) знаходимо граничні відхилення:

для поля допуску Is7:

ES= +23 мкм;

EI= -23 мкм;

для поля допуску k6:

es= +13 мкм;

ei= -9 мкм.

6 Розраховуємо параметри кілець підшипника №312:

для зовнішнього кільця:  110

S_max= ES – ei = 23 – (-15) = 38 мкм;

N _min= es - EI =0 + 23 = 23 мкм;

для внутрішнього кільця:  60

S_max= ES – ei = 0 – (-9) = 9 мкм;

N_min= es - EI =13 + 15 = 28 мкм.

Побудова схеми розташування полів допусків посадок для внутрішнього та зовнішнього кілець підшипника (показана на рисунку Д14).

6 ПРИЗНАЧЕННЯ І РОЗРАХУНОК ПОСАДОК ДЛЯ КРІПИЛЬНИХ РІЗЬБОВИХ ЗЄДНАНЬ

Вихідні дані для розрахунку та вибору посадки в підшипниках ковзання приведені в таблиці 6.1, які містять наступні параметри:

– тип посадки різьбового з’єднання;

– крок різьби.

Таблиця 6.1 – Вихідні дані розрахунку посадки різьбових з’єднань

Ва- ріант	Посадка різьбового з’єднань	Ва- ріант	Крок	Ва- ріант	Посадка різьбового з’єднань	Ва- ріант	Крок
1	4H6H/4j	1	0,75	1	6H/5h4h	1	1,5
2	4H/3h4h	2	0,8	2	2H5C/2r	2	1,75
3	6G/6d	3	1,0	3	7G/7e6e	3	2,0
4	2H4C(3)/3n(3)	4	1,25	4	8H/9g8g	4	2,5
5	3H6H/2m	5	1,5	5	2H5D/2r	5	1,5
6	7G/7h6h	6	1,75	6	7H/8h	6	1,25
7	2H5D(2)/3p(2)	7	2,0	7	5H/5h6h	7	1,0
8	7H/7h6h7	8	2,5	8	2H4C(3)/3n(3)	8	1,75
9	G/7g6g	9	1,5	9	2H5C/2r	9	1,5
10	5H/5g6g	10	1,25	10	7H/8h	10	1,0
11	2H5C/3p	11	1,0	11	4H5H/4h	11	0,75
12	7G/8g	12	1,75	12	5H6H/4jh	12	1,0
13	2H4D(3)/3n(3)	13	1,5	13	7H/8g	13	1,5
14	7H/7e6e	14	1,0	14	6G/6h	14	1,25
15	5H6H/4j	15	0,75	15	7H/7g6g	15	1,0
16	2H5C/2r	16	1,0	16	5H6H/4j	16	1,75
17	4H5H/4h	17	1,5	17	2H4D(3)/3n(3)	17	2,0
18	5H6H/4jh	18	1,25	18	5H/5g6g	18	0,8
19	7H/8g	19	1,0	19	2H5D/2r	19	1,5
20	4H6H/4j	20	1,75	20	6G/6d	20	1,75
21	6G/6h	21	2,0	21	2H5D(2)/3p(2)	21	2,0
22	2H5D/2r	22	0,8	22	2H5C/3p	22	1,25
23	7G/7h6h	23	1,5	23	7H/8g	23	1,0
24	2H5C/2r	24	1,75	24	5H6H/4jh	24	1,5
25	2H4C(3)/3n(3)	25	2,0	25	6H/5h4h	25	1,25
26	4H5H/4h	26	1,25	26	2H5C/2r	26	0,8
27	5H6H/4jh	27	1,0	27	5H/5h6h	27	0,75
28	7H/7e6e	28	1,5	28	2H4C(3)/3n(3)	28	0,8
29	5H6H/4j	29	1,25	29	6G/6e	29	1,0
30	6G/6f	30	0,8	30	3H6H/2m	30	1,25