Задача 3. Расчет и выбор посадок подшипников качения

Методические указания

При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А. В соответствии с заданным вариантом требуется выполнить следующие работы.

1. Установить номинальные значения параметров подшипника, принять один из видов нагружения для каждого кольца, выбрать посадки наружного и внутреннего колец.

2. Пользуясь справочниками, найти предельные отклонения вала и отверстия в корпусе и колец подшипника. Определить зазоры и натяги в соединениях.

3. Подобрать шероховатость посадочных поверхностей сопрягаемых деталей, установить допускаемые отклонения геометрической формы посадочных поверхностей и биения заплечиков [6,7].

4. Выбрать экономические способы окончательной обработки и контроля деталей.

5. Привести в пояснительной записке схемы расположения полей допусков выбранных посадок, начертить эскизы сопряжений подшипника с неосновными деталями, отдельно вала и отверстия со всеми необходимыми обозначениями.

Номинальные размеры параметров подшипника определяют, пользуясь справочником [7] или приложением Б. Посадки  подшипников  качения  на  вал  и в корпус выбираются в зависимости от вида нагружения колец по справочнику [7],  по ГОСТ 3325-85 [11].

В зависимости от выбранной посадки устанавливаются предельные отклонения сопрягаемых деталей (вал - внутреннее кольцо; корпус – наружное

кольцо). Отклонения на диаметры колец подшипника выбирают по специальным таблицам, приведённым в разделе "Подшипники качения" справочника [7];  на неосновные (присоединительные) детали - по справочнику [6, 10].

  Шероховатость поверхностей, допускаемые отклонения от правильной геометрической формы посадочных поверхностей и допускаемые отклонения биения заплечиков вала и отверстия в корпусе под подшипники определяются по справочнику [6, 7, 18].

Выбор экономических способов окончательной обработки и измерительных средств  для вала и корпуса производится аналогично гладким цилиндрическим деталям (задача 1).

Схема расположения полей допусков деталей соединения (наружное кольцо подшипника - корпус и внутреннее кольцо - вал) изображается так же, как и для гладких цилиндрических деталей соединения (см. задачу 1). Рекомендуется обратить внимание на расположение предельных отклонений внутреннего кольца подшипника качения относительно номинального размера.

На сборочных чертежах посадки подшипников качения обозначают следующим образом: Ø 70   или Ø 150 ,

где - m 6 и H 7  - поля допусков неосновных деталей (вала и отверстия корпуса) по 6 и 7 квалитетам; L 0 - поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца подшипника по 0 классу точности; l 0 - поле допуска наружного диаметра наружного кольца подшипника по 0 классу точности.

Пример. Подобрать посадки на кольца подшипника № 410 нулевого класса точности с деталями редуктора. Нагрузка  на подшипник   Р = 12000 Н.

 Решение. По справочнику [7] или приложению Б находим:

d = 50 мм (50·10^-3 м) - номинальный размер диаметра внутреннего кольца подшипника;

D = 130 мм (130·10^-3 м) – номинальный диаметр наружного кольца;

      B = 31 мм (31·10^-3 м) - ширина кольца;

     r = 2мм (2·10^-3 м) – радиус закругления.

К – коэффициент серии нагружения; (для легкой серии нагружения          К = 2,8; для средней К = 2,3; для тяжелой К = 2,0).

По условиям работы заданного узла принимаем циркуляционный вид нагружения для внутреннего кольца подшипника, так как вращается вал и усилие передается последовательно всей дорожке качения внутреннего кольца подшипника. Для наружного кольца принимаем местный вид нагружения. Это кольцо допускает некоторое перемещение при толчках и ударах.

Посадка внутреннего кольца на вал выбирается исходя из условий работы заданного узла по величине наименьшего расчетного натяга.

 

Значение наименьшего расчетного натяга определяется по формуле:

(натяг округляется в сторону увеличения полученного значения натяга).

Так как присоединительная деталь (вал) изготавливается по 6 квалитету (для подшипников качения "0" и "6" класса точности) в системе отверстия и он соединяется с отверстием внутреннего кольца подшипника неподвижно, то пользуясь ГОСТ 25347-82* [10], находим его поле допуска (k, m, n или p), у которого  нижнее  отклонение  должно  быть  равно  или  больше   N _{min . p .}, т.е.   ei ≥ N _{min . p .}    Для рассматриваемо­го примера это условие будет выдержано, если примем поле допуска m 6, у которого е s = +33 мкм и е i = +17 мкм.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал обозначается .

Проверяем внутреннее кольцо подшипника качения на прочность. Вычисляем значение допустимого натяга:

 

 ≈ 228 мкм,

 

где [σ _p ] = 400 МПа - допустимое напряжение на растяжение подшипниковой стали; d = 50∙10^-3 м - внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника.

Если натяг (N _{д on}) будет не равен целому числу мкм, то его округляют в сторону уменьшения полученного значения натяга.

Подшипник имеет значительный запас прочности, т.к.   N _доп = 228 мкм > N_{max . т.} = 45мкм.

Для соединения наружная поверхность наружного кольца подшипника - отверстие в корпусе принимаем предпочтительную посадку .

Схемы расположение полей допусков деталей соединений  представлены на рис.3.1.

Рис. 3.1 Схемы расположения полей допусков присоединительных

          деталей с кольцами подшипника качения

Шероховатость посадочной поверхности вала принимаем   R_a = 1,25 мкм, а отверстия в корпусе - R_a = 2,5 мкм [6]. Для достижения выбранной шероховатости и квалитета посадочных поверхностей целесообразно применять закалённый вал, обработанный круглым чистовым шлифованием, а отверстие в корпусе - тонким растачиванием.

Допускаемая овальность и конусность посадочных поверхностей не должна быть более: для вала - 0,010 мм и для отвер­стия - 0,020 мм [6,7]. Допускаемое отклонение биения заплечиков не должно быть более: для вала - 0,025 мм и для отверстия - 0,050 мм.

Эскизы посадочных поверхностей и примеры обозначения посадки и предельных размеров деталей приведены на рис. 3.2.

 

 

Рис. 3.2 Эскизы соединения подшипника качения с валом и

          корпусом и отдельно присоединительных деталей

 

Необходимо определить предельные отклонения, размеры посадочных поверхностей, допуски деталей, зазоры, натяги, допуск посадки аналогично решению, приведенному в задаче 1.