Допуски и посадки подшипников качения

Общие понятия

Подшипники качения являются наиболее распространенными изделиями массового производства.

Точность подшипников регламентирована стандартами ГОСТ 520-89 и ГОСТ 3325-85. Установлены следующие классы точности:

0; 6; 5; 4; 2

точность возрастает

Точность подшипников качения влияет на допуски по наружному и внутреннему кольцам, предельные отклонения монтажной высоты, радиальное биение дорожки качения и биение наружной цилиндрической поверхности относительно базового торца.

Класс точности записывают перед условным обозначением подшипника, например:

5 – 205 ГОСТ 8338-75;

6 – 7000114 ГОСТ 8338-75.

Поле допуска на изготовление колец образуется сочетанием букв L или l c цифровым индексом класса точности:

L 0; L 6; L 5; L 4; L 2 – поля допусков на изготовление внутреннего кольца;

l 0; l 6; l 5; l 4; l 2– поля допусков на изготовление наружного кольца.

Поля допусков посадочных мест – вала и корпуса – принимаются по ЕСДП СЭВ с учетом рекомендаций ГОСТ 3325-85.

Посадки по наружному кольцу выполнены в системе основного вала, т.е. диаметр наружного кольца принят за диаметр основного вала. В каждом классе точности подшипника предусмотрены наборы рекомендуемых по ГОСТ 3325-85 полей допусков корпуса.

Посадки по внутреннему кольцу выполнены в системе основного отверстия. Поле допуска внутреннего кольца расположено в минус от номинального размера. Это вызвано необходимостью получения посадок с гарантированным натягом, который не вызывает чрезмерных деформаций тонкостенных колец. При перевернутом расположении поля допуска отверстия внутреннего кольца требуемые посадки с натягом по внутреннему кольцу достигаются за счет использования стандартных полей допуска вала переходных посадок.

При выборе посадок подшипников качения рекомендуется учитывать следующее:

· тип и класс точности подшипника;

· значение, направление и характер силы, действующей на подшипник;

· жесткость вала и корпуса;

· влияние реальных температур на эксплутационные зазоры или натяги в соединениях: наружное кольцо – корпус, а внутреннее кольцо – вал;

· способ применения подшипника (с затяжкой или без затяжки);

· удобство монтажа и демонтажа соединения;

· вид нагружения беговых дорожек колец подшипника качения: местное, циркуляционное, колебательное [1], (ГОСТ 3325-85).

На сборочных чертежах посадка подшипника качения обозначается дробью, как и для гладких соединений, например: в корпус  и т.д., на вал  и т.д. Рекомендуемые посадки подшипников качения можно выбрать из таблиц ГОСТ 3325-85.

Качество и долговечность работы подшипников качения во многом зависит не только от точности размера в корпусе и на валу, но также от точности формы и расположения посадочных мест. Поэтому при оформлении чертежей посадочных мест подшипников качения необходимо регламентировать допуск размера, формы, расположения и параметры шероховатости обработанной поверхности (например, рис. Б2 прил. Б).

2.2 Пример выполнения задания на тему «Допуски и посадки

подшипников качения» [3, 9, 11, 12, 24, 25]

Выбор задания. Из табл. А11 прил. А выбираем исходные данные:

условное обозначение подшипника – 7000114 ГОСТ 8338-57;

интенсивность радиальной нагрузки P_R = 1200 Н/мм;

класс точности подшипника – 6;

виды нагружения колец подшипника:

внутреннего кольца – местное;

наружного кольца – циркуляционное;

режим работы: легкий или нормальный.

Порядок выполнения задания. По условному обозначению подшипника 7000114 определяем его основные размеры [12, c. 191; 9; 31] из табл. А13 прил. А:

D = 110 мм – наружный диаметр;

d = 70 мм – внутренний диаметр;

b = 13 мм – ширина кольца.

В зависимости от размера и класса точности находим предельные отклонения на изготовление колец подшипника [12, c. 60; 9, c. 159]:

для наружного кольца при D = 110 мм, es = 0; ei = –13 мкм;

для внутреннего кольца при d = 70 мм; ES = 0; EI = –12 мкм.

Строим схему расположения полей допуска для наружного и внутреннего колец подшипника (рис. 2.1).

Выбираем посадки подшипника качения в зависимости от вида нагружения. При местном нагружении колец выбираем посадку в табл. А14 прил. А в зависимости от режима работы и конкретного назначения узла подшипника. В нашем примере (при легком или нормальном режиме работы для роликов ленточных транспортеров) принимаем посадку на вал с полем допуска g 6. При циркуляционном нагружении колец посадку следует выбирать по табл. А15 прил. А в зависимости от интенсивности нагружения посадочных мест P _R и диаметра кольца.

В нашем примере при D = 110 мм и P _R = 1200 Н/мм принимаем посадку на корпус с полем N 7.

 

 

Рисунок 2.1 – Схема расположения полей допуска для наружного

и внутреннего колец подшипника

 

Определяем предельные отклонения размеров вала и корпуса [19]:

для вала Æ70 g 6

es = –10 мкм; ei = –29 мкм;

для корпуса Æ110 N 7

ES = –10 мкм; EI = –45 мкм.

Шероховатость поверхности посадочных мест назначаем по табл. А27 прил. А в зависимости от номинальных диаметров и класса точности подшипника.

В нашем примере:

для вала                                               для корпуса

цилиндрическая поверхность                 цилиндрическая поверхность

Ra не более 0,63 мкм;                         Ra не более 1,25 мкм;

поверхность торцов запле-                поверхность торцов запле-

чиков Ra не более 1,25 мкм               чиков Ra не более 2,5 мкм.

Назначаем допускаемые отклонения формы поверхности посадочных мест на валу и в корпусе. В нашем примере по [24, c. 11] или по табл. А36 прил. А:

для вала                                               для корпуса

отклонения от круглости                    отклонения от круглости

5 мкм;                                                  5 мкм;

отклонения профиля про-                  отклонения профиля про-

дольного сечения 9 мкм;                    дольного сечения 9 мкм.

На чертеже полученные результаты указываем условным обозначением знаком и отклонения продольного сечения. Определяем допускаемое торцовое биение Δ заплечиков вала и корпуса в зависимости от диаметра колец и класса точности подшипника в работе [23, c. 13, 14] или по табл. А37 прил. А.

В нашем примере:

для вала Δ = 19 мкм;                          для корпуса Δ = 35 мкм.

Эскизы посадочных мест вала, корпуса и узла выполняем в соответствии с требованием стандартов (см. рис. Б2 прил. Б).

При оформлении эскизов следует учесть, что на сборочных чертежах подшипников качения посадку обозначают дробью, так же как и для гладких соединений.

В нашем примере:

для вала Æ70 ;                                         для корпуса Æ110 .

Выполним анализ посадок подшипников качения в корпус и на вал. Схема расположения полей допусков посадок Æ70  и Æ110  приведена на рис. 2.2.

Посадка в корпус спроектирована в системе основного вала (наружного кольца) с полем допуска l 6. Требуемые зазоры (натяги) при сборке достигаются за счет изменения предельных отклонений отверстия корпуса (в нашем случае поле допуска N 7). Поля допусков l 6 наружного кольца и N 7 отверстия корпуса на схеме взаимно перекрываются, т.е. при сборке возможно получение как и зазора, так и натяга. Это случай переходной посадки, и показателями переходной посадки являются наибольшие зазор и натяг. При изготовлении и сборке деталей в серийном, крупносерийном и массовом производстве наиболее вероятными могут быть средний зазор или натяг (S _m или N _m).

 

посадка в корпус                                     посадка на вал

 

Рисунок 2.2 – Схема расположения полей допусков колец подшипника, отверстия корпуса и вала (посадки Æ110  и Æ70 ).

 

Предельный зазор (натяг) в переходной посадке можно рассчитать по формулам (1.10) и (1.15); средний зазор (натяг) – по формулам (1.23)–(1.24).

В нашем примере – формулы (1.10), (1.15), (1.19), (1.20):

N _max = es – EI = 0 – (–45) = 45 мкм;

S _max = ES – ei = [(–10) – (–15) = 5 мкм;

 = 0,5·[–10 + (–45)] = 0,5·(–55) = –27,5 мкм;

 = 0,5·[0 + (–15)] = 0,5·(–15) = –7,5 мкм,

где  – координата середины поля допуска отверстия корпуса (  – формула (1.19)),

  – координата середины поля допуска наружного кольца (  – формула (1.20)).

Покажем расчетные параметры N _max, S _max,  и   на схеме (рис. 2.2). Координаты середин полей допуска наружного кольца и корпуса определяют размер средних диаметров d _m и D _m. Из схемы следует, что  (  > ), т.е. при сборке наружного кольца с d _m и отверстия корпуса с D _m будет иметь место посадка со средним натягом N _m, значение которого можно определить по формуле (1.24):

.

В нашем примере:

N _m = –7,5 – (–27,5) = 20 мкм.

Посадка на вал выполнена в системе основного отверстия. Однако поле допуска L 6 на диаметр отверстия внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, а не в «плюс», как у обычного отверстия, т. е. не «в тело» кольца, а вниз от нулевой линии [1, c. 232]. Это предусмотрено по ГОСТ 520-71 для того, чтобы можно было использовать поля допусков n 6, m 6, k 6 стандартных [19] переходных посадок для получения посадок с натягом, который не вызывает чрезмерных деформаций тонкостенных внутренних колец при сборке с валами.

В нашем случае поле допуска g 6 вала в сочетании с повернутым полем допуска L 6 внутреннего кольца образует на стадии проектирования переходную посадку Æ70  (рис. 2.2). Эту посадку также как в предыдущем примере можно количественно оценить с помощью N _max, S _maxи S _m или N _m.

Рассчитаем значения N _max, S _maxи S _m, N _m по формулам (1.10), (1.15), (1.19) и (1.20):

N _max = es – EI = –10 – (–12) = 2 мкм;

S _max= ES – ei = 0 – (–29) = 29 мкм;

 = 0,5·[0 + (–12)] = 0,5·(–12) = –6 мкм;

= 0,5·[(–10) + (–29)] = 0,5·(–39) = –19,5 мкм,

где  – координата середины поля отверстия внутреннего кольца (см.  – формула (1.19));

 – координата середины поля вала (формула (1.20)).

Расчеты показывают, что средний диаметр d _m вала меньше среднего D _m диаметра внутреннего кольца (отверстия), т.е.  > . Таким образом, при сборке внутреннего кольца и вала, имеющих средние (вероятностные) диаметры, будет иметь место посадка с зазором S _m – формула (1.23):

S _m =  – .

В нашем примере:

S _m = –6 – (–19,5) = – 6 + 19,5 = 13,5мкм.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие классы точности установлены для подшипников качения?

2. На точность каких конструктивных параметров деталей подшипника влияет класс точности подшипника?

3. Как обозначается поле допуска наружного и внутреннего колец?

4. В каких системах выполнены посадки по наружному и внутреннему кольцу и почему?

5. Как записывается посадка при установке подшипника качения в корпус и на вал? Приведите примеры.

6. Какие факторы влияют на выбор посадок подшипников качения в корпус и на вал?

7. Основные требования к точности посадочных мест подшипников качения в корпусе и на валу.

8. Постройте схему расположения полей допусков посадок  и покажите на ней предельные зазоры (натяги), а также средний зазор (натяг).