Система допусков и посадок для подшипников качения

Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по при­соединительным размерам и неполной внутренней между телами качения и кольцами. Комплекты шариков, роликов и кольца подшипников подбирают се­лективным методом.

Термины и определения, установленные ГОСТ 25256-82 в области допусков на подшипники качения, их детали и отдельные элементы, обязательны для приме­нения в документации, всех видов научно-технической, учебной и справочной литературы.

Основные присоединительные размеры подшипников качения, по которым они монтируются на валах (осях) и в корпусах (корпусных деталях) машин и прибо­ров, установлены ГОСТ 520-89*:

1. d — диаметр отверстия внутреннего кольца радиальных и радиально-упорных подшипников или тугого кольца одинарных упорных подшипников;

d_m = (d_min+d_max)/2— средний диаметр отверстия внутреннего кольца, причем

2. d_min и d_max — наибольшее и наименьшее значения диаметра d, определенные двухточечным измерением в одной радиальной плоскости (перпендикуляр­ной оси);

3. d — диаметр отверстия тугого кольца двойных упорных подшипников;

4. D — наружный диаметр наружного кольца радиальных и радиально-упорных подшипников или свободного кольца упорных подшипников;

5. D_m =(D_min+D_max)/2 средний наружный диаметр наружного кольца.

6. D_min и D_mах — наибольшее и наименьшее значения диаметра D, определенные двухточечным измерением в одной радиальной плоскости (перпендикуляр­ной оси).

Допуски подшипников качения. Качество подшипников при прочих равных ус­ловиях определяется:

1) Точностью присоединительных размеров и ширины ко­лец, а для роликовых радиально-упорных подшипников еще и точностью мон­тажной высоты; точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипников и их шероховатости; точностью формы и размеров тел каче­ния в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей;

2) Точностью вра­щения, характеризуемой радиальным и осевым биениями дорожек качения и торцов колец.

По ГОСТ 520-89* установлены девять классов точности, обозначаемых в поряд­ке ее возрастания 8; 7; 0; 6Х, 6; 5; 4; 2; Т. Классы точности 8 и 7 изготавливаются по заказу потребителя.

Поле допуска диаметра отверстия и наружного диаметра подшипника располо­жено вниз от нулевой линии. В большинстве узлов машин применяют подшип­ники качения класса точности 0. При повышенных требованиях к точности вра­щения следует выбирать подшипники более высокого класса точности.

В зависимости от требований по уровню вибрации, волнистости и отклонений по круглости поверхности качения устанавливаются три категории А, В, С.

Категория А включает классы точности 5, 4, 2, Т и дополнительно регламенти­рует: момент трения, угол контакта, осевое и радиальное биение.

Категория В включает классы точности 0, 6Х, 6, 5 с дополнительными требова­ниями по моменту трения; углу контакта; осевому и радиальному биению, соот­ветствующему следующему более точному классу точности.

Категория С включает классы точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются требования по уровню вибрации, моменту трения и др.

Выбор посадок подшипников качения. Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его экс­плуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагруже-ния колец. Согласно ГОСТ 3325-85* различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.

При местном погружении кольцо воспринимает постоянную по направлению результирующую радиальную нагрузку F_r (например, натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции) лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку поса­дочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение возникает, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки (рис. 38, а).

При циркуляционном погружении кольцо воспринимает результирующую ради­альную нагрузку F,. последовательно всей окружностью дорожки качения и пере­дает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение коль­ца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке F_r или, наоборот, при радиальной нагрузке F_c, вращающейся относительно рассматри­ваемого кольца (рис. 38, б).

При колебательном нагружении невращающееся кольцо воспринимает равно­действующую F_r+C двух радиальных нагрузок (F_r — постоянна по направлению, F_c вращается, причем F_r > F_c) ограниченным участком окружности дорожки каче­ния и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной по­верхности вала или корпуса. Равнодействующая нагрузка F_r+C не совершает пол­ного оборота, а колеблется между точками А и В (рис. 38,в). Посадки следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с на­тягом, исключающим возможность обкатки и проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности вала или отверстия в корпусе в процессе работы под нагрузкой; другое кольцо должно быть установлено с зазором. Следовательно, при вращающемся вале соединение внутреннего кольца с валом должно быть не­подвижным, а наружное кольцо установлено в корпусе с небольшим зазором;при неподвижном вале соединение внутреннего кольца с валом должно иметь посадку с небольшим зазором, а наружного кольца с корпусом должно быть не­подвижным. Рекомендуемые посадки для подшипников качения и примеры их применения приведены в ГОСТ 3325-85*.

Рис. 38. Схемы нагружения колец подшипника

Варианты видов нагружения колец шарико- и роликоподшипников приведены в табл. 2.10.

Таблица 13. Варианты нагружения колец шарико- и роликоподшипников по ГОСТ 3325-85*.

Радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипником.	Вращающееся кольцо.	Вид нагружения колец.
		Внутреннего.	Наружного.
Постоянная по направ­лению.	Внутреннее.	Циркуляционное.	Местное.
	Наружное.	Местное.	Циркуляционное.
Постоянная по направ­лению и вращающаяся — меньшая по величине.	Внутреннее.	Циркуляционное.	Колебательное.
	Наружное.	Колебательное.	Циркуляционное.
Постоянная по направ­лению и вращающаяся — большая по величине.	Внутреннее.	Местное.	Циркуляционное.
	Наружное.	Циркуляционное.	Местное.
Постоянная по направ­лению.	Внутреннее и наруж­ное кольца в одном или противополож­ных направлениях.	Циркуляционное.	Циркуляционное.
Вращающаяся с внутрен­ним кольцом.		Местное.	Циркуляционное.
Вращающаяся с наруж­ным кольцом.		Циркуляционное.	Местное.

 

Циркуляционно нагруженные кольца должны иметь неподвижную посадку, ко­торая назначается в зависимости от величины и интенсивности нагрузки Р_г на посадочной поверхности кольца:

где F_r — радиальная нагрузка на подшипник, кН; b — рабочая ширина посадочного места, м;

Rt — динамический коэффициент посадки (при нагрузке с умеренными толчками и вибрациями k_x = 1,0; при сильных ударах и вибрациях k₁ = 1,8); k₂ — коэффициент, учитывающий снижение посадочного натяга (при полом вале или тонкостенном корпусе k₂ > 1, при сплошном вале и толстостенном корпусе k₂= 1);

k₃ — коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой силы F_a на опору. Значения k₃, зависящие от Fa*ctg b/Fr, где р — угол контакта тел качения, с дорожкой качения наружного кольца. Для радиальных и радиально-упор-ных подшипников при расположении тел качения в один ряд k₃ = 1. По под­считанной интенсивности нагрузки Р_r выбирается посадка.

Колебательно нагруженные кольца подшипников устанавливаются в корпус с основными отклонениями К и f₈, а на вал — с отклонениями k,j_s, h. Точность вы­полнения посадочных поверхностей в корпусе и на валу определяется классом точности подшипника. Для классов точности 0 и 6 рекомендуется для валов назначить квалитет IT6, а для отверстий — IT7, для классов точности 2, 4 и 5 — соответственно IT5 и IT6.

Пример. Для подшипника качения № 6-304 (d= 20 мм; D = 52 мм; В = 15 мм; r = 2 мм) 6-го класса точности, нагруженного F_r = 6000 Н, dв/ d= 0,7, выбрать посадки на вал и в корпус. Вращающаяся деталь — вал, вид нагрузки — с умеренными толчками.

Решение:

1. При вращающемся вале и постоянно действующей силе F_r внутреннее кольцо на­гружено циркуляционной, а наружное — местной нагрузками.

2. Интенсивность нагрузки:

где k₁ = 1; k₂ = 1,6; k₃ = 1 [10]; b= В - 2r= 15 - 4 = 11 мм.

3. При Р - 873 кН/м по [10] для вала выбираем поле допуска k6, для отверстия в корпусе поле допуска H7.

4.

Схемы полей допусков приведены на рис. 39.

 

5. По ГОСТ 3325-85* принимаем допуски круглости, профиля продольного сечения,
торцевого биения и шероховатость вала и отверстия.

6.

Для длины участка вала под подшипник назначаем неуказанные предельные от­клонения по «среднему» классу точности (ГОСТ 25670-83).

Эскизы подшипникового узла, вала и отверстия приведены на рис. 40.

Условные обозначения подшипников. Система условных обозначений шарико-и роликоподшипников установлена ГОСТ 3189-89. Условное обозначение под­шипника дает полное представление о его габаритных размерах, конструкции, точности изготовления, термообработке, величине зазора и т. п.

 

 

Рис. 41. Схема условного обозначения подшипника.

Пример условного обозначения подшипника роликового двухрядного с короткими цилиндрическими роликами типа 182000 (с коническим отверстием внутреннего кольца с бортами на внутреннем кольце), серии диаметров 1, серии ширин 3 с d = 100 мм, D = 150 мм, В = 37 мм:

Подшипник 3182120 ГОСТ 7634-75*.

Пример условного обозначения подшипника с учетом его точности. Подшипник обо­значен А 125-205, где А — категория; 1 — ряд момента трения; 2 — группа радиального зазора; 5 — класс точности.

В обозначении А 25-205 нет требований по моменту трения. В обозначении А 5-205 нет требований по моменту трения и по радиальному зазору.