Выбор посадок для подшипников качения.

Выбор полей допусков поверхностей валов и корпусов, сопряженных с кольцами подшипников, регламентируется ГОСТ 3325-85 «Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки». Этот стандарт распространяется на посадочные поверхности валов и отверстий корпусов под подшипники качения, отвечающие следующим требованиям:

1. Валы стальные, сплошные или полые толстостенные, т. е. с отношением d/db ≥ 1,25, где d – диаметр вала, db – диаметр отверстия в нем.

2. Материал корпусов – сталь или чугун.

3. Температура нагрева подшипников при работе – не выше 100 °С.

Выбор посадки кольца подшипника (выбор полей допусков валов и отверстий корпусов, сопрягаемых с кольцами подшипников) осуществляют с учетом:

• вида нагружения кольца подшипника;

• режима работы подшипника;

• соотношения эквивалентной нагрузки Р и каталожной динамической грузоподъемности С;

• типа, размера и класса точности подшипника.

Различают три основных вида нагружения колец подшипника: местное (М), циркуляционное (Ц) и колебательное (К).

При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению радиальную силу ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения имеет место, например, когда неподвижное кольцо нагружено постоянной по направлению радиальной силой (наружные кольца подшипниковых опор валов в редукторе и т. п.).

При циркуляционномнагружении кольцо воспринимает радиальную силу последовательно всеми элементарными участками окружности дорожки качения и соответственно передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение возникает, когда кольцо вращается относительно действующей на него неподвижной радиальной силы (например, внутреннее кольцо подшипника на вращающемся валу редуктора) или циркулирует сила, а кольцо неподвижно (например, внутреннее кольцо подшипника неподвижного солнечного колеса дифференциальной зубчатой передачи).

При колебательномнагружении на неподвижное кольцо интегрально действуют две радиальные силы (одна постоянна по направлению, а другая, меньшая по значению, циркулирует).

Равнодействующая нагрузка не совершает полного оборота, а колеблется между крайними точками дуги окружности.

Для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение, назначают посадку с натягом.

Наличие зазора между циркуляционно нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к проворачиванию кольца с проскальзыванием поверхностей, а следовательно, к развальцовыванию и истиранию металла детали, что недопустимо.

 

41 Режимы работы и виды нагружения подшипников качения

Во время работы кольца подшипника испытывают различные режимы постоянных и переменных нагрузок, и в результате можно выделить три вида нагружения: местное, циркуляционное и колебательное.

Местноенагружение: на подшипник действует радиальная нагрузка, которая воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или отверстия (рис. 9.5).

На рис. 9.5, а показано вращение внутреннего кольца с частотой n, а на рис. 9.5, б – вращение наружного кольца. Неподвижные кольца в этих случаях подвергаются местному нагружению.

Кольца, которые попадают под действие местного нагружения, должны монтироваться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, при пусках машины или кратковременных перегрузках проворачивалось бы на небольшой угол. При этом под воздействие нагрузки подводится новый участок кольца, что обеспечивает более равномерный его износ.

Рис. 9.5

При циркуляционном нагружении действующая на подшипник радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно по всей длине окружности. Такой вид нагружения возникает, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца (рис. 9.6).

При циркуляционномнагружении кольцо должно монтироваться по посадке с небольшим натягом, чтобы исключить проскальзывание относительно посадочной поверхности.

 

Рис. 9.6

 

Колебательным нагружением называется такой его вид, при котором неподвижное кольцо подвергается одновременному воздействию постоянной по направлению F и вращающейся F_r, меньшей по величине, радиальных нагрузок (рис. 9.7). Равнодействующая этих нагрузок совершает колебательное движение относительно неподвижной радиальной силы. На рис. 9.7, а показано колебательное нагружение наружного кольца, на рис. 9.7, б – внутреннего, при этом парное кольцо испытывает циркуляционное нагружение.

При колебательном нагружении кольцо должно монтироваться по переходной посадке с минимальным натягом для получения возможности проворота кольца в процессе работы с целью обеспечения более равномерного износа.

 

Рис. 9.7

 

Режим работы подшипника качения характеризуется расчетной долговечностью и отношением Р/С, где Р –эквивалентная нагрузка; С – динамическая грузоподъемность · легкий режим работы – Р/С ≤ 0,07;

· нормальный режим работы – 0,07 Р/С ≤ 0,15;· тяжелый режим работы – Р/С 0,15

 

42 Система допусков и посадок подшипников качения: отклонения формы и требо-вания к посадочным поверхностям.

Высокие частоты вращения, большие нагрузки, малые площадки контакта тел качения с дорожками качения и малая длина посадочной поверхности колец относительно их диаметров предъявляют определенные требования к посадкам, посадочным местам, монтажу и демонтажу подшипников.

ГОСТ 3325 устанавливает поля допусков, посадки, требования по шероховатости и отклонениям формы и расположения посадочных поверхностей под подшипники и опорных торцовых поверхностей, значения допустимых углов перекоса колец, требования к посадкам и рекомендации по монтажу подшипников качения.

Прочность соединения при посадке должна быть достаточной, чтобы установленные неподвижно кольца подшипников не смещались относительно посадочных мест.

Как правило, посадки должны быть тем плотнее, чем тяжелее условия работы, то есть чем больше нагрузка, диапазон ее колебания, скорость изменения и степень ударности нагрузки.

Посадки с натягом предупреждают проворачивание колец подшипников на посадочных поверхностях, смятие, разбиение и фрикционную коррозию поверхностей.

Обеспечение требований к посадкам возможно при соблюдении требований к шероховатости, размерной точности и отклонениям формы и расположения посадочных мест. Предельные отклонения посадочных диаметров вала и отверстия корпуса должны соответствовать выбранной посадке заданной точности.

Посадочные поверхности под подшипники и торцовые поверхности заплечиков валов и корпусов должны быть хорошо обработаны во избежание смятия и среза микронеровнотостей в процессе запрессовки и эксплуатации, а также появления коррозии.

Малые значения высот микронеровнотостей и их деформаций позволяют одновременно повысить точность измерений диаметров приборами точечного контакта.

Отклонения формы посадочных поверхностей вала и корпуса должна быть ограничены и соответствовать допускам.

Посадочные поверхности должны иметь входные фаски с малым углом конусности для обеспечения плавности посадки, уменьшения среза и снятия микронеровностей.