Метрология





Посадки подшипников качения на вал и в корпус



Основные размеры подшипников качения устанавливает ГОСТ 3478-2012, который распространяется на шариковые и роликовые радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные подшипники качения, устанавливает предпочтительные присоединительные размеры подшипников и наибольшие предельные радиусы галтелей вала и корпуса.

Допуски и предельные отклонения размеров подшипников качения по ГОСТ 25256-82.
примеры расчета допусков и выбор посадок для подшипников ГОСТ 520-2011 устанавливает для разных типов подшипников качения классы точности: - нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 - для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников; - 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников; - нормальный, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных подшипников. Классы указаны в порядке повышения точности.
Класс точности указывается перед условным обозначением подшипника через разделительную черту, например, 6-308, 5-36210; в случае отсутствия дополнительных требований, класс точности 0 не указывается, например 7306.

Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов устанавливает ГОСТ 3325-85.

Посадки подшипников качения осуществляют: в корпус – в системе вала, на вал – в системе отверстия. Это означает, что предельные отклонения присоединительных размеров D и d не зависят от посадок. Поле допуска размера D наружного кольца является основным валом и обозначается буквой l (латинская "эль") с указанием класса точности подшипника, например:l0, l6, l5, предельные отклонения D зависят от типа и класса точности подшипника (табл.13).

Поле допуска размера d внутреннего кольца является основным отверстием и обозначается прописной буквой L и классом точности, например L0, L6, L5, L4. В отличие от основного отверстия H по ГОСТ 25346-82, поля допусков внутренних колец подшипников расположены в «тело», т.е. в минус, ES = 0.
допуски и посадки подшипников качения Допуски размеров колец не совпадают с допусками IT и приведены в табл.13 в соответствии ГОСТ 520-2011.
Посадки образуются применением полей допусков (ГОСТ 25346-82) для корпуса и вала и полей допусков наружного и внутреннего колец подшипника (ГОСТ 520-2011) и показаны на рис. 1.

К посадочным поверхностям под подшипники качения предъявляют повышенные требования к точности формы и качеству поверхности. Отклонения формы поверхностей корпусов и валов не должны превышать для подшипников 0 и 6 классов значений, равных IT/4, а для подшипников 5 и 4 классов – IT/8.
Наиболее значительное отрицательное влияние на работоспособность подшипников качения оказывают конусообразность и овальность посадочных поверхностей, поэтому для этих поверхностей указывают допуск круглости и допуск профиля продольного сечения.
Шероховатость поверхностей устанавливается в зависимости от класса точности подшипника и диаметра (табл. 12).

Выбор посадок подшипников качения

Посадки подшипников качения на вал и в корпус зависят от вида нагружения, величины и характера нагрузок, размера и конструкции подшипника, класса точности подшипника.
Различают три вида нагружения подшипников (ГОСТ 3325-85): местное,циркуляционное и колебательное.
При местном нагружении нагрузка воспринимается ограниченым участком дорожки кольца.
При циркуляционном нагружении радиальная сила воспринимается последовательно всеми элементами дорожки качения.
Колебательное нагружение – комбинированный вид нагружения.
В случае местного нагружения основное отклонение принимается по табл.7 в зависимости от размера, конструкции корпуса (разъемный, неразъемный), уровня перегрузок.



При циркуляционном нагружении посадка выбирается на основе расчета совместных деформаций колец, возникающих вследствие натяга при посадке вращающегося кольца на вал или корпус, с учётом условия обеспечения оптимального радиального зазора в зоне сопряжения тел качения с поверхностью дорожки качения. В упрощенном виде этот расчет сводится к вычислению интенсивности нагружения PR:

PR = (Fr×k1×k2×k3)/B

где:   Fr- расчетная радиальная сила, действующая на опору;
B - посадочная ширина подшипника, мм;
k1 - коэффициент, учитывающий динамические перегрузки;
k2 - коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале или тонкостенном корпусе;
k3 - коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил по рядам тел качения, в случае применения двухрядных конических роликовых подшипников или сдвоенных шарикоподшипников.
Значения k3 зависят от величины

Fa×ctgα/Fr

где Fa – осевая сила; α - угол контакта, град.

Значения коэффициентов k1, k2, k3 находят из табл. 9, 10 и 11.
В случае циркуляционного нагружения основное отклонение, сопряженной с подшипником детали, принимают по табл.8, исходя из рассчитанного PR, с учетом диаметра и класса точности подшипника.

Допуски корпусов или валов при местном нагружении кольца подшипника принимают по 7-му квалитету точности (IT7), если подшипник 0-го или 6-го класса и по IT6, если 5-го или 4-го класса.
Допуски корпусов или валов при циркуляционном нагружении кольца принимают по 6-му квалитету (IT6) при классе точности подшипника 0 или 6 и по IT5 для 5-го или 4-го класса.

***

Примеры расчета посадок подшипников качения

Рассмотрим пример расчета и выбора посадок подшипников качения, входящих в представленный на рис. 2 узел.

примеры расчета посадок подшипников качения

Исходные данные:
подшипник 6-7309 – однорядный конический, 6-го класса точности;
радиальная реакция опоры Fr = 20000 Н;
условия работы – удары, вибрация, перегрузка до 300%;
вал – полый с диаметром отверстия d1 = 20 мм;
корпус неразъемный; вращается вал, корпус – неподвижен.

Решение.

1. По справочнику находим посадочные размеры подшипника – диаметр наружного кольца – D = 100 мм, внутреннего – d = 45 мм, посадочная ширина, т.е. ширина без учёта радиусов закругления – B = 26 мм;

2. Нижние предельные отклонения колец определяем по табл.13eiD = -0,013 мм, EId = -0,01 мм, верхние отклонения равны 0, тогда D = 100 -0,013,   d = 45 -0,01.
Вид нагружения колец: наружное – местное, внутреннее – циркуляционное.

3. Основное отклонение корпуса находим по табл.7 с учетом того, что: корпус неразъемный, перегрузка 300%, D = 100 мм., получим основное отклонение – Н.
Поле допуска отверстия корпуса с учетом класса точности подшипника – Н7.
расчет допусков и выбор посадок подшипников качения Посадка наружного кольца в корпус – 100Н7/l6. Пользуясь табл. 1 и табл. 2 строим схему расположения полей допусков (рис. 3а).

4. Основное отклонение валов определятся по интенсивности нагружения PR. Для этого необходимы коэффициенты, входящие в уравнение.
Коэффициент k1 = 1,8 (табл.9), с учетом перегрузки 300%;
k2 = 1,6, т.к. d1/d = 20/45 = 0,44, а отношение наружнего и внутреннего диаметров подшипника D/d = 100/45 = 2,22;
k3 = 1,0, поскольку подшипник однорядный.
Вычислим интенсивность нагружения:

PR = (20000/26)×1,8×1,6×1,0 =2215 Н/мм.

По табл.8 находим основное отклонение вала – n; поле допуска вала, с учетом класса точности подшипника – n6.
Посадка внутреннего кольца на вал - 45 L6/n6.

Пользуясь табл.1 и табл.4 строим схему расположения полей допусков (рис. 3б).

***

Допуски и посадки резьбовых соединений