Тема 6 Допуски, посадки подшипников качения

Назначение, классификация и область применения подшипников качения. Особенности системы допусков подшипников качения. Виды нагружения колец подшипников и основные рекомендации по выбору посадок. Обозначения подшипников качения на чертежах.

Литература: 1, с.166-175; 2, с.231-240.

Методические указания.

НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Подшипник предназначен для осуществления равномерного вращения подвижных частей механизмов.

Подшипник состоит из:

− наружного кольца;

− внутреннего кольца;

− тел качения.

Классификация подшипников качения приведена на рисунке 1.

Рисунок 8 − Классификация подшипников качения

Подшипники обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным размерам d и D. Подшипник обладает неполной внутренней взаимозаменяемостью. Кольца подшипников нежёсткие. Они принимают форму той детали, с которой входят в контакт. Точность детали, сопрягаемой с подшипником, должна быть повышенной. В подшипниках обязателен зазор. Существуют три вида зазоров:

− начальный;

− монтажный;

− рабочий.

При монтаже подшипников необходимо стремиться к минимальным зазорам.

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ДОПУСКОВ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Для шариковых и роликовых подшипников используется ГОСТ 520-2002.

1 Для подшипников установлены следующие классы точности:

0, 6, 5, 4, 2 − указаны в порядке возрастания точности, т. е. 0 − самый грубый,

2 − самый точный.

Установлены дополнительно классы точности подшипников:

8 и 7 − ниже класса точности 0 для применения по заказу потребителей в неответственных узлах;

2 Предельные отклонения колец подшипников зависят от класса точности и диаметра подшипника и не зависят от характера посадки;

3 Требуемый характер посадки получается за счёт соответствующей обработки отверстия в корпусе и вала. По наружному кольцу − посадка в системе вала, а по внутреннему - в системе отверстия;

4 Верхнее отклонение наружного и внутреннего колец подшипников равны нулю (рисунок 2).

Рисунок 9 − Поля допусков наружного и внутреннего колец подшипников.

К валам и отверстиям (в корпусе), обрабатываемым под посадки для соединения с подшипником предъявляются требования:

− по шероховатости поверхности;

− по геометрической форме: − овальность;

− конусообразность.

ВИДЫ НАГРУЖЕНИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ И ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ПОСАДОК

Существуют три вида нагружения колец подшипников:

1 Местное;

2 Циркуляционное;

3 Колебательное.

Рисунок 10 ─ Схематическое изображение нагружения колец подшипников

качения

При местном нагружении кольцо воспринимает действие постоянной и радиальной силы ограниченным участком и передаёт, соответственно, ограниченному участку посадочной поверхности вала или отверстия. Местное нагружение − когда в работе (передача усилия) участвует не всё кольцо, а его часть − определённый участок.

При циркуляционным нагружении кольцо воспринимает действие постоянной радиальной силы последовательно всеми точками и передаёт всей посадочной поверхности вала или отверстия. Циркуляционное нагружение − когда постоянная по величине нагрузка действует на вращающее кольцо, нагружая последовательно всю поверхность.

При колебательном нагружении кольцо воспринимает действие двух сил − постоянной и переменной ограниченным участком, и передаёт ограниченному участку посадочной поверхности вала или отверстия. колебательное нагружение − когда на кольцо действует две силы, одна из них постоянная по величине и направлению, а вторая − колеблется по направлению.

Работоспособность подшипника зависит от точности его изготовления и характера посадки.

Принцип работы посадки:

P_R = F / b × K₁× K₂× K₃,

где P_R − интенсивность нагружения подшипника;

F − нагрузка на подшипник;

b − ширина подшипника;

K₁, K₂, K₃ − коэффициенты, зависящие от геометрических характеристик и характера нагружения.

При выборе посадок учитывают:

− величину нагрузок,

− направление нагрузок,

− частоту вращения,

− тип подшипника,

− температуру,

− условия монтажа,

− нагружение.

При местном нагружении применяются посадки с зазором или переходные. Если применить посадку с натягом, то наибольшее напряжение возникает в одних и тех же точках кольца, а, следовательно, там быстро проявляются раковины и трещины. При посадке с зазором кольцо под действием удара медленно поворачивается, тем самым нагрузка искусственно распределяется по всей поверхности. Таким образом, увеличивается срок работы подшипника.

При циркуляционном и колебательном нагружениях применяются посадки с натягом и переходные. Если в данном случае применить посадку с зазором, то уменьшается точность вращения.

При изготовлении колец подшипников возможна эллипсность в пределах поля допуска самого подшипника, при монтаже эта эллипсность обычно ликвидируется.

Подшипник монтируется так, чтобы по одному кольцу был натяг, а по другому − зазор (кольцо, которое не вращается). Чем больше нагрузка на подшипник, тем больше должен быть натяг.

Смещение допуска внутреннего кольца сделано для того, чтобы в сочетании с переходными посадками валов иметь натяг. Если кольцо вращается, то оно монтируется с натягом.

Монтаж подшипников ведётся путём нагрева подшипника в масляной ванне с дальнейшей сборкой без пресса.

ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ НА ЧЕРТЕЖАХ

Рисунок 11 ─ Обозначение на чертежах подшипниковых сопряжений.