выбор посадки кольцо подшипника осуществляется с учетом

1.2 Выбор, обоснование и расчет посадок подшипника качения

Исходные данные: Подшипник 316 ГОСТ 8338; режим работы – нормальный; передача быстроходная, реверсивная.

Подшипники качения – это наиболее распространенные стандартные изделия (сборочные единицы) множества конструкций и модификаций, которые изготавливаются на специализированных заводах и встраиваются в более сложные изделия (редукторы, коробки подач и скоростей, шпиндели металлорежущих станков и др.).

Основные функциональные элементы подшипника качения – тела качения (шарики или ролики), которые катятся по дорожкам качения. Дорожки качения, как правило, располагаются на специально изготовляемых наружнм и внутреннем кольцах подшипника. Тела качения, как правило, разделены сепаратором, который обеспечивает равномерное распределение тел качения по окружности.

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.

Рассматриваемый редуктор (рис. 1) имеет вал, опорами которого являются два шариковых подшипника с диаметром отверстия 80 мм. Согласно исходным данным, подшипник имеет 0 класс точности (условное обозначение подшипника 316).

Данный подшипник относится к шариковым радиальным однорядным открытым, серия диаметров средняя (3), серия ширин – узкая. Основные размеры подшипника:

номинальный диаметр отверстия внутреннего кольца под-шипника d = 80 мм;

номинальный диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца D = 170 мм;

номинальная ширина подшипника B = 39 мм;

номинальная высота монтажной фаски r = 3,5 мм.

Определяем виды нагружения колец подшипника (местное, циркуляционное, колебательное). Так как передача крутящего момента осуществляется цилиндрическими зубчатыми колёсами, то в зубчатом зацеплении действует радиальная нагрузка, постоянная по направлению и по значению. Вал вращается, а корпус неподвижен, следовательно, внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, а наружное кольцо – местное. Примем нормальный режим работы подшипникового узла. ГОСТ 3325 для такого случая рекомендует поля допусков цапфы вала, сопрягаемой с кольцом подшипника качения, k6 или j_s6. Выбираем поле k6, которое обеспечивает посадку с натягом. Так же на основании рекомендаций стандарта выбираем поле допуска отверстия корпуса Н7. Предельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения определяем по ГОСТ 520, предельные отклонения вала Ø80k6 и отверстия корпуса Ø170Н7 – по ГОСТ 25347-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки» и расчеты сводим в таблицы (табл. 3 и 4).

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Посадка колец подшипников на вал вращающийся или в гнездо вращающегося корпуса, как например, в ступицах задних и передних колес, должна быть неподвижной. Посадка же кольца соответственно в неподвижный корпус или неподвижный вал должна быть более слабой и давать возможность кольцу незначительно поворачиваться. [2]

Посадки колец подшипников на вал и в корпус должны быть различными. При постоянно действующей нагрузке посадка кольца подшипника на вращающийся вал или в гнездо вращающегося корпуса, как, например, в ступицах задних и передних колес, должна быть неподвижной. Посадка же кольца, соответственно, в неподвижный корпус или неподвижный вал должна быть более слабой и давать возможность кольцу незначительно поворачиваться. Последнее необходимо для уменьшения и более равномерного износа подшипников, так как при неподвижном кольце действие нагрузки воспринималось бы все время небольшим участком желоба, вследствие чего он имел бы интенсивный износ, в то время как вращающееся кольцо получило бы равномерный износ желоба. [3]

Посадку колец подшипника выбирают в зависимости от его типа и размеров, условий эксплуатации, величины, направления и характера нагрузки и от того, какое из колец подшипника вращается. [5]

Посадку кольца подшипников качения в корпусную деталь или на вал производят с разной величиной натяга. В неподвижный корпус кольцо сажают с очень малым натягом, а иногда с зазором. Это делается для того, чтобы облегчить проворачивание кольца подшипника в корпусе и создать возможность равномерного износа беговой дорожки колец. [6]

Выбор посадок колец подшипников определяется характером их на-гружения. В зависимости от того, вращается или не вращается кольцо относительно действующей на него радиальной нагрузки, различают три вида нагружения: местное, циркуляционное, колебательное. [8]

Влияние посадок колец подшипников на работоспособность шпиндельных узлов. [10]

Выбор посадок колец подшипников определяется характером их нагружения, зависящим от того, вращается или не вращается данное кольцо относительно действующей на него радиальной нагрузки. Под последней понимается результирующая всех радиальных нагрузок. [11]

Выбор посадок колец подшипников определяется. Под последней понимается результирующая рсех радиальных нагрузок. [13]

Выбор посадок колец подшипников качения на вал и в корпус зависит от значения, направления и характера нагрузок, типа и размеров подшипника, условий эксплуатации, метода регулирования зазоров и условий сборки. Различают местное, циркуляционное и колебательное нагружения неподвижных колец: м ест на я нагрузка воспринимается ограниченным участком дорожки качения и передается на ограниченный участок корпуса; циркуляционная нагрузка воспринимается всей окружностью дорожки качения; колебательная нагрузка распределяется на определенный участок кольца. [14]

При посадке кольца подшипника изменение профиля его беговой дорожки суммируется с первоначальной макрогеометрией, связанной с погрешностями изготовления колец. [15]

Источник

ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКА

Соединение колец подшипников качения с валами (осями) и отверстиями корпусов производятся в соответствии с ГОСТ 3325. Основные отклонения и поля допусков валов и отверстий корпусов для посадочных мест, предназначенных для монтажа подшипников качения, представлены на рис. 4.10. Посадка наружного кольца в отверстие корпуса осуществляется по системе вала, причем отклонение наружного кольца подшипника обозначено буквой l,а поле допуска отверстия в корпусе выбирается из рис. 4.10, а. Внутреннего кольца подшипника имеет отклонение отрицательное, что позволяет использовать для вала стандартные поля допусков (см. рис. 4.10, б ).

Выбор полей допусков для посадок зависит от типа, размера, класса точности подшипника, от величины, направления и действия нагрузки (радиальная или осевая) и других условий эксплуатации: интенсивности радиальной нагрузки, режима работы (допустимая перегрузка), жесткости вала и корпуса, вида нагружения [9,13].

Различают три вида нагружения колец подшипника: циркуляционное, местное и колебательное. Вид нагружения кольца подшипника зависит от того, вращается кольцо или неподвижно, а также как воспринимается радиальная нагрузка [4, 12,14].

Вращающееся кольцо испытывает циркуляционный вид нагружения (нагрузку воспринимает кольцо всей окружностью дорожки качения и передает ее посадочной поверхности вала или корпуса), что требует обеспечения неподвижного соединения с сопрягаемой деталью.

Местнонагруженное кольцо воспринимает результирующую радиальной нагрузки ограниченным участком окружности дорожки качения кольца и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса (это наблюдается на не вращающемся кольце). Посадка его обычно производится с гарантированным зазором, чтобы исключить интенсивный местный износ дорожки качения кольца подшипника и заклинивание тел качения.

Колебательный виднагружения встречается реже. В этом случае оба кольца устанавливаются по переходным посадкам (js; Js), обеспечивающим проворачивание колец. При колебательном нагружении на подшипник действуют две радиальные нагрузки: постоянная по величине и вращающаяся вокруг оси. Их равнодействующая не совершает полного оборота, а колеблется на ограниченном участке окружности дорожки качения кольца, например, подшипники дробильных машин, насосов, транспортеров и т.д.

Величина минимального натяга для циркуляционно-нагруженного кольца зависит от интенсивности радиальной нагрузки, определяемой по формуле [4,14]:

,

где Р – интенсивность радиальной нагрузки, H/мм; кH/м;

R – радиальная реакция опоры в подшипнике, Н; (кН);

r и r₁ – радиусы закругления на торцах кольца подшипника, мм;

К₁ – динамический коэффициент посадки, зависящий от допустимой перегрузки (принимать К₁ = 1 при перегрузке до 150%, когда толчки и вибрации умеренные; К₁ = 1,8 при перегрузке до 300%, когда удары и вибрация сильные);

К₂ – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при пониженной жесткости вала или корпуса (полый вал или тонкостенный корпус); для жесткой конструкции К₂ = 1 (табл. 4.10);

К₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в двухрядных роликоподшипниках и сдвоенных шарикоподшипниках при наличии осевой нагрузки на опору определяется (табл.4.11) или по таблицам справочников [4,12,13]. Для однорядных подшипников К₃ = 1.

Предельные отклонения внутреннего и наружного колец подшипника

Примечание: Для всех подшипников всех классов точности верхнее отклонение

для внутреннего и наружного колец равно нулю.

вала; D_кор – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.

Примечание: А – осевая нагрузка; R – радиальная реакция опоры в подшипнике,

b- угол контакта тел качения.

Выбор посадки для циркуляционно-нагруженного кольца

Рекомендуемые поля допусков для монтажа колец подшипников качения при местном нагружении

Примечание: При выборе квалитета учитывать класс точности подшипника,

чем точнее подшипник, тем точнее должны быть обработаны посадочные поверхности.

4.5. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПОСАДОЧНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛА И КОРПУСА,
СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКОМ

От точности сопрягаемых с подшипником поверхностей вала и отверстия корпуса зависит работоспособность и долговечность подшипника, поэтому к ним предъявляются высокие технические требования [13].

Торцовые поверхности обеспечивают надежную опору колец подшипников при действии на них осевых нагрузок. Торцовые поверхности заплечиков должны быть перпендикулярны к осям заплечиков (рис.4.11). Радиусы галтелей заплечиков должны быть меньше радиусов (монтажных фасок) подшипников. Вместо галтелей при достаточном запасе прочности вала или корпуса можно применять проточки (канавки) для выхода шлифовального круга или резца (рис. 4.11).

Размеры заплечиков определены ГОСТ 20226. Размеры галтелей и канавок для установки подшипников приведены в табл. 4.14.

Рис. 4.11. Элементы конструкции посадочных поверхностей, сопрягаемых

Размеры галтелей и канавок для установки подшипников, мм

В ряде случаев (по конструктивным или технологическим соображениям) кольца подшипников могут упираться в торцовые поверхности смежных деталей (ступиц зубчатых колес, втулок, дисков, стопорных колец и т. д.), допуски торцового биения и шероховатости этих поверхностей должны соответствовать требованиям к заплечикам корпуса или вала (табл. 4.14).

Если высота заплечика вала или корпуса недостаточна (менее 1,8. 2 r), или их вообще нет, то применяются упорные кольца, размеры которых зависят от серии подшипника по диаметру. Диаметр упорного кольца должен быть больше диаметра вала на 6. 15 мм (чем тяжелее условия работы, тем больше перепад диаметров). Ширина упорного кольца – 4. 12мм.

Фаски на конце вала и в отверстии корпуса нормированы по ГОСТ 10948. Размеры их приведены в табл. 4.15.

Допуски формы и расположения посадочных поверхностей валов и корпусов определены в ГОСТ 3325 и приводятся в табл. 4.15. Требования к шероховатости посадочных поверхностей указаны в табл. 2.2 (см. гл. 2).

Допуски формы и расположения посадочных поверхностей валов

и отверстий корпусов по ГОСТ 3325

Примечание: 1) На рабочих чертежах детали можно проставлять допуск цилиндричности с тем же числовым значением при контроле параметров на координатно-измерительной машине (КИМ).

Допуски на ширину (высоту) подшипников, указанные в табл. 4.3,…,4.8 соответствуют всем классам точности и зависят только от диаметра внутреннего кольца, т.е. от размерной серии.

4.6. ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
С ПОДШИПНИКОМ КАЧЕНИЯ

На рис. 4.12 приводится сборочный чертеж узла с подшипниками качения.

Посадки сопрягаемых с подшипником деталей (крышек, втулок, стаканов и др.) следует выбирать по рекомендациям методического указания [9].

Рабочие чертежи вала и промежуточного корпуса (стакана) с требованиями по точности, шероховатости и отклонениями формы поверхностей приведены на рис. 4.13 и рис. 4.14.

Рис. 4.12. Сборочный чертеж с подшипником:

1 – вал; 2 – промежуточный корпус; 3 – подшипник 308; 4 – крышка; 5 – втулка;

6 – разрезная гайка; 7 – стопорный винт; 8 – корпус; 9 – распорная втулка

Рис. 4.13. Фрагмент рабочего чертежа вала

Рис. 4.14. Пример рабочего чертежа промежуточного корпуса подшипника

Источник

РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

4.1 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА И ВЫБОР ПОСАДОК

По ГОСТ 8338 – 83 (СТ СЭВ 3795 – 82) Подшипники шариковые радиальные однорядныеили по справочнику [ ], глава 12 «Технические характеристики подшипников качения» стр.424 – 532 по номеру подшипника, указанному в задании, устанавливаются параметры подшипника качения (рис.4.1):

d – номинальный диаметр отверстия внутреннего кольца, мм;

D – номинальный диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца, мм;

B – номинальная ширина подшипника, мм;

r – номинальная координата монтажной фаски, мм.

Из чертежа определяют установочные размеры сопрягаемых с подшипником деталей (мм) – диаметр заплечика вала; диаметр заплечика отверстия, т.е. корпусной детали.

F_A – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки R между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору. Для радиальных и радиально – упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом F_A = 1.

Таблица 4.1 Значения коэффициента F

Допускаемые значения P_R для различных посадок приведены в табл. 4.2. По величине P_R выбирается посадка для циркуляционно нагруженного кольца подшипника.

Таблица 4.2 Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочных поверхностях валов и корпусов

В общем случае выбор посадок подшипников на вал и в отверстие корпуса производят в зависимости от того, вращается или не вращается данное кольцо относительно действующей на него радиальной нагрузки или от вида нагружения, величины, направления и динамики действующих нагрузок.

Посадку вращающихся колец подшипников для исключения их проворачивания по посадочной поверхности вала или отверстия корпусов в процессе работы под нагрузкой необходимо выполнять с гарантированным натягом. Допускается в технически обоснованных случаях наличие зазоров в соединении.

Посадку одного из невращающихся колец подшипниковых узлов двухопорного вала необходимо проводить с гарантированным зазором для обеспечения регулировки осевого натяга или зазора подшипников, а также для компенсации температурных расширений валов и корпусов.

Кольца, которые подвергаются местному нагружению, должны устанавливаться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, могло в процессе работы иногда проворачиваться, чтобы нагрузка не приходилась постоянно на одно место, так как это может привести к быстрому местному износу. При повороте колец в процессе эксплуатации износ подшипника будет происходить равномерно.

Виды нагружения колец подшипников качения при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3 Виды нагружения колец подшипников качения при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы (по ГОСТ 3325 – 85)

Посадки колец шариковых и роликовых радиальных подшипников на вал и в отверстие корпуса в зависимости от вида нагружения выбирают в соответствии с табл. 4.4.

Рекомендуемое сочетание полей допусков для местно нагруженных колец подшипника качения приведено на рис. 4.2.

Рисунок 4.2 Схема выбора полей допусков для местно нагруженных колец

Виды нагружения колец

Посадки колец

внутреннего вала

наружного корпуса

Местное

Циркуля-ционное

Колеба- тельное

Рисунок 4.3 Схема расположения полей допусков при посадках подшипников на валы и в отверстия корпусов

Таблица 4.5 Допуски для среднего диаметра отверстия по классам точности шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально – упорных подшипников (по ГОСТ 3325 – 85)

Таблица 4.6 Допуски для среднего наружного диаметра по классам точности шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально – упорных подшипников (по ГОСТ 3325 – 85)

По таблицам 4.5 и 4.6 устанавливаются допускаемые отклонения по внутреннему и наружному диаметрам подшипника

В соответствии с выбранными посадками подшипника на вал и в корпус, по таблицам стандарта на допуски и посадки гладких соединений СТ СЭВ 144 – 75 или СТ СЭВ 145 – 75, устанавливаются предельные отклонения на размер вала по системе отверстия и на размер отверстия в корпус по системе вала.

По установленным отклонениям вычерчиваются раздельные схемы расположения полей допусков на соединение внутреннего кольца подшипника с валом и на соединение наружного кольца с корпусом. На схемах проставляются полученные расчетом наименьшее и наибольшее значение натягов и зазоров.

при посадке подшипника на вал

при посадке подшипника в корпус

где G_r – посадочный радиальный зазор;

G_rem = 0,5 (G_remax + G_remin ) – средний начальный радиальный зазор, т.е. среднее значение радиального зазора ненагруженного подшипника. Наибольшее и наименьшее значение радиального зазора ненагруженного подшипника (G_remax и G_remin ) устанавливается по таблице 4.7;

натягу N_max, образовавшемуся при посадке циркуляционно нагруженного кольца подшипника на вал или в отверстие корпуса, мкм.

Расчетом определяется значение приведенного диаметра беговой дорожки циркуляционно нагруженного кольца подшипника

для внутреннего кольца

для наружного кольца

Если в результате расчетов посадочный зазор отсутствует и в сопряжении образуется натяг, то подшипник нормальной группы зазора необходимо заменить на подшипник 7-ой или 8-ой группы с увеличенным начальным зазором G_rem, мкм.

Таблица 4.7 – Радиальные зазоры в радиальных однорядных шариковых подшипниках

4.2 ПРИМЕР РАСЧЕТА И ВЫБОРА ПОСАДОК ДЛЯ ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА

Рассчитать и выбрать посадку для внутреннего и наружного колец радиального, однорядного подшипника № 211, класс точности 0. Результирующая радиальных нагрузок постоянная по направлению R = 11000 Н. Вращается вал. Вал полый . Нагрузка умеренная с малой вибрацией.

Определение технической характеристики шарикоподшипника № 211

d = 55 мм; Д = 100 мм; В = 21 мм

Определение интенсивности нагрузки на посадочной поверхности вала

Р_R = ∙k_п ∙F ∙F_A,

k_п = 1, т.к. ; ; F = 1,4; F_A = 1.

Р_R = 1∙1,4∙1 = 733 .

Определение посадки подшипника.

Посадка внутреннего кольца на вал (циркуляционное нагружение) Р_R = 733 соответствует посадке – k6.

Посадка наружного кольца в отверстие корпуса (местное нагружение) соответствует посадке – Н8.

Определение отклонений посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса.

Отклонение вала Æ 55 k6 для посадки внутреннего кольца в системе основного отверстия es = + 21 мкм; ei = + 2 мкм.

Отклонение отверстия корпуса для посадки наружного кольца по системе основного вала Æ 100 Н8; EI = 0; ES = 54 мкм.

Определение отклонений присоединительных размеров подшипника.

Схема полей допусков посадок подшипника.

Наименьший натяг N_min = 2 мкм; наибольший натяг N_max = 36 мкм.

Посадка в отверстие корпуса

Наименьший зазор S_min = 0; наибольший зазор S_max = 69 мкм.

Определение величины начального зазора в подшипнике (по основному ряду) S_min = 8 мкм; S_max = 28 мкм.

G_rem = 0,5 (G_remax + G_remin) = 0,5 (28 + 8) = 18 мкм.

Определение приведенного диаметра внутреннего кольца

d₀ = d + = 55 + = 66,25 мм.

Определение величины деформации внутреннего кольца подшипника

∆d₁ = N_a∙ = 25,4 мкм.

Определение величины посадочного зазора

При посадке подшипника на вал образовался натяг, поэтому необходимо подшипник выбирать по 7-му дополнительному ряду, у которого S_min = 23 мкм; S_max = 43 мкм.

G_rem = 0,5 (G_remax + G_remin) = 0,5 (43 + 23) = 33 мкм.

В этом случае посадочный зазор будет равен:

Следовательно, посадка на вал k6 для подшипника № 211 с начальным зазором по 7-му дополнительному ряду выбрана правильно, т.к. оптимальным посадочным зазором G_r в подшипнике считается зазор по величине близкий к нулю, но не равный ему.

Источник