Допуски и посадки подшипников качения

ЛЕКЦИЯ № 15 Допуски и посадки подшипников качения ПЛАН ЛЕКЦИИ 15.1 Требования, предъявляемые к подшипникам качения 15.2 Классы точности подшипников качения 15.3 Допуски подшипников качения. Расположение полей допусков по присоединительным размерам 15.4 Выбор посадок колец подшипников 15.1 Требования, предъявляемые к подшипникам качения Подшипники качения нашли весьма широкое применение в технике. Они предназначены для установки вращающихся деталей с целью замены сил трения скольжения силами трения качения. Подшипник качения представляет собой сборочную единицу, состоящую из двух соосных колец (наружного и внутреннего) и расположенных между ними тел качения (шариков, роликов и др.). По направлению действия воспринимаемой нагрузки подшипники качения разделяются на: - радиальные - воспринимающие только радиальную нагрузку; - упорные - предназначенные для восприятия только осевых нагрузок; - радиально-упорные - предназначенные для восприятия осевых и радиальных нагрузок. К подшипникам качения предъявляются следующие требования: - Высокая точность вращения; - Долговечность работы; - Минимальный уровень шума и вибраций; - Минимальный момент трения. 15.2 Классы точности подшипников качения Выполнение этих требований зависит от того, насколько точно сделаны дорожки качения подшипников и посадочные присоединительные поверхности. ГОСТ 520-2011 «Подшипники качения. Общие технические условия.», в зависимости от допустимых предельных отклонений размеров и допусков формы, взаимного положения поверхностей подшипников, точности вращения устанавливает следующие классы точности подшипников, указанные в порядке повышения 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. ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений.» устанавливает систему условных обозначений подшипников. Основное условное обозначение подшипника состоит из семи основных знаков, обозначающих следующие признаки: - размерную серию (серию диаметров и серию ширин) по ГОСТ 3478; - тип и конструктивное исполнение по ГОСТ 3395; - диаметр отверстия. Основное условное обозначение подшипника характеризует основное исполнение: - с кольцами и телами качения из подшипниковой стали ШХ15; - класса точности 0 по ГОСТ 520; - с сепаратором, установленным для основного конструктивного исполнения согласно отраслевой документации. Порядок расположения знаков основного условного обозначения подшипников приведен на схемах 1 и 2. Подшипники с диаметром отверстия до 10 мм, кроме подшипников с диаметрами отверстия 0,6; 1,5 и 2,5 мм Схема 1 Подшипники с диаметром отверстия 10 мм и более, кроме подшипников с диаметрами отверстия 22, 28, 32, 500 мм и более Схема 2 Например: Подшипник 1000094 - радиальный шариковый однорядный Подшипник 25 - радиальный шариковый однорядный Подшипник 32205 - радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами Слева от основного обозначения проставляют знаки, определяющие класс точности, группу радиального зазора, момент трения и категорию подшипников. Знаки располагают в порядке перечисления справа налево от основного обозначения подшипника и отделяют от него знаком тире, например: А125-3000205, где 3000205 - основное обозначение; 5 - класс точности; 2 - группа радиального зазора; 1 - ряд момента трения; А - категория подшипника. 0 класс точности в обозначении не указывается. Типоразмер подшипника несет информацию о его габаритных размерах, типе подшипника (радиальный, упорный, радиально-упорный). Подшипники нулевого класса наиболее употребимы в машиностроении. Более высокий класс подшипников - 6 применяют при повышенных требованиях к точности вращения, 5, 4 - при высоких частотах вращения и требованиях к точности вращения, 2 - для прецизионных приборов и в других особых случаях. 15.3 Допуски и посадки подшипников качения. Расположение полей допусков по присоединительным размерам Подшипники изготавливаются на специализированных заводах и их кольца по присоединительным размерам (диаметру, ширине) выполняются с весьма высокой точностью - 3 - 6 квалитет. Посадки по наружному кольцу создаются в системе вала, посадки по внутреннему кольцу - в системе отверстия (рис.90). Рисунок 90 – Схема расположения полей допусков по присоединительным размерам При этом поля допусков для колец шарикоподшипников располагаются в области отрицательных отклонений. Поле допуска наружного кольца hB совпадает с полем допуска основного вала, а поле допуска внутреннего КВ не совпадает с полем допуска основного отверстия HB, а располагается в минус от номинального размера, в отличие от поля допуска H. Последнее обстоятельство позволяет получать посадки с гарантированным натягом при использовании основных отклонений k, m, n. Эта особенность объясняется следующим. Для создания гарантированного натяга в сопряжении внутреннего кольца с валом не представляется возможным применять поля допусков валов от p до z, так как они имеют большие величины натягов, которые могут вызвать деформацию внутреннего кольца подшипника. Переходные посадки при расположении допуска в плюс (как принято в ЕСДП) от номинального размера не гарантируют в сопряжении натяга, результатом чего может явиться проворачивание вала во внутреннем кольце , особенно при больших радиальных нагрузках. С этой целью поле допуска внутреннего кольца подшипника принято располагать в минус от номинального размера, и тогда поля допусков под переходные посадки (кроме js) обеспечивают в соединении натяг, достаточный для предотвращения проворачиваемости вала во внутреннем кольце подшипника, т.е. переходные посадки выполняют роль посадок с гарантированным натягом. Устанавливаются следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры колец подшипника по классам точности (рис.91): - для среднего диаметра отверстия подшипников - Ldm, L0, L6, L5, L4, L2; где Ldm - общее обозначение поля допуска на средний диаметр отверстия  подшипника; L0, L6, L5, L4, L2 - обозначение полей допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности подшипников; - 0, 6, 5, 4, 2 - классы точности подшипников по ГОСТ 520-2011; L - обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия подшипника; lDm, l0, l6, l5, l4, l2 - обозначение полей допусков для среднего наружного диаметра подшипников, где lDm - общее обозначение поля допуска для среднего наружного диаметра  подшипника; l0, l6, l5, l4, l2 - поля допусков по классам точности; l - обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра подшипника Рисунок 91 - Схема расположения полей допусков на средние наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников по классам точности Условные обозначения посадок подшипников указывают на сборочных чертежах и в отраслевой нормативно-технической документации. Примеры обозначений - посадок подшипников качения: Подшипник класса точности 0 на вал с номинальным диаметром 50 мм, с симметричным расположением поля допуска js6 ГОСТ 25347; Посадка - Ø50L0/ js6  (или Ø50L0 - js6). То же в отверстие корпуса с номинальным диаметром 90 мм, с полем допуска H7: Посадка – Ø90H7/l0   (или Ø90H7 - l0). Обозначения посадок подшипников на вал и в корпус соответствуют указанным на рис. 92 и 93. Рисунок 92 Рисунок 93 Допускается на сборочных чертежах подшипниковых узлов указывать размер, поле допуска или предельные отклонения на диаметр, сопряженный с подшипником детали, как показано на рис. 94 и рис. 95. Рисунок 94 Рисунок 95 15.4 Выбор посадок колец подшипников При выборе посадок должно выполняться следующее правило - относительно вращающейся детали кольцо должно сидеть неподвижно, т.е. с натягом. Если натяг выбранной посадки не обеспечит взаимной непроворачиваемости, то возникает очень быстрый износ поверхности детали, соединенной с кольцом подшипника, а также износ и самого кольца. Относительно неподвижной детали кольцо может сидеть свободно. Зазор между корпусом и кольцом не страшен, так как проворот исключен вследствие значительного преобладания момента трения скольжения между корпусом и наружным кольцом над моментом трения качения между кольцом и шариками. Правда под действием толчков и вибраций, как установлено практикой происходит незначительный проворот кольца (на один - два оборота за рабочий день). Но это только способствует равномерному износу дорожки качения кольца - меняется положение наименее нагруженных ее участков. Кроме этого свободная посадка облегчает сборку и разборку узла, способствует самоустановке кольца, позволяет регулировать радиальный зазор, может служить компенсатором тепловой деформации в осевом и в радиальном направлении. Точный выбор посадки осуществляется с помощью стандарта ГОСТ 3325-85 «Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.» При выборе полей допусков деталей учитывают следующие требования: 1 Характер нагрузки, воспринимаемый кольцом: а) циркуляционная; б) местная; в) колебательная. 2 Режим работы подшипника: а) тяжелый; б) средний; в) легкий. 3 Характеристика толщины стенки детали, соединенной с кольцом: а) тонкостенная; б) толстостенная. 4 Класс точности подшипника. 5 Требования к точности положения оси подшипника относительно оси посадочной поверхности сопряженной детали, требования к возможности перемещения в процессе регулирования зазора в подшипниках, требования к повышенной жесткости. Характер нагрузки а) Циркуляционная - это такая, которая воспринимается последовательно всеми участками беговой дорожки кольца подшипника. б) Местная - та, которая воспринимается одним ограниченным участком беговой дорожки. в) Колебательная - возникает на наружном (неподвижном) кольце, если кроме действия силы F действует постоянная по абсолютной величине, но переменная по направлению сила P (наприме, от дисбаланса - центробежная сила). Результирующая сила совершает колебательное движение относительно направления силы F. Режим работы подшипника Он определяется нагрузкой на подшипник и типом подшипника. Чем тяжелее режим работы тем плотнее и точнее должна быть посадка. Характеристика толщины стенки. Оценка толщины стенки детали производится по следующей методике: если Dк/D = 1,25 - деталь толстостенная d/dв = 1,25 - деталь толстостенная. При тонких стенках поля допусков берутся точнее. Класс точности подшипника Чем точнее подшипник, тем меньше допуски посадочных размеров вала и корпуса.