Выбор посадок и расчет размерных цепей (стр. 2 )

Для колец подшипников помимо предельных размеров, определяющих точность изготовления, нормируется еще верхнее и нижнее отклонение от среднего диаметра (Dmp, dmp). При этом требование к среднему диаметру является основным, и посадки осуществляются со значением среднего диаметра, потому что кольца подшипников являются легкодеформируемыми элементами, т. е. не обладают большой жесткостью, и при установке кольца на поверхность вала или в корпусе оно деформируется и принимает в значительной мере форму посадочной (сопрягаемой) более жесткой поверхности.

Для расчета допусков и посадок следует учитывать режим работы подшипника. Под режимом работы понимают сочетание условий, при которых работают подшипники, величину и характер нагружения (удары, вибрации, сотрясения и т. п.), рабочую температуру, защищенность от воздействия внешней среды, продолжительность непрерывной работы. К недостаткам подшипников качения следует отнести отсутствие разъёмных конструкций, сравнительно большие радиальные габариты, ограниченную быстроходность, связанную с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и пр.), низкую работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах, например, в воде.

Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности, класс точности и др.

Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр d. Для подшипников с d = 20…495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Так, подшипник 7309 имеет d = 45 мм.

Третья цифра справа обозначает серию диаметров: 1 – особо легкая; 2 – легкая; 3 – средняя; 4 – тяжелая и т. д. Например, подшипник 7309–средней серии диаметров.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника: 0 – шариковый радиальный; 1 – шариковый радиальный сферический; 2 – роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 – роликовый радиальный с сферическими роликами; 4 – роликовый радиальный с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами; 5 – роликовый радиальный с витыми роликами; 6 – шариковый радиально-упорный; 7 – роликовый конический; 8 – шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный; 9 – роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный.

Приведенный для примера подшипник 7309 является роликовым коническим.

Пятая или пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного типа. Например, подшипник 7309 основной конструкции пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный подшипник с бортом клеймится как 67309.

Седьмая цифра справа обозначает серию ширин. По нагрузочной способности (или по габаритам) подшипники разделяют на семь серий диаметров и ширин: сверхлегкую, особо легкую, легкую, легкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжелую.

Цифры, стоящие через тире впереди цифр основного обозначения подшипника указывают его класс точности: 0 – нормального класса; 6 – повышенного; 5 – высокого; 4 – особо высокого; 2 – сверхвысокого и т. д. С переходом от класса «0» к классу «2» допуск радиального биения снижается в 5 раз, а стоимость увеличивается в 10 раз. Приведенный в качестве примера подшипник 7309 – нормального класса точности (0 – не проставляется).

В условном обозначении подшипников могут быть дополнительные знаки, характеризующие изменение металла деталей подшипника, специальные технологические требования и т. д.

Примеры обозначения подшипников: 211 – подшипник шариковый радиальный, легкой серии, с внутренним диаметром d = 55 мм, нормального класса точности; 6–405 – подшипник шариковый радиальный, тяжелой серии, d = 25 мм, шестого класса точности; 4–2208 – подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии, d = 40 мм, четвертого класса точности.

Условия работы подшипникового узла определяют по конструкции и принципу работы механизма.

Условно считают, что если на подшипник воздействует нагрузка свыше 9кН (вибрации, сильные толчки, перегрузка до 300%) – тяжелым режимом работы, и менее 9кН – нормальным режимом работы (вибрации, толчки умеренные, перегрузка до 150%) /1/.

1.1.2 Виды нагружения и выбор посадок для колец подшипника

В зависимости от условий работы подшипникового узла различают три вида нагружения колец подшипника: местное, циркуляционное и колебательное (ГОСТ 3325–85* Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки).

Местное нагружение – вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения кольца (в пределах

зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса (рисунок 2 а, в).

Такой вид нагружения имеет место:

– когда на не вращающееся кольцо действует постоянная по направлению нагрузка (рисунок 2 а, в);

– когда кольцо и нагрузка вращаются вместе.

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 износу. При повороте колец в процессе эксплуатации износ подшипника будет происходить равномерно.

Циркуляционное нагружение – вид нагружения, при котором кольцо воспринимает нагрузку последовательно всей посадочной поверхностью, а действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно по всей длине окружности и по всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения возникает, например, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки (рисунок 2 а, в), а так же когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца (рисунок 2, в).

При циркуляционном нагружении кольцо должно устанавливаться по посадке с натягом для того, чтобы оно не проворачивалось в процессе работы и его износ происходил равномерно, так как сама нагрузка проходит последовательно по сопрягаемой поверхности.

Колебательное нагружение – вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок (постоянной по направлению Р и вращающейся Рв, меньшей или равной по значению радиальной нагрузке).

Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение симметричное относительно неподвижной радиальной силы. Причем эта равнодействующая периодически передается соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности (рисунок 2,б) при колебательном нагружении кольцо должно устанавливаться по переходной посадке с целью обеспечения возможного поворота кольца в процессе работы для равномерного износа.

1.1.3 Выбор стандартного подшипника качения

По заданным размерам в задании (по ГОСТ 8338-75* Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры) выбрать стандартный подшипник, при этом размер ширины кольца должен остаться заданным, т. к. он входит в размерную цепь. Если он будет изменен, то учесть это при решении размерной цепи.

а) б) в)

Рисунок 2 - Виды нагружения колец подшипников качения (М - местное; Ц - циркуляционное; К – колебательное)

1.1.4  Выбор класса точности подшипника

Класс точности подшипника выбирается, исходя из требований, предъявляемым к точности вращения и условий работы механизма.

Существуют классы точности подшипников качения 0, 8, 7, 6, 5, 4, 2, Т. Наиболее грубыми являются классы 0, 8, 7, наиболее точными – классы 2 и Т.

Для большинства механизмов общего назначения в машиностроении принимаются подшипники "РО" класса точности с нормальным режимом работы, "Р6" класс применяется для тяжелого режима работы:

– когда требуется более высокая точность вращения вала;

– при больших частотах вращения.

Условно считать: если зубчатое колесо расположено внутри редуктора – нормальный режим и применять подшипники "РО" класса точности, если зубчатое колесо расположено на конце вала, тогда требуется более высокая точность вращения – применять подшипник "Р6" класса точности.

1.1.5  Выбор посадок подшипников качения

Выбор посадок подшипников качения производится в зависимости от типа, размера и конструкции подшипника, от условий эксплуатации, от величины направления и характера нагрузок, действующих на подшипник.

Требуемый характер посадки обеспечивается выбором соответствующего поля допуска вала и отверстия корпуса (стакана) при неизменных полях допусков колец подшипников. Существует общее правило: для вращающегося кольца применяют посадку с натягом, а для не вращающегося кольца – посадку с зазором.

Для получения неподвижных соединений применяют поля допусков переходных посадок. Выбор полей допусков в зависимости от вида нагружения означает, что нужно учитывать вид нагружения колец подшипника.

Местно нагруженные кольца соединяются с корпусом (стаканом) или валом по посадке с зазором. Поля допусков неразъемного корпуса (стакана) выбирают в зависимости от диаметра посадочного кольца и нагрузки по стандарту ГОСТ 520-89 Подшипники качения. Общие технические условия (Приложение В).

Рекомендуется для подшипников РО и Р6 классов точности отверстий корпуса изготавливать по IT7 (7 квалитет точности). Для циркуляционно-нагруженого внутреннего кольца рассчитывается интенсивность нагружения (формула в образце выполнения). По величине диаметра внутреннего кольца и интенсивности находят поля допуска вала по ГОСТ 520-89. Для РО и Р6 класса точности вал изготавливается по IТ6 (6 квалитету точности) (см. Приложение В).

1.1.6  Обозначение полей допусков колец подшипников, корпусов, валов

Поля допуска наружного кольца обозначают "l0",…, "l6", а поля допуска внутреннего кольца "L0",…, "L6", где l, L первая буква немецкого слова "Lager" – подшипник.