Допуски и посадки подшипников качения.

Для всех подшипников качения верхнее отклонение присоединительных размеров принято равным 0. Для наружного диаметра наружного кольца подшипника (D_m) поле располагается аналогично основному валу и с es =0. Для внутреннего диаметра внутреннего кольца (d_m) с ES =0. Поэтому посадку соединения наружного кольца подшипника с корпусом назначают в системе вала, а посадку соединения внутреннего кольца подшипника с валом – в системе отверстия.

Однако, поле допуска на внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника расположено в “-“ от номинального размера, а не в “+” как у основного отверстия “H”, т.е. не в тело кольца.

В ГОСТ 3325-85 основным является нормирование отклонений на средние значения диаметров подшипника: D_m и d_m, т.к. кольцо подшипников легко деформируются при запрессовке. Поэтому в дальнейшем будем вести речь только о средних диаметрах.

Рис.2 Схема расположения полей допуска на наружный и внутренний диаметры подшипников качения.

Посадку подшипника на вал и в корпусе выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значений и характера действующих нагрузок.

Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное, колебательное.

При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению радиальную нагрузку (например, вес P) и передает ее посадочной поверхности (ограниченному участку). (Рис.3 а)

Рис. 3.

Эпюра напряжений

Такое нагружение возникает, когда кольцо не вращается относительно нагрузки.

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей поверхностью (окружностью дорожки качения) и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке Р, или при радиальной нагрузке, вращающейся относительно кольца М_кр (F_r) (Рис. 3б).

При колебательном нагружении не вращающееся кольцо воспринимает нагрузку определенным участком дорожки качения и передает ее ограниченному участку посадочной поверхности, т.е. нагрузка колеблется между некоторыми точками (Р > > F_r).

Выбор посадок: посадку следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности в процессе работы. Другое кольцо должно быть установлено с зазором. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. Кольцо при такой посадке под действием толчков и вибрации постепенно проворачивается, благодаря чему износ беговой дорожки происходит более равномерно по все окружности кольца и срок службы подшипников увеличивается.

Посадку с натягом назначают для колец, которые испытывают циркуляционное нагружение, иначе происходит развальцовка посадочной поверхности.

При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки p_R на посадочную поверхность

p_R = ,

где Р – радиальная составляющая нагрузки на опору;

k_1, k₂, k₃ – коэффициенты;

В – ширина кольца;

r – величина монтажной фаски на кольце.

Динамический коэффициент k₁ зависит от характера нагрузки. При умеренных толчках и вибрации (У) k₁ =1, при сильных толчках и вибрации (Т) k₁ =1, 8.

Коэффициент k₂ учитывает ослабление натяга при полом вале или тонкостенном корпусе. При сплошном вале k₂ = 1.

k₃ учитывает степень неравномерности распределения радиальной нагрузки для двухрядных конических роликоподшипников или сдвоенных шарикоподшипников и зависит от отношения

,

где А – осевая сила;

α – угол охвата тел качения.

Требования, предъявляемые к поверхностям сопрягаемым с подшипниками качения.

Для обеспечения равномерности натяга и зазора нецилиндричность отверстий, валов не должна превышать:

30% от допуска – для 0, 6 классов;

20% от допуска – для 5, 4 классов;

50% от допуска – для 2 класса (из-за малого допуска).

Отклонения от соосности в радиусном выражении:

60% от допуска – для 0, 6 классов;

40% от допуска – для 5, 4 классов;

60% от допуска – для 2 класса.

(или степень точности допуска расположения на 1 меньше номера квалитета)

Шероховатость поверхности и торцевое биение заплечиков выбираются по ГОСТ 3325-85 в зависимости от размеров и класса точности подшипника.

Одним из основных параметров подшипника качения является его радиальный зазор между телами качения и беговыми дорожками. При выборе посадок со значительными натягами, следует определять величину зазора, для исключения заклинивания тел качения.

Величина радиального зазора G=G_m-Δ d_{1 НБ},

где G_m= - средний первоначальный зазор;

G_max, G_min – наибольший и наименьший радиальные зазоры;

Δ d_{1 НБ} – диаметральная деформация беговой дорожки кольца после посадки его на сопрягаемую деталь с натягом.

Δ d_{1 НБ} =Δ _эф * - при посадке на вал;

Δ d_{1 НБ} =Δ _эф * - при посадке в корпус;

Δ _эф – эффективный натяг: Δ _эф = 0, 85*N_max;

d₀ = d_m + - приведенный наружный диаметр внутреннего кольца подшипника;

D₀ = D_m - - приведенный внутренний диаметр наружного кольца подшипника.

Если G ≥ 0 заклинивания тел качения не будет, при G < 0, следует выбирать посадку с меньшим натягом, другую серию подшипника (увеличивая В, D) или брать сдвоенный подшипник; брать 7, 8 группу по зазору.