Задача 3. Допуски и посадки подшипников качения

Методические указания

При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А в соответствии с заданным вариантом. Согласно индивидуальному варианту требуется выполнить следующие работы.

1. Установить номинальные значения параметров подшипника, принять один из видов нагружения для каждого кольца, выбрать посадки наружного и внутреннего колец.

2. Пользуясь справочниками, найти предельные отклонения вала и отверстия в корпусе и колец подшипника. Определить зазоры и натяги в соединениях.

3. Подобрать шероховатость посадочных поверхностей сопрягаемых деталей, установить допускаемые отклонения геометрической формы посадочных поверхностей и биения заплечиков [3].

4. Выбрать экономические способы окончательной обработки и контроля деталей.

5. Привести в записке схемы расположения полей допусков выбранных посадок, вычертить эскизы сопряжений подшипника с неосновными деталями, отдельно вала и отверстия со всеми необходимыми обозначениями.

Номинальные размеры параметров подшипника определяют, пользуясь справочником [2] или приложением Б, таблица 1.

Посадки подшипников качения на вал и в корпус выбираются в зависимости от вида нагружения колец по справочнику [3], по ГОСТ 3325-85 [10], либо по таблице 3.1.

Для всех вариантов принимаем циркуляционное нагружение - для внутреннего кольца и местное нагружение – для наружного кольца подшипника.

В зависимости от выбранной посадки устанавливаются предельные отклонения сопрягаемых деталей (вал - внутреннее кольцо; корпус – наружное

кольцо). Отклонения на диаметры колец подшипника выбирают по специальным таблицам, приведённым в разделе " Подшипники качения" справочника [3]; ГОСТ 520-2002, на неосновные (присоединительные) детали - по справочнику [3], ГОСТ 25347-82 [9].

Таблица 3. 1 Посадки подшипников качения класса точности 0 и 6 на вал и отверстие корпуса (по ГОСТ 3325-85)

Класс точности подшипника	Нагружение кольца
местное	циркуляционное	колебательное
Посадки внутреннего кольца на вал
Шариковые и роликовые радиально-упорные подшипники качения
	Посадки наружного кольца в корпус
Шариковые и роликовые радиально-упорные подшипники качения

Зазоры, натяги и все необходимые расчеты определяются так же, как и для гладких цилиндрических соединений, приведенных в задаче 1.

Шероховатость поверхностей, допускаемые отклонения от правильной геометрической формы посадочных поверхностей и допускаемые отклонения биения заплечиков вала и отверстия в корпусе под подшипники определяются по справочнику [3].

Выбор экономических способов окончательной обработки и измерительных средств для вала и корпуса производится аналогично гладким цилиндрическим деталям (задача 1).

Схема расположения полей допусков деталей соединения (наружное кольцо подшипника - корпус и внутреннее кольцо - вал) изображается так же, как и для гладких цилиндрических деталей соединения (см. задачу 1).

На сборочных чертежах посадки подшипников качения обозначают следующим образом: Ø 70 или Ø 150 ,

где - m6 и H7 - поля допусков неосновных деталей (вала и отверстия корпуса) по 6 и 7 квалитетам; L0 - поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца подшипника по 0 классу точности; l0 - поле допуска наружного диаметра наружного кольца подшипника по 0 классу точности.

Пример. Подобрать посадки на кольца подшипника № 216 нулевого класса точности с деталями редуктора. Нагрузка на подшипник Р = 6000 Н.

Решение. По справочнику [2] или приложению Б находим:

d = 80 мм (80·10^-3м) - номинальный размер диаметра внутреннего кольца подшипника;

D = 140 мм - (140·10^{-3 м}) – номинальный диаметр наружного кольца;

B = 26 мм (26·10^-3м) - ширина кольца;

r = 3мм (3·10^{-3 м}) – радиус закругления.

К – коэффициент серии нагружения; (для легкой серии нагружения К = 2, 8; для средней К = 2, 3; для тяжелой К = 2, 0).

По условиям работы заданного узла принимаем циркуляционный вид нагружения для внутреннего кольца подшипника, так как вращается вал и усилие передается последовательно всей дорожке качения внутреннего кольца подшипника. Для наружного кольца принимаем местный вид нагружения. Это кольцо допускает некоторое перемещение при толчках и ударах.

L0 – отклонение отверстия внутреннего кольца;

l0 – отклонение наружного размера подшипника.

Посадка внутреннего кольца на вал выбирается исходя из условий работы заданного узла по величине наименьшего расчетного натяга. Значение наименьшего расчетного натяга определяется по формуле:

(натяг округляется в сторону увеличения полученного значения натяга).

Так как присоединительная деталь (вал) изготавливается по 6 квалитету (для подшипников качения " 0" и " 6" класса точности) в системе отверстия и он соединяется с отверстием внутреннего кольца подшипника неподвижно, то, пользуясь ГОСТ 25347-82 [9], находим его поле допуска (k, m, n или p), у которого нижнее отклонение должно быть равно или больше N _{min .p.}, т.е. ei ≥ N _{min .p.}

Для рассматриваемо­го примера это условие будет выдержано, если примем поле допуска m6, у которого еs = +30 мкм и еi = +11 мкм.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал обозначается .

Проверяем внутреннее кольцо подшипника качения на прочность. Вычисляем значение допустимого натяга:

, или 364 мкм

где [σ _p] = 400 МПа - допустимое напряжение на растяжение подшипниковой стали; d = 80∙ 10^{-3 м} - внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника.

Если натяг (N_дon) будет не равен целому числу мкм, то его округляют в сторону уменьшения полученного значения натяга.

Допустимый натяг N_доп = 364 мкм больше наибольшего табличного натяга N_{max. т.} = 45мкм и, следовательно, подшипник имеет значительный запас прочности.

Для соединения наружная поверхность наружного кольца подшипника - отверстие в корпусе принимаем посадку . Предельные отклонения, размеры посадочных поверхностей, зазоры и натяги определяем аналогично решению, приведенному в задачах 1 и 2.

Шероховатость посадочной поверхности вала принимаем R_a =1, 25 мкм, а отверстия в корпусе - R_a= 2, 5 мкм [3]. Для достижения выбранной шероховатости и квалитета посадочных поверхностей целесообразно применять закалённый вал, обработанный круглым чистовым шлифованием, а отверстие в корпусе - тонким растачиванием.

Допускаемая овальность и конусность посадочных поверхностей не должна быть более: для вала - 0, 010 мм и для отвер­стия - 0, 020 мм [3]. Допускаемое отклонение биения заплечиков не должно быть более: для вала - 0, 025 мм и для отверстия - 0, 050 мм.

Эскизы посадочных поверхностей и примеры обозначения посадки и предельных размеров деталей приведены на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Чертежи соединения подшипника качения с валом и

корпусом и отдельно присоединительных деталей

Схемы расположение полей допусков деталей соединений представлены на рис.3.2.

Рис. 3.2 Схема расположения полей допусков присоединительных

деталей с кольцами подшипника качения