Подшипник качения представляет собой сложный узел. В общем случае он состоит из наружного и внутреннего колец, тел качения и сепаратора. Телами качения являются шарики, ролики или иглы в игольчатых подшипниках. Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям, что обеспечивает возможность их замены при износе. Кольца подшипников и тела качения обладают неполной взаимозаменяемостью, гак как их собирают методом селективной подборки.

Основными присоединительными поверхностями подшипников качения являются:

• 1) отверстие во внутреннем кольце радиальных и радиально-упорных подшипников или тутом кольце упорных подшипников;
• 2) наружная поверхность наружного кольца в радиальных и радиально-упорных подшипниках или свободном кольце упорных подшипников.

В связи с этим различают посадки внутреннего кольца на вал и наружного кольца в корпус. Требуемый характер соединения обеспечивается выбором соответствующего поля допуска вала или отверстия корпуса при неизменных полях допусков колец подшипника.

Стандартизация посадок подшипников сводится к установлению предельных отклонений посадочных поверхностей колец подшипников, рядов полей допусков для валов и отверстий корпусов, соединяемых с подшипниками.

Точность подшипников качения определяется отклонениями, установленными на геометрические и кинематические параметры, к которым относятся: ширина внутреннего и наружного колец (В); ширина наружного кольца, если внутреннее имеет иную ширину (С); номинальные диаметры отверстия внутреннего кольца и посадочной поверхности наружного кольца (а1. О); средние диаметры отверстия внутреннего и наружного колец (

где и с!^ Отт - наибольшие и наименьшие диаметры посадочных поверхностей колец подшипника; радиальное биение дорожки качения внутреннего кольца относительно его отверстия радиальное биение дорожки качения наружного кольца относительно его наружной цилиндрической поверхности (Д"); монтажная высота однорядного конического роликового подшипника (Г); непостоянство ширины кольца (1/р).

Классы точности

В зависимости от точности перечисленных выше параметров установлены следующие пять классов точности, обозначаемых (в порядке возрастания точности) 0; 6; 5; 4; 2. Каждому классу точности соответствует свой допуск. Классы точности подшипника выбираются исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы соединения.

В механизмах, когда требования к точности вращения специально не оговорены, применяют подшипники классов точности 0 и 6. Подшипники классов 5 и 4 применяют при большой частоте вращения и повышенных требованиях к точности вращения (например, шпиндели точных станков). Подшипники класса точности 2 используют в специальных случаях (точные приборы, высокоскоростные подшипниковые узлы).

Подшипники имеют условные обозначения, состоящие из цифр и букв.

Две первые цифры, считая справа, обозначают для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм внутренний диаметр подшипников, деленный на 5. Третья цифра справа совместно с седьмой обозначают серию подшипников всех диаметров, кроме малых (до 9 мм). Основная из особо легких серий обозначается цифрой I; легкая - 2; средняя - 3; тяжелая - 4; легкая широкая - 5; средняя широкая - 6 и т. д.

Четвертая справа цифра обозначает тип подшипника: 0 - радиальный шариковый однорядный; I - радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 - радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 - радиальный роликовый двухрядный сферический; 4- роликовый с длинными цилиндрическими роликами или иглами; 5 - роликовый с витыми роликами; 6 - радиально-упорный шариковый; 7 - роликовый конический; 8 - упорный шариковый; 9 - упорный роликовый.

Пятая или пятая и шестая справа цифры вводятся не для всех подшипников и обозначают их конструктивные особенности. Например, наличие встроенных уплотнений, наличие стопорной канавки, утла контакта шариков в радиально-упорных подшипниках и т. п.

Цифры 6; 5; 4 и 2, стоящие через тире (разделительный знак) перед условным обозначением подшипника, обозначают его класс точности. Класс 0 не указывается.

Например: 5-210. Цифры (две первые справа) 10 обозначают внутренний диаметр подшипника, который равен 10-5 = 50 мм, цифра 2 (третья справа) обозначает серию. В данном случае - легкая серия. Подшипник радиальный шариковый однорядный, так как отсутствуют четвертая, пятая и шестая цифры (см. сноску). Класс точности подшипника - 5.

Для сокращения номенклатуры подшипники изготавливают с отклонениями размеров внутреннего и наружного диаметров, не зависящими от посадки, по которой их будут монтировать. Наружное кольцо диаметром О принято за основной вал, а внутреннее кольцо диаметром й - за основное отверстие. Таким образом, посадки наружного кольца с корпусом осуществляются по системе вала, а посадки внутреннего кольца с валом - по системе отверстия. При этом поле допуска внутреннего кольца расположено в "минус" от номинального размера (вниз от нулевой линии), а не в "па/ос", как у обычного основного отверстия (рис. 5.24).

В этой связи при выборе посадок на вал необходимо иметь в виду, что характер соединения внутреннее кольцо-вал получается с небольшим гарантированным натягом. Характер соединений наружное кольцо-корпус такой же, как в обычных соединениях по системе вала при одинаковой точности изготовления.

ГОСТ 3325-85 устанавливает следующие обозначения полей допусков на посадочные размеры колец подшипников по классам точности (рис. 5.25):

• - для среднего внутреннего диаметра подшипников Ьй^ ¿0, ¿6, ¿5, ¿4, 12;
• - для среднего наружного диаметра подшипников /Д," /0, /6, /5, /4, /2, где Ьйтъ Ют - общее обозначение поля допуска соответственно на средний внутренний йт и средний наружный От диа-

Рис. 5.24.

Рис. 5.25.

метры подшипника; Ьу I- обозначение основного отклонения соответственно среднего внутреннего и среднего наружного диаметров подшипника.

Поля допусков Ьйт и Ют посадочных размеров подшипника расположены одинаково в "минус" от линии их номинальных средних размеров От и

Значения допусков на посадочные размеры подшипника класса точности 0 соответствуют примерно 5-6-му квалитетам, а для подшипников класса точности 2 - 2-3-му квалитетам.

Для обеспечения высокого качества подшипников овальность и средняя конусообразность отверстия и наружной цилиндрической поверхности колец шариковых и роликовых радиально-упорных подшипников классов точности 5, 4, 2 не должны превышать 0,5 допуска на диаметры (1т, От. Допускаемая овальность посадочных поверхностей колец подшипника в свободном состоянии может быть больше 0,5 допуска на диаметр, но при сборке подшипника и его монтаже кольца выправляются (овальность устраняется). Вследствие овальности, конусообразное™ и других отклонений при измерении подшипников могут быть получены различные значения диаметров их колец в разных сечениях. В связи с этим установлены предельные отклонения номинального (а". О) и среднего (4, А,) диаметров колец.

К шероховатости посадочных и торцевых поверхностей колец подшипников, а также валов и корпусов предъявляют повышенные требования. Особо большое значение имеет шероховатость поверхности дорожек и тел качения. Например, уменьшение шероховатости от Яа = 0,63-0,32 мкм до Яа = 0,16-0,08 мкм повышает ресурс подшипников более чем в 2 раза, а дальнейшее уменьшение шероховатости до Яа = 0,08-0,04 мкм - еще на 40% . Допуск круглости для подшипников класс точности 0 и 6 допускается в пределах половины допуска на диаметр в любом сечении посадочной поверхности, а для класса 5 и 4 - четверть допуска. Допуск цилиндричности допускается в пределах половины допуска на диаметр посадочной поверхности на длине этой поверхности для 0 и 6 класса и четверти допуска на диаметр в любом сечении посадочной поверхности для 4 и 2 классов точности.

Пример назначения и написания посадок колец подшипника 6-308 при условии, что вращается и испытывает циркуляционное нагружение наружное кольцо, приведен на рис. 5.26, а; схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей и средневероятные параметры в посадках - на рис 5.26, и .

Рис. 5.26.

а - вращается и испытывает циркуляционное нагружение наружное кольцо; б схемы расположения полей допусков и средневероятные параметры в посадках

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

подшипники КАЧЕНИЯ

ПОЛЯ ДОПУСКОВ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОСАДОЧНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ ВАЛОВ И КОРПУСОВ. ПОСАДКИ

Издание официальное

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Подшипники качения

ПОЛЯ ДОПУСКОВ и ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОСАДОЧНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ ВАЛОВ И КОРПУСОВ ПОСАДКИ

Rolling bearings Tolerance margins and technical requirements for shaft and housing seatings Fits

Дата введения 01.01.87

Постановлением Госстандарта СССР №2314 от 29.12.91 снято ограничение срока действия

Настоящий стандарт распространяется на подшипниковые узлы машин, механизмов и приборов, посадочные поверхности и опорные торцы которых предназначены для монтажа подшипников качения с номинальным диаметром отверстия до 2500 мм, отвечающие совокупности следующих условий:

а) валы сплошные или полые толстостенные; б корпуса толстостенные (см. обязательное приложение 1);

в) материал валов и корпусов - сталь или чугун;

г) нагрев подшипников при работе до 100 °С включительно. Стандарт устанавливает поля допусков, посадки, требования по

шероховатости и отклонениям формы и положения посадочных поверхностей под подшипники и опорных торцовых поверхностей, значения допустимых углов взаимного перекоса колец, требования к посадкам и рекомендации по монтажу подшипников качения.

Требования настоящего стандарта не распространяются на тонкостенные корпуса, а также на тонкостенные стальные стаканы, монтируемые в отверстия корпусов, изготовленных из цветных металлов и сплавов с коэффициентами линейного расширения, отличающимися от коэффициента линейного расширения стали.

4. В скобках указаны значения параметра шероховатости Ra, применение которого в этих случаях менее предпочтительно

5. В технически обоснованных случаях по согласованию потребителей с изготовителями для номинальных диаметров валов до 10 мм под подшипники класса точности 2 допускается шероховатость посадочной поверхности валов до 0,32 мкм,

Малонагруженными являются подшипники, работающие с частотой вращения, не превышающей 0,05п П р при радиальной нагрузке F r , не превышающей 0,05 радиальной динамической грузоподъемности С г и при коэффициенте безопасности Кб = 1.

2.2. Обозначения допусков формы и положения посадочных и опорных торцовых поверхностей заплечиков валов и отверстий корпусов указаны на черт. 8 и 9.

2.3. Допуски формы посадочных мест валов (осей) и отверстий корпусов" в радиусном измерении (допуск круглости, допуск профиля продольного сечения) и в диаметральном измерении (допуски непостоянства диаметра в поперечном и продольном сечениях) не должны превышать значений, указанных в табл. 4.

Выбор параметров контроля отклонений формы в радиусном или диаметральном измерениях осуществляет разработчик изделия.

Определение допуска круглости и допуска профиля продольного сечения - по ГОСТ 24642-81 .

Непостоянство диаметра в поперечном сечении посадочной поверхности - разность наибольшего и наименьшего единичных диаметров, измеренных в одном и том же поперечном сечении.

Примечание В технически обоснованных случаях по согласованию потребителей с изготовителями для номинальных диаметров валов до 15 мм под подшипники класса точности 2 разрешается допуск кругло-сти и профиля продольного сечения выдерживать до 0,6 мкм или допуск непостоянства диаметра в поперечном и продольном сечениях до 1,2 мкм

С. 14 РОСТ 3325-85

Непостоянство диаметра в продольном верхности - разность между наибольшим сечении посадочной порами, измеренными в одном и том же прок 11 наиме ныпим диамет- к г больном сечении.

Допуск непостоянства диаметра в пеп^ к

большее допустимое непостоянство диаме| ,ечном сечении наи * 1 ""ра в поперечном сече-

Ольном сечении - наира в продольном сече-

Допуск непостоянства диаметра в дро^ большее допустимое непостоянство диаме^"

2.4. Значения непостоянства диаметра ь

ном сечениях установлены в табл. 4 иа par, поперечном и продольна диаметр посадочной поверхности при ^ ета - половина допуска классов точности 0 и 6, треть допуска - посадке подшипников поверхности при посадке подшипников Kj* aa Д иамет Р посадочной

четверть допуска - при посадке подшипц5 ссов точности 5 и 4 и

чков класса точности 2.

2.5. Допуски непостоянства диаметра ^

ном сечениях посадочных поверхностей отв< ^

сов под подшипники класса точности 0, a 5 P CTHf ^ чугунных корпу-тий корпусов малонагруженных подшипник также валов и отверс-мать равными 3 А допуска на диаметр. 08 Р аз Р е1иает0Я прини-

2.6. Допуски непостоянства диаметра в ном сечениях посадочных поверхностей В алс попе Р ечном и П Р°Д° ЛЬ " посадки подшипников на закрепительных и. ,в ’ предназначенных для должны превышать X U допусков на диамет 311 стяжных втулках не ности, соответствующих полям допусков h"P ц° са *°^ нои пове Р х " ных для вала. пу> пш> У становлен *

Примечание, Для сельскохозяйственных ма ра в поперечном сечении посадочных поверхностей шин непостоянство диамет-закрепительных или стяжных втулках не должно п| валов под подшипники на на диаметр вала, обработанного по 3 квалитету. зевышать половины допуска

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.7. Допуски торцового биения опорных заплечиков валов и отверстий корпусов д, т0 РД° вых поверхностей указанным в табл. 5 и 6. олжны соответствовать

2.8. Допуски на диаметр конических ше(

1:12, предназначенных для посадки подши. ж валов с конусностью отверстием, и допуски угла конуса АТ С, 0 ?™ ков с коническим ность диаметров вала, расположенных дру 1 Р еделяемого как Р аз ~ нии, составляющем 0,7 ширины внутреннего от д РУ га на рзсстоя-

подшипника, должны соответствовать указ/* К0ЛЬ Ц а монтируемого

Примечания:

1. Если по условиям работы в узлах вместо применяемых подшипников классов точности 5 и 4 могут быть использованы подшипники классов точности О и 6, технические требования к посадочным и опорным торцам заплечиков вала и отверстия корпуса устанавливают как под посадку подшипников соответственно классов точности 0 и 6 по табл. 5 и 6.

2. Для подшипников, фиксированных в осевом направлении методом вальцовки или кернения, а также для подшипников, установленных с осевым зазором по торцам колец, шероховатость и биения торцов заплечиков валов и отверстий корпусов настоящим стандартом не регламентируются.

3. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ ПОСАДОК ДЛЯ КОЛЕЦ

подшипников

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

3.2. Посадку одного из невращающихся колец подшипниковых узлов двухопорного вала необходимо проводить с гарантирован-

ным зазором для обеспечения регулировки осевого натяга или зазора подшипников, а также для компенсации температурных расширений валов или корпусов.

3.3. 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.

При выборе посадок следует учитывать также перепад температур между валом и корпусом, монтажные и контактные деформации колец, влияющие на рабочий зазор в подшипнике, материал и состояние посадочных поверхностей вала и корпуса, условия монтажа.

Примечание Под радиальной нагрузкой следует понимать равнодействующую всех радиальных сил, воздействующих на подшипник или тела качения

3.4. При выборе посадок колец подшипников следует учитывать основные виды нагружения: местное, циркуляционное и колебательное (см. справочное приложение 4). Виды нагружения колец подшипников качения при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы приведены в табл. 8.

3.5. По интенсивности нагружения подшипниковых узлов, определяемой отношением радиальной нагрузки и радиальной динамической грузоподъемности, режимы их работы подразделяют на легкий, нормальный, тяжелый и режим «особые условия».

Основным критерием интенсивности нагружения является динамическая эквивалентная нагрузка Р, выраженная в долях динамической грузоподъемности С или Р/С.

3.6. Режимы работы подшипников и соответствующие отношения нагрузки к динамической грузоподъемности приведены в табл. 9.

3.7. Посадки колец шариковых и роликовых радиальных подшипников на вал и в отверстие корпуса в зависимости от вида нагружения выбирают в соответствии с табл. 10.

3.8. Посадки шариковых и роликовых радиально-упорных подшипников на вал и в отверстие корпуса выбирают в соответствии с табл. 11.

3.9. Для тугих колец упорных шариковых и роликовых подшипников применяются посадки L0/j s 6(L0/j6) или L6/j s (L6/j6).

3.10. Выбор посадок колец подшипников в зависимости от вида нагружения, режима работы, диаметра, типа подшипников производится с учетом табл. 1 и 2 рекомендуемого приложения 5.

Стандарт не распространяется на посадочные поверхности под подшипники, не имеющие внутреннего или наружного кольца, а также на посадочные поверхности под подшипники со сферической наружной поверхностью.

Требования к посадочным местам под подшипники, не установленные данным стандартом, должны быть указаны в отраслевой нормативно-технической документации.

1. ПОЛЯ ДОПУСКОВ и посадки

1.1. Устанавливаются следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры колец подшипника по классам точности (черт. 1 и 2):

для среднего диаметра отверстия подшипников -

Ld m , LO, L6, L5, L4, L2,

где Ld m - общее обозначение поля допуска на средний диаметр отверстия d m подшипника.

LO, L6, L5, L4, L2 - обозначение полей допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности подшипников;

О, 6, 5, 4, 2 - классы точности подшипников по ГОСТ

L - обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия подшипника;

Примечания:

1. При частотах вращения, превышающих предельные, для место нагруженных колец шариковых и роликовых радиальных подшипников следует производить обработку посадочйых мест вала и корпуса под посадку с полем допуска, расположенным симметрично, относительно номинального диаметра в соответствии с табл 1.

2. Допускается при необходимости применение полей допусков j5, j6, J6, J7 ограниченного применения.

2D т, 10, 16, 15, 14, 22

Обозначение полей допусков для среднего наружного диаметра подшипников, где

10; /6, /5, /4, 12 I

Общее обозначение поля допуска для среднего наружного диаметра D m подшипника;

Поля допусков по классам точности;

Обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра подшипника.

1.2. Поля допусков для диаметров посадочных поверхностей валов и корпусов должны соответствовать приведенным в табл. 1 и на черт. 3.

1.3. Для соединения подшипников с валами (осями) и корпусами устанавливают посадки, определяемые сочетаниями полей допусков на сопрягаемые детали, указанные на черт. 3.

1.4. Выбор полей допусков и посадок подшипников качения на вал и в отверстие корпуса в зависимости от классов точности подшипников - в соответствии с табл. 2.

1.5. Сопоставление полей допусков по системе ОСТ, ГОСТ 25346-82, ГОСТ 25347-82 и соответствующих посадок для подшипников качения дано в справочном приложении 2.

1.6. Условные обозначения посадок подшипников указывают на сборочных чертежах и в отраслевой нормативно-технической документации.

Поля допусков на диаметры посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов

Примечания:

1. Если по условиям работы в узлах вместо примененных подшипников клацали б, то допускается обработку вала и корпуса производить соответственно

2. В круглых скобках приведены посадки ограниченного применения.

3. В квадратных скобках приведены посадки для основных типов соединений.

4. Для подшипников Классов точности 5, 4 и 2 допускается производить об при условии обеспечения посадки колец и технических требований к посадочным точности подшипников.

Та блица 2

сов точности 5 и 4 могут быть использованы подшипники классов точности О по 6-му и 7-му квалитетам.

работку вала и отверстия корпуса соответственно по б-му и 5-му квалитетам местам, установленным настоящим стандартам, для соответствующих классов

Примеры обозначений - посадок подшипников качения:

Подшипник класса точности 0 на вал с номинальным диаметром 50 мм, с симметричным расположением поля допуска j s 6 ГОСТ 25347-82 ;

Посадка-05OLO/j s 6 (или 050 L0-j s 6, или 050-).

То же в отверстие корпуса с номинальным диаметром 90 мм, с полем допуска Н7:

Посадка-09ОН7/ГО (или 09ОН7-10, или 090 -).

Обозначения посадок подшипников на вал и в корпус соответствуют указанным на черт. 4 и 5.

Допускается на сборочных чертежах подшипниковых узлов указывать размер, поле допуска или предельные отклонения на диаметр, сопряженный с подшипником детали, как показано на черт. 6 и 7.

Рассматриваемый узел редуктора (рис. 15) имеет вал, опорами которого являются два шариковых подшипника с диаметром отверстия 30 мм. Учитывая, что требования к точности вращения вала специально не оговорены, а также то, что данный редуктор не относится к высокоскоростным, принимаем нормальный класс точности подшипников (условное обозначение подшипника 306).

Рис. 15. Фрагмент редуктора

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 = 30 мм;

· номинальный диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца D = 72 мм;

· номинальная ширина подшипника B = 19 мм;

· номинальная высота монтажной фаски r = 2 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 легкий режим работы подшипникового узла. ГОСТ 3325 для такого случая рекомендует поля допусков цапфы вала, сопрягаемой с кольцом подшипника качения, k 6 или j s 6. Выбираем поле k 6, которое обеспечивает посадку с натягом (см. рис. 11). 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 Ø30k 6 и отверстия корпуса Ø72Н 7 – по ГОСТ 25347-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки» и расчеты сводим в таблицы (табл. 16 и 17).

Таблица 16

Предельные размеры колец подшипников качения

Строим схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла и рассчитываем зазоры (натяги).

По d m :

N max = d max – d m min = 30,015 – 29,990 = 0,025 мм = 25 мкм;

N min = d min – d m max = 30,002 – 30,000 = 0,002 мм = 2 мкм;

N cp = (N max + N min)/2 = (25 + 2)/2 = 13,5 мкм.

Рис. 16. Схема расположения полей допусков сопряжения Ø30L 0/k 6

По D m :

S max = D max – D m min = 72,030 – 71,987 = 0,043 мм = 43 мкм;

S min = D min – D m max = 72,000 – 72,000 = 0,000 мм;

S cp = (S max + S min)/2 = (43 + 0)/2 = 21,5 мкм;

T S = IT Dm + IT D = 30 + 13 = 43 мкм.

Производим проверку наличия в подшипнике качения радиального зазора, который уменьшается по причине натяга при посадке подшипника на вал. В расчетах принимаем среднее значение натяга и среднее значение зазора в подшипнике как наиболее вероятные:

N cp = 13,5 мкм;

N эф = 0,85·13,5 = 11,5 мкм = 0,0115 мм;

d 0 = d m + (D m – d m)/ 4 = 30,000 + (72,000 – 30,000)/4 = 40,5 мм;

Δd 1 = N эф ·d m / d 0 = 0,0115·30/40,5 = 0,0085 мм = 8,5 мкм.

Рис. 17. Схема расположения полей допусков сопряженияØ72Н 7/l 0

По ГОСТ 24810 определяем предельные значения теоретических зазоров в подшипнике 306 до сборки:

G r min = 5 мкм;

G r mах = 20 мкм.

Средний зазор в подшипнике 306 определяется как полусумма предельных теоретических зазоров:

G r cp = (G r min + G r m ах)/2 = (5 + 20)/2 = 12,5мкм.

G пос = G r cp – Δd 1 = 12,5 – 8,5 = 4 мкм.

Расчёт показывает, что при назначении посадки Ø30L0/k6 по внутреннему диаметру зазор в подшипнике качения после посадки будет положительным.

На чертежах общего вида выбранные посадки подшипника качения обозначаются:

· на вал – Ø30L 0/k 6, где L 0 – поле допуска внутреннего кольца подшипника нормального класса точности; k 6 – поле допуска вала.

· в корпус – Ø72Н 7/l 0, где Н 7 – поле допуска отверстия корпуса; l 0 – поле допуска наружного кольца подшипника нормального класса точности.

По ГОСТ 20226-82 «Подшипники качения. Заплечики для установки подшипников качения. Размеры» определяем диаметры заплечиков вала и корпуса.

Для диаметра вала d = 30 мм шариковых подшипников наименьший и наибольший диаметры заплечика соответственно равны = 36 мм и = 39 мм. Выбираем диаметр заплечика = 36 мм как предпочтительный размер из ряда Ra 20.

Для внутреннего диаметра корпуса D = 72 мм шариковых подшипников диаметр заплечика равен D a = 65 мм.

Шероховатость посадочных поверхностей, сопрягаемых с кольцами подшипника деталей, зависит от диаметра и класса точности подшипника. Наибольшие значения параметров Rа для посадочных поверхностей валов, отверстий и торцов заплечиков валов и корпусов представлены в табл. 18.

Таблица18

Значения параметров шероховатости Rа

для посадочных поверхностей, сопрягаемых с подшипниками

По ГОСТ 3325, табл. 3, выбираем требования к шероховатости (можно также использовать табл. 18 данного издания):

· посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 1,25;

· посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 1,25;

· торцовой поверхности заплечика вала Rа 2,5.

Исходя из рекомендаций, приведенных в п. 2.2.7, назначаем более жесткие требования к шероховатости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 0,32, посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 0,32, торцевой поверхности заплечика вала Rа 1,25.

В ГОСТ 3325 также нормированы требования к форме посадочных поверхностей вала и корпуса, сопрягаемых с кольцами подшипника, и к торцовому биению заплечиков валов и отверстий корпусов.

Из табл. 4 ГОСТ 3325 выбираем значения:

· допуска круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 3,5 мкм;

· допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 3,5 мкм;

· допуска круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 7,5 мкм;

· допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 7,5 мкм.

Следует отметить, что ограничения, наложенные стандартом на форму поверхностей, сопрягаемых с подшипниками, могут не совпадать со стандартными допусками формы по ГОСТ 24643-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения». Однако можно согласовать эти требования за счет ужесточения «расчетных» допусков до ближайших стандартных значений, установленных в общетехнических стандартах. Исходя из этого назначаем допуск круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника равным 3 мкм и допуск профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника равным 3 мкм, допуск кругло-сти посадочной поверхности корпуса под кольцо подшип-ника равным 6 мкм и допуск профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника равным 6 мкм.

Стандарт нормирует также торцовое биение заплечиков валов и отверстий корпусов. Из табл. 5 ГОСТ 3325 выбираем значения:

· допуска торцового биения заплечика вала 21 мкм;

· допуска торцового биения заплечика корпуса 30 мкм.

Допуск торцового биения заплечика вала можно округлить до значения 20 мкм.

Суммарное допустимое отклонение от соосности, вызванное неблагоприятным сочетанием всех видов погрешностей обработки, сборки и деформации подшипников посадочных поверхностей вала и корпуса под действием нагрузок, оценивается допустимым углом взаимного перекоса θ max между осями внутреннего и наружного колец подшипников качения, смонтированных в подшипниковых узлах. В прил. 7 ГОСТ 3325 приведены числовые значения допусков соосности посадочных поверхностей для валов и для корпусов в подшипниковых узлах различных типов при длине посадочного места В 1 = 10 мм (в диаметральном выражении). При другой длине посадоч-ного места B 2 для получения соответствующих допусков соосности табличные значения следует умножить на B 2 /10. Под-шипник 306 имеет ширину B 2 = 19 мм и относится к группе радиальных однорядных шариковых. Примем нормальный ряд зазоров. Тогда допуск соосности поверхностей вала составит Т соосн = 4·В 2 /10 = 4·19/10 = 7,6 мкм; ужесточаем рассчитанный допуск по ГОСТ 24643 и принимаем Т соосн = 6 мкм. Соответственно для поверхностей корпуса Т соосн = 8·B 2 /10 =
= 15,2 мкм; ужесточаем до значения Т соосн = 12 мкм.

Допуски соосности можно заменить допусками радиального биения тех же поверхностей относительно их общей оси с учетом того, что на те же поверхности обязательно задаются допуски цилиндричности, которые вместе с допусками радиального биения ограничивают такие же отклонения, какие ограничивают допуски соосности.

Рис. 19. Пример обозначения точностных требований

к поверхностям отверстий корпуса, сопрягаемым с подшипником качения

Для сокращения номенклатуры подшипники изготавливают с отклонениями размеров наружного и внутреннего диаметров не зависимо от посадки, по которой их будут монтировать. Для всех классов точности подшипников верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю. Таким образом, диаметры наружного и внутреннего колец приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия, а следовательно, 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 диаметр отверстия внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, а не в «плюс», как у обычного основного отверстия, т.е. не в «тело» кольца, а вниз от нулевой линии (рис. 49).

Такое расположение поля допуска установлено с целью обеспечения сравнительно небольшого натяга в соединении внутреннего кольца подшипника с валом при использовании имеющихся в ЕСКД полей допусков на валы под переходные посадки, с учетом, что в большинстве подшипниковых соединений вращается вал, а корпус с наружным кольцом неподвижны.

Посадка подшипника в корпус в этих же условиях, как будет показано в дальнейшем, должна быть с небольшим зазором, поэтому поле допуска на диаметр наружного кольца располагается в «тело» детали или в «минус», как принято в общем машиностроении для основного вала.

Вследствие овальности конусообразности и других отклонений формы при измерении могут быть получены различные значения диаметра колец подшипников в разных сечениях. В связи с этим стандартом установлены предельные отклонения номинальных , и средних , диаметров колец. Средние диаметры и определяют расчетом как среднее арифметическое наибольшего и наименьшего диаметров, измеренных в двух крайних сечениях кольца.

К шероховатости посадочных и торцовых поверхностей колец подшипников, а также валов и корпусов предъявляют повышенные требования. Например, у колец подшипников класса точности 4 и 2 диаметром до 250 мм параметр шероховатости должен быть в пределах 0,63…0,32 мкм. Особое значение имеет шероховатость поверхности дорожек и тел качения. Уменьшение параметра шероховатости поверхности от 32…0,16 мкм до 0,16…0,08 мкм повышает ресурс подшипника более чем в два раза, а дальнейшее уменьшение параметра шероховатости до 0,08…0,04 мкм – еще на 40 %.

Выбор посадок колец подшипников на вал и в корпус осуществляется согласно ГОСТ 3325-85, исходя из условий работы сборочной единицы, в которую входят подшипники. При этом учитываются: схема работы сборочной единицы (вращается вал с внутренним кольцом или корпус с наружным кольцом); вид нагружения колец и режим работы подшипника.

Практически чаще всего сборочные единицы, содержащие подшипники, работают по схеме, когда вращается внутренне кольцо с валом, а наружное кольцо и корпус неподвижны (рис. 50). В этом случае необходимо обеспечить неподвижность соединения внутреннего кольца подшипника с валом. Это достигается за счет использования полей допусков валов под переходные посадки (основные отклонения , , , ), что, благодаря специфическому расположению поля допуска внутреннего кольца (вниз от нулевой линии), позволяет получить в соединении небольшой, чаще всего гарантированный натяг. Исключение представляет случай, когда предельные отклонения вала расположены симметрично относительно нулевой линии. Однако в этом случае вероятность получения натяга в соединении достаточно велика (96…98 %).

Рис. 50. Схемы полей допусков посадок колец подшипников на вал и в корпус

при вращении вала с внутренним кольцом подшипника

Применять для рассматриваемого соединения валы с полями допусков под неподвижные посадки недопустимо, так как получаемые при этом натяги сильно осложняют условия монтажа и демонтажа подшипников, а в процессе их эксплуатации возможны поломки в связи со значительными внутренними напряжениями в кольцах и шариках и заклинивание тел качения.

Поля допусков валов, как видно из рис. 50, выбирают по системе основного отверстия:

Для подшипников класса точности 0 и 6 − , , , ;

Для подшипников класса точности 5 и 4 − , , , ;

Для подшипников класса точности 2 − , , , .

Наружное кольцо подшипника в корпус при рассматриваемой схеме работы сборочной единицы должно устанавливаться свободно. Поля допусков отверстий корпусов выбирают по системе основного вала:

Для подшипников класса точности 0 и 6 − , , , , , , ;

Для подшипников класса точности 5 и 4 − , , ;

Для подшипников класса точности 2 − , , .

В результате обеспечивается легкость монтажа, устраняется возможность заклинивания тел качения и создаются условия для периодического проворачивания наружного кольца в корпусе, что способствует более равномерному износу его беговой дорожки.

Если вращается наружное кольцо с корпусом, а внутреннее кольцо и вал неподвижны, то в этом случае необходимо обеспечить неподвижность соединения наружного кольца с корпусом. Соединение внутреннего кольца с валом в рассматриваемом случае должно быть свободным. Поля допусков для отверстий корпусов и поля допусков на валы приведены в справочной литературе по нормированию точности подшипников.

Выбор посадок колец подшипников определяется также видом нагружения и режимом работы.

В случае если сборочная единица работает по схеме, вращается вал с внутренним кольцом, а корпус с наружным кольцом неподвижны, возможны две типовые схемы нагружения подшипника.

Первая типовая схема (рис. 51, а ). Радиальная нагрузка постоянна по величине и направлению. В этом случае внутреннее кольцо подшипника испытывает циркуляционное нагружение , а наружное кольцо – местное нагружение.

При местном нагружении (рис. 51, б ) кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузку , постоянную по направлению, лишь ограниченным участком беговой дорожки и передает ее ограниченному участку корпуса. Поэтому сопряжение наружного кольца подшипника с корпусом должно быть осуществлено по посадке с небольшим средневероятным зазором. За счет наличия зазора данное кольцо в процессе работы под действием отдельных толчков, сотрясений и других факторов будет периодически проворачиваться в корпусе, вследствие чего износ беговой дорожки станет более равномерным и долговечность подшипника существенно возрастет.

Циркуляционное нагружение создается на кольце при постоянно направленной радиальной нагрузке, когда место нагружения последовательно перемещается по окружности кольца со скоростью его вращения (рис. 51, в ). Посадка вращающегося циркуляционно нагруженного кольца должна обеспечивать гарантированный натяг, который исключает возможность относительного смещения или проскальзывания кольца и вала. Наличие вышеуказанных процессов приведет к развальцовке сопрягаемых поверхностей, потере точности, перегреву и быстрому выходу сборочной единицы из строя.

а б в

Рис. 51. Первая типовая схема нагружения подшипника и виды нагружения колей:

а – типовая схема нагружения; б – местное нагружение наружного кольца; в – циркуляционное нагружение внутреннего кольца

Внутреннее кольцо воспринимает суммарную радиальную нагрузку последовательно всей контактной поверхностью дорожки качения, т. е. имеет циркуляционное нагружение , схема которого, аналогичная схеме, представленной на рис. 52, в.

Режим работы подшипника принимается в зависимости от его расчетной долговечности. При расчетной долговечности более 10000 часов режим считается легким, при 5000…10000 часов − нормальным и при 2500…5000 часов − тяжелым. При ударных и вибрационных нагрузках, которые испытывают, например, трамвайные и железнодорожные буксы, валы дробильных машин и т.п., режим считается тяжелым независимо от расчетной долговечности.