Выбор посадок для подшипников качения

Условие. Для подшипника качения (табл. 7.1, рис. 7.1) выбрать посадки внутреннего и наружного колец. Начертить схемы полей допусков посадок. Вычертить сборочный чертеж, а также чертежи вала и корпуса с простановкой полей допусков, шероховатости, допусков формы и расположения.

 

Таблица 7.1

Вариант	Условное обозначение подшипника		Класс точности	Реакция опоры радиальная Fr, H	Нагрузка осевая Fa, Н	Вал	Корпус	Вращающаяся деталь	Вид нагрузки*
1	2		3	4	5	6	7	8	9
1	106		4	4200	-	0,6	-	Вал	1
2	60309		6	10000	-	0,7	-	Вал	2
3	112		5	8000	-	-	-	Вал	3
4	306		4	17000	-	-	0,8	Корпус	1
5	3056306		6	11000	500	-	-	Корпус	2
6	308		5	11000	-	0,7	-	Вал	3
7	2204		4	10000	-	0,8	-	Вал	4
8	32205		5	6000	-	-	-	Вал	1
9	3056315		4	16000	500	-	-	Корпус	4
10	212		5	9000	-	0,6	-	Вал	1
11	60206		6	8000	-	0,7	-	Вал	2
12	2208		5	7000	-	-	-	Вал	3
13	206		4	8500	-	-	-	Вал	1
14	3056309		6	12000	700	-	-	Вал	2
15	60207		5	10000	-	0,7	-	Вал	3
16	180206		4	12000	-	-	0,8	Корпус	4
17	2211		6	19000	-	-	-	Корпус	1
18	207		5	6700	-	0,6	-	Вал	3
19	3056308		4	8500	800	-	-	Вал	4
20	180207		6	14000	-	-	-	Корпус	2
21	208		5	15000	-	-	0,8	Корпус	3
22	2213		6	12000	-	-	-	Вал	2
23	3056310		4	17000	1000	-	-	Корпус	4
24	180506		6	20000	-	-	0,7	Корпус	1
25	209		5	15000	-	0,6	-	Вал	3
26	3056310		4	13500	1000	-	-	Вал	4
27	60210		6	9000	-	0,8	-	Вал	1
28	3056308		5	20000	1100	-	-	Корпус	3
29	42506		4	16000	-	-	0,6	Корпус	1
30	2307		6	12900	-	-	-	Вал	2
31	60308		5	10500	-	0,7	-	Вал	3
32	2611	6		40000	-	-	0,7	Корпус	1
33	211	5		17000	-	-	-	Корпус	3
34	3056306	4		11000	1200	-	-	Вал	4
35	3056312	6		9000	2000	0,6	-	Вал	1
36	180308	5		18000	-	-	-	Корпус	3
37	32507	4		21000	-	-	0,8	Корпус	1
Окончание табл. 7.1
1	2	3		4	5	6	7	8	9
38	2305	6		7400	-	-	-	Вал	2
39	12609	5		18000	-	0,6	-	Вал	3
40	32610	4		30000	-	-	0,7	Корпус	1
41	407	5		22000	-	-	-	Корпус	3
42	3056306	4		9000	2000	-	-	Вал	4
43	32605	6		10000	-	0,7	-	Вал	1
44	3056308	5		25000	2500	-	0,8	Корпус	3
45	60307	4		17000	-	-	0,6	Корпус	1
46	2306	6		7500	-	-	-	Вал	2
47	12308	5		19000	-	-	0,7	Корпус	3
48	60309	4		20000	-	-	0,8	Корпус	1
49	108	5		8500	-	0,6	-	Вал	3
50	3056310	4		1300	300	-	-	Вал	4

 

Примечание. Виды нагрузок: 1 – спокойная;  2 – с умеренными толчками и вибрацией; 3 – с ударами; 4 – с ударами и вибрацией.

Указания к решению

Подшипники качения – стандартные узлы, обладающие полной внешней взаимозаменяемостью. Размеры подшипников, классы точности и допуски наружного и внутреннего колец регламентированы ГОСТ 520-2002.

Данные о конструктивных размерах подшипников приводятся в приложении Е, табл. Е.1. Данные о допускаемых отклонениях посадочных колец подшипников – в табл. Е.4 приложения Е. Посадки подшипников качения назначаются в зависимости от вида нагружения, которое может быть местным, циркуляционным и колебательным. Вид нагружения устанавливается по характеру действующих на подшипник сил и условий его работы [6]. При местном нагружении кольца подшипников должны устанавливаться с зазором или с небольшим натягом.   Поля допусков можно выбрать по табл. Е.2 приложения Е. Циркуляционно нагруженные должны иметь неподвижную посадку, которая назначается в зависимости от величины и интенсивности нагрузки Р_r на посадочной поверхности кольца:

,

где F_r – радиальная нагрузка на подшипник, кН; b – рабочая ширина посадочного места, м; k₁ - динамический коэффициент посадки (при нагрузке с умеренными толчками и вибрациями k₁ = 1,0; при сильных ударах и вибрациях k₁ = 1,8);  k ₂ - коэффициент, учитывающий снижение посадочного натяга (при полом вале или тонкостенном корпусе k₂ > 1, при сплошном вале и толстостенном корпусе k₂ = 1) и определяемый  по табл. 7.2;  k₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (F_r) между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой силы F_a на опору. Значения k₃, зависящие от , приведены в табл. 7.2. Здесь b - угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца (значения его выбираются из [25]). Для радиальных и радиально-упорных подшипников при расположении тел качения в один ряд k₃ = 1. По подсчитанной интенсивности нагрузки P_r выбирается посадка по табл. Е.3 приложения Е.

Таблица 7.2

Значения коэффициентов k₂  и k₃ [6]

dв/d или D/Dк		Коэффициент k2 для				(F a /Fr)×ctgb		Коэффициент k3
		вала			корпуса
Cвы-ше	До	D/d£1,5	D/d = 1,5-2	D/d > 2- 3	для всех подшипников	Свыше	До
-	0,4	1,0	1,0	1,0	1,0	-	0,2	1,0
0,4	0,7	1,2	1,4	1,6	1,1	0,2	0,4	1,2
0,7	0,8	1,5	1,7	2,0	1,4	0,4	0,6	1,4
0,8	-	2,0	2,3	3,0	1,8	0,6	1,0	1,6
-	-	-	-	-	-	1,0	-	2,0

Примечание. d и D – соответственно диаметры отверстия и наружной поверхности подшипника; d_в -  диаметр отверстия полого вала; D_к – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.

 

Колебательно нагруженные кольца подшипников устанавливаются в корпус с основными отклонениями k и J_S, а на вал – с отклонениями k, j_S, h. Точность выполнения посадочных поверхностей в корпусе и на валу определяется классом точности подшипника. Для классов точности «Нормальный» и 6 рекомендуется для валов назначить квалитет IT6, а для отверстий – IT7, для классов точности 2, 4 и 5 – соответственно IT5 и IT6.

Допуски формы и расположения посадочных поверхностей принимаются по табл. Е.4 и Е.5 приложения Е.

Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов при осуществлении посадок, а также допуск торцового биения заплечиков вала и отверстия назначаются по табл. Е.6 приложения Е.

После определения посадок и отклонений посадочных поверхностей колец подшипников строятся схемы расположения полей допусков.

 

Пример. Для подшипника качения № 6-3056304 (d = 20 мм; D = 52 мм; B = 22,2 мм;  r = 2 мм)  6-го класса точности, нагруженного F_r = 6000 H, F_а = 1000 H, . Вращающаяся деталь – вал, вид нагрузки – с умеренными толчками.

 

Решение

1. При вращающемся вале и постоянно действующей силе F_r внутреннее кольцо нагружено циркуляционной, а наружное – местной нагрузками.

2. Интенсивность нагрузки

где k₁ = 1; k₂ = 1,6; при b=26^o и  (Fa/Fr)ctgb = (1000/6000)0,966 = 0,161 k₃ = 1 (табл. 7.2); b = В - 2r = 22,2 – 4 = 18,2 мм.

3. При Р_r = 873 кН/м по табл. Е.3 приложения Е  для вала выбираем поле допуска k6, для отверстия в корпусе - поле допуска Н7 (см. табл. Е.2 приложения Е).

4. Схемы полей допусков приведены на рис. 7.2.

 

 

5. По табл. Е.4, Е.5, Е.6 приложения Е  принимаем допуски круглости, профиля продольного сечения, торцового биения и шероховатость вала и отверстия.

6. Эскизы подшипникового узла, вала и отверстия приведены на рис. 7.3.

Вопросы для контроля

1. Классы точности подшипников качения и на какие параметры подшипника они влияют?

2. Что такое циркуляционная, местная и колебательная нагрузки на кольца подшипника.

3. Условные обозначения подшипников качения с учетом их точности.

4. Обозначение посадок подшипников качения на чертежах.

 

Задача 8