3D сады


Посадка подшипника в корпус и на вал


Посадка подшипников

Выбор правильной посадки, обеспечение требуемой чистоты и значения допусков размеров поверхностей под подшипники является ключевым фактором, обеспечивающим долговечность, надежность механизмов.

Правильная посадка – важнейшее условие работоспособности подшипников.

Исходя из особенностей работы подшипника, кольцо, которое вращается должно закрепляться на опорной поверхности неподвижно, с натягом, а неподвижное кольцо садиться в отверстие с минимальным зазором, относительно свободно.

Установка с натягом вращающегося кольца не дает ему проворачиваться, что могло бы привести к износу опорной поверхности, контактной коррозии, разбалансировке подшипников, развальцовке опоры, чрезмерному нагреву. Так, в основном, выполняется посадка подшипника на вал, который работает под нагрузкой.

Для неподвижного кольца небольшой зазор даже полезен, а возможность проворота не чаще одного раза за сутки делает износ опорной поверхности более равномерным, минимизирует его.

Основные термины

Рассмотрим подробнее основные термины и понятия, определяющие посадки подшипников. Современное машиностроение основано на принципе взаимозаменяемости. Любая деталь, изготовленная по одному чертежу должна устанавливаться в механизм, выполнять свои функции, быть взаимозаменяемой.

Для этого чертеж определяет не только размеры, но и максимальные, минимальные отклонения от них, то есть допуски. Значения допусков стандартизованы единой системой для допусков, посадок ЕСДП, разбиты по степеням точности (квалитетам), приводятся в таблицах.

Их также можно найти в первом томе Справочника конструктора-машиностроителя Анурьева, и ГОСТах 25346-89, а также 25347-82 или 25348-82.

Согласно ГОСТ 25346-89 определены 20 квалитетов точности, но в машиностроении обычно используются с 6 по16. Причем, чем ниже номер квалитета, тем выше точность. Для посадок шарико и роликоподшипников актуальны 6,7, реже 8 квалитеты.

В пределах одного квалитета размер допуска одинаков. Но верхнее и нижнее отклонение размера от номинала расположены по-разному и их сочетания на валах и отверстиях образуют различные посадки.

Существуют посадки обеспечивающие гарантию зазора, натяга и переходные, реализующие как минимальный зазор, так и минимальный натяг. Посадки обозначают латинскими строчными буквами для валов, большими для отверстий и цифрой, указывающей на квалитет, то есть степень точности. Обозначения посадок:

  • с зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
  • переходных js, k, m, n;
  • с натягом p, r, s, t, u, x, z.

По системе отверстия для всех квалитетов оно имеет допуск H, а характер посадки определяется допуском вала. Такое решение позволяет уменьшить количество необходимых контрольных калибров, инструмента режущего и является приоритетным. Но в отдельных случая используется система вала, в которой валы имеют допуск h, а посадка достигается обработкой отверстия. И именно таким случаем является вращение наружного кольца шарикоподшипника. Примером подобной конструкции могут служить ролики или барабаны натяжные конвейеров ленточных.

Выбор посадки подшипников качения

Среди основных параметров определяющих посадки подшипников:

  • характер, направление, величина нагрузки, воздействующей на подшипник;
  • точность подшипника;
  • скорость вращения;
  • вращение или неподвижность соответствующего кольца.

Ключевое условие, определяющее посадку – неподвижность либо вращение кольца. Для неподвижного кольца подбирается посадка с малым зазором и постепенное медленное проворачивание считается положительным фактором, уменьшающим общий износ, препятствующим местному износу. Вращающееся кольцо обязательно сажают с надежным натягом, исключающим проворот по отношению к посадочной поверхности.

Следующим важным фактором, которому должна соответствовать посадка под подшипник на валу или в отверстии, является вид нагружения. Различают три ключевых типа нагружения:

  • циркуляционное при вращении кольца относительно постоянно действующей в одном направлении радиальной нагрузки;
  • местное для неподвижного кольца относительно радиального нагружения;
  • колебательное при радиальной нагрузке колеблющейся относительно положения кольца.

Согласно ГОСТ 520 степени точности подшипников в порядке их увеличения соответствуют пяти классам 0,6,5,4,2. Для машиностроения при нагрузках невысокой и средней величины, например для редукторов, обычным является класс 0, который не указывается в обозначении подшипников. При более высоких требованиях к точности используется шестой класс. На повышенных скоростях 5,4 и только в исключительных случаях второй. Пример обозначения подшипника шестого класса 6-205.

В процессе реального проектирования машин посадка подшипника на вал и в корпус выбирается в соответствие с условиями работы по специальным таблицам. Они приведены в томе втором Справочника конструктора-машиностроителя Василия Ивановича Анурьева.

Для местного типа нагрузки таблица предлагает следующие посадки.

При условиях циркуляционного нагружения, когда радиальное усилие воздействует на всю дорожку качения, учитывают интенсивность нагружения:

Pr=(k1xk2xk3xFr)/B, где: k1 – коэффициент перегрузки динамической; k2 – коэффициент ослабления для полого вала или корпуса тонкостенного; k3 – коэффициент, определяемый воздействием осевых усилий;

Fr – усилие радиальное.

Значение коэффициента k1 при перегрузках менее, чем в полтора раза, небольшой вибрации и толчках принимают равным 1, а при возможной перегрузке от полутора до трех раз, сильных вибрациях, ударах k1=1,8.

Значения k2 и k3 подбираются по таблице. Причем для k3 учитывают соотношение осевой нагрузки к радиальной, выраженное параметром Fc/Fr x ctgβ.

Соответствующие коэффициентам и параметру интенсивности нагружения посадки подшипников приведены в таблице.

Обработка посадочных мест и обозначение посадок под подшипники на чертежах.

Посадочное место под подшипник на валу и в корпусе должно иметь заходные фаски. Шероховатость посадочного места составляет:

  • для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
  • для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5 Ra=0,63 а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25;
  • для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
  • для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5,4 Ra=0,63, а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25.

На чертеже также указывают отклонение формы места посадки подшипников, торцовое биение заплечиков для их упора.

Пример чертежа, в котором указана посадка подшипника на валу Ф 50 к6 и отклонения формы.

Значения отклонений формы принимаются по таблице в зависимости от диаметра, который имеет посадка подшипника на валу либо в корпусе, точности подшипника.

На чертежах указывают диаметр вала и корпуса под посадку, например, Ф20к6, Ф52Н7. На сборочных чертежах можно просто указывать размер с допуском в буквенном обозначении, но на чертежах деталей желательно кроме буквенного обозначения допуска приводить и его численное выражение для удобства рабочих. Размеры на чертежах указываются в миллиметрах, а величина допуска в микрометрах.

Посадки подшипников на вал и в корпус

Уплотняющие устройства

Это специальные детали, выполненные из мягких упругих материалов (мягкие металлы, резина, пластмасса, войлок и т.п.), которые предотвращают вытекание смазки из подшипниковых узлов и попадание в них загрязнения.

По принципу действия уплотнения разделяются на:

è контактные манжетные, войлочные, с металлическими кольцами (а,б), применяются на низких и средних скоростях, дают плотный контакт подвижных и неподвижных деталей;

è щелевые и лабиринтные, препятствуют протеканию жидкостей и даже газа через каскад щелей и камер (в,г,д,е), так, типовая букса грузового вагона имеет четырёхкамерное лабиринтное уплотнение с зазором 0,8 мм;

è центробежные (ж,з);

è комбинированные.

Известны конструкции подшипников со встроенными уплотнениями.

При проектировании подшипниковых узлов принципиальное значение имеет сопряжение (посадка) внутренних колец с валом и наружных с корпусом [14]. Поскольку подшипники являются стандартными узлами, то валы и корпуса должны приспосабливаться к ним. Внутренние кольца сажают на вал по системе отверстия, а наружные в корпус по системе вала. При том, что поле допусков внутреннего кольца направлено не в тело, а к центру, посадки на вал получаются более плотными, чем обычно в системе отверстия.

 
 
В зависимости от режима работы машины, чем больше нагрузка и сильнее толчки, тем более плотными должны быть посадки. Чем быстроходнее машина (меньше нагрузки, выше температуры), тем посадки должны быть свободнее.

Посадки роликоподшипников должны быть более плотными в связи с большими нагрузками. Посадки радиально-упорных подшипников плотнее, чем у радиальных, у которых посадочные натяги искажают зазоры. Посадки крупных подшипников из-за больших сил назначают плотнее, чем у средних и мелких. Рекомендации по выбору посадок по мере роста нагрузок в опорах можно сформулировать следующим образом:

è Допуски валов при вращающемся вале – js6; k6;m6;n6.

è Допуски валов при вращающемся корпусе – g6; h6.

è Допуски корпуса при вращающемся вале – H7; H6; Js7; Js6; K7.

è Допуски корпуса при вращающемся корпусе – K7; M7; N7; P7.

Page 2

Монтаж и демонтаж подшипников

Нередко наблюдаются случаи, когда повреждения подшипников вызваны небрежным, безграмотным монтажём и демонтажём.

Подшипники со значительным натягом на валу следует монтировать нагретыми в масле или охлаждать вал сухим льдом. В остальных случаях подшипники можно напрессовывать на вал с помощью пресса.

Посадка подшипника ударами молотка через оправку из мягкого металла допустима только при малых натягах для мелких и средних подшипников. Демонтаж допускается только с помощью специальных съёмников.

Общий принцип: усилие прикладывается только к тому кольцу, которое установлено с натягом и не должно передаваться на тела качения.

Применяется как для снижения трения, так и для повышения теплоотвода.

Пластичные (густые) смазки более легки в обслуживании, меньше расходуются, удобны в применении в труднодоступных местах, куда закладываются при сборке, заполняют и герметизируют зазоры [20]. Их недостаток в том, что в конструкции требуется предусматривать специальные полости. Эту полость первоначально заполняют на 2/3 объёма при n £ 1500 об/мин или на 1/2 объёма при n > 1500 об/мин. В дальнейшем обычно через каждые три месяца через специальные устройства (пресс-маслёнки) добавляют свежую смазку, а через год её меняют с предварительной разборкой и промывкой узла. При консистентной смазке необходимо применение щелевых, лабиринтных и центробежных уплотнений.

 
 
Жидкие смазки [14, 24, 25, 29, 38] применяются при более высоких температурах, когда густые плавятся и вытекают. Обеспечивают минимальные потери на трение. Обычный способ в случае нижнего расположения червяка – организация масляных ванн (например, картер двигателя и т.п.), в которых масло налито до уровня нижнего тела качения. В зубчатых передачах колёса погружают не более чем на высоту зуба, во избежание больших потерь на перемешивание масла. Уровень масла контролируется щупом-маслоуказателем, как, например, в двигателях легковых автомобилей.

Разбрызгивание масла внутри корпуса механизмов происходит с помощью специальных лопастей-крыльчаток либо зубчатых колёс и применяется для создания масляного тумана, который способствует выравниванию температуры и теплоотводу от механизма. Однако проектировщику не следует надеяться на то, что разбрызгиванием будут достаточно смазаны подшипники, находящиеся выше уровня масляной ванны.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

s Что является обязательным элементом в конструкции подшипников скольжения ?

s Какие поломки наблюдаются у подшипников скольжения ?

s Для чего в подшипниках качения применяется смазка ?

s Какие режимы трения возможны в подшипниках скольжения со смазкой ?

s Что считается критерием работоспособности подшипников качения ?

s В чём заключается принцип конструкции подшипников качения ?

s Какие тела качения применяются в подшипниках ?

s Для чего в подшипниках качения устанавливают сепаратор ?

s Каковы достоинства и недостатки подшипников качения ?

s По каким признакам классифицируются подшипники качения ?

s Какие типы подшипников назначаются в зависимости от действующих в опорах нагрузок ?

s Каковы причины поломок и критерии расчёта подшипников качения ?

s Что такое долговечность подшипника ?

s Что такое грузоподъёмность подшипника ?

s Что такое эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник и как она определяется ?

s Как фиксируются внутреннее и наружное кольца подшипника качения ?

s Как и зачем регулируется жёсткость подшипника качения ?

s С какой целью применяются уплотнения в подшипниковых узлах ?

s Какие типы уплотнений применяют для подшипниковых узлов ?

s Какие посадки на вал и в корпус назначаются для подшипников качения ?

s Как выполняется монтаж и демонтаж подшипников качения ?

s Какие виды смазок применяются для подшипников качения ?

ГОСТ 3325-85 Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки (с Изменением N 1), ГОСТ от 28 августа 1985 года №3325-85

ГОСТ 3325-85

Группа Г16

ОКП 46 0000

Дата введения 1987-01-01

Постановлением Госстандарта СССР N 2314 от 29.12.91 снято ограничение срока действия ВЗАМЕН ГОСТ 3325-55 ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1994 г.) с Изменением N 1, утвержденным в августе 1988 г. (ИУС 12-88) 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. 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 -

, , , , , ,

где - общее обозначение поля допуска на средний диаметр отверстия подшипника. , , , , - обозначение полей допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности подшипников; , , , , - классы точности подшипников по ГОСТ 520-71; - обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия подшипника; , , , , , - обозначение полей допусков для среднего наружного диаметра подшипников, где - общее обозначение поля допуска для среднего наружного диаметра подшипника; , , , , - поля допусков по классам точности; - обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра подшипника.

Черт.1. Схема расположения полей допусков на средние наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников по классам точности

Схема расположения полей допусков на средние наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников по классам точности

Черт.1

Черт.2. Схема общих обозначений полей допусков на средние наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников

Схема общих обозначений полей допусков на средние наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников

Черт.2

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

Таблица 1

Поля допусков на диаметры посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов

Поля допусков для основных отклонений

Квали- теты

для вала

для отверстия корпуса

3

4

5

6

7

8

9

10

Примечания:

1. В скобках приведены поля допусков ограниченного применения.

2. Под посадку шариковых и роликовых подшипников на закрепительных или стяжных втулках предельные отклонения валов устанавливают по , и .

3. При применении полей допусков , , необходима селективная сборка с целью исключения проворота наружного кольца подшипника.

Черт.3. Схема расположения полей допусков при посадках подшипников на валы и в отверстия корпусов

Схема расположения полей допусков при посадках подшипников на валы и в отверстия корпусов

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.

Таблица 2

Посадки подшипников качения на вал и в отверстие корпуса

Посадки для основных отклонений

вала

отверстия корпуса

Классы точности подшип- ников по ГОСТ 520-89

0 и 6

5 и 4

2

Примечания:

1. Если по условиям работы в узлах вместо примененных подшипников классов точности 5 и 4 могут быть использованы подшипники классов точности 0 или 6, то допускается обработку вала и корпуса производить соответственно по 6-му и 7-му квалитетам.

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 обработку вала и отверстия корпуса соответственно по 6-му и 5-му квалитетам при условии обеспечения посадки колец и технических требований к посадочным местам, установленным настоящим стандартом, для соответствующих классов точности подшипников.

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. Примеры обозначений - посадок подшипников качения: Подшипник класса точности 0 на вал с номинальным диаметром 50 мм, с симметричным расположением поля допуска ГОСТ 25347-82;

Посадка - (или , или ).

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

Посадка - (или , или ).

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

Черт.4 - 5. Обозначения посадок подшипников на вал и в корпус

Черт.4

Черт.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.

Черт.6 - 7. Допускается на сборочных чертежах подшипниковых узлов указывать размер, поле допуска или предельные отклонения на диаметр, сопряженный с подшипником детали

8.2. Посадки подшипников качения

Работоспособность подшипников в значительной степени зависит от характера соединений колец подшипников с валом и корпусом. Поэтому очень важно правильно выбрать посадку подшипника, которая, в свою очередь, зависит от режима его работы и вида нагружения колец, направления и характера нагрузок; типа и размеров подшипника; условий эксплуатации.

В зависимости от условий работы узла или механизма в целом различают местное, циркуляционное и колебательное нагружения колец подшипников. При местном нагружении кольцо неподвижно и нагрузка направлена и действует на одно и то же место в кольце. При циркуля­ционном нагружении за каждый оборот подшипника последовательно нагружаются все участки окружности дорожки качения кольца. При колебательном нагружении лишь определенный участок кольца пооче­редно подвергается нагрузке.

Соединение вращающихся относительно нагрузки колец с валом или корпусом выполняют обязательно с натягом.

Для наиболее распространенного в общем машиностроении случая применения подшипников класса точности 0 выбор полей допусков вала и отверстия корпуса можно производить по табл. 8.10 ... 8.13 (в таблицах Рr — эквивалентная динамическая нагрузка, Сr — базовая динамическая радиальная грузоподъемность подшипника по каталогу).

Предельные отклонения размеров посадочных поверхностей подшип­ников класса точности 0 регламентированы ГОСТ 520-89 «Подшипники качения. Технические требования». Посадки подшипников отличаются от обычных расположением и величинами полей допусков на поса­дочные поверхности колец.

Примеры обозначения посадок подшипников на вал L0/js6; L0/k6; L6/k6, в корпус - Н7/10; К7/10; Н7/16. (см. табл. 8.10 ... 8.13).

Таблица 8.10. Посадки радиальных шарико- и роликоподшипников классов точности 0 и 6

Таблица 8.11. Примеры выбора посадок подшипников на валы (ГОСТ 520-89)

1. Вал не вращается, нагружеиие кольца местное

2. Вал вращается, нагружение кольца циркуляционное

В каждом конкретном случае, выбирая посадку, следует учитывать условия нагружения кольца (местное, циркуляционное, колебательное); значение, характер (спокойная, ударная, вибрационная) и направление действующей нагрузки, режим работы (легкий, нормальный, тяжелый); тип подшипника; частоту вращения; способ монтажа и регулирования (регулирование смещением внутреннего или наружного кольца); конст­рукцию вала (сплошной, полый); диаметр подшипника; требования к точности; требования к самоустановке подшипников.

Режим работы подшипника зависит от отношения эквивалентной нагрузки (Р) к базовой динамической грузоподъемности (С). При Р/С < 0,07 режим считается легким, при 0,07 < Р/С 0,15 — нормальным,

Таблица 8.12. Посадки радиально-упорных шарико- и роликоподшипников

Таблица 8.13. Примеры выбора посадок подшипников в корпуса (ГОСТ 520-89)

1. Вращается корпус, нагружение кольца циркуляционное

2. Вращается вал, нагружение кольца местное или колебательное

Примечание. Данные относятся к подшипникам класса точности 0.

при Р/С > 0,15 — тяжелым. При особых условиях — ударных и вибра­ционных нагрузках (железнодорожные и трамвайные буксы, коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, прессы, дробилки, экскаваторы) — посадки выбирают, как для тяжелого режима независимо от отношения Р/С.

Кольцо, испытывающее местное нагружение, следует устанавливать на вал или в корпус с зазором или малым натягом, при этом под действием толчков и вибраций кольцо постепенно поворачивается вокруг своей оси, меняя участки рабочей поверхности дорожки качения в зоне наибольшего нагружения; ресурс подшипника при этом возрастает. Наиболее распространенной для большинства типов подшипников при местном нагружении является посадка Н7. Из рекомендуемых посадок менее плотные применяют при посадке на вал в тех случаях, когда узел подвергается частым переборкам; в узлах с ударными и вибрационными нагрузками применяют более плотные посадки.

При циркуляционном нагружении кольца применяют посадки с натя­гом; при этом посадки с большим натягом применяют для валов больших диаметров при больших по значению и динамичности нагрузках.

При недостаточных натягах посадки и циркуляционных нагрузках между кольцами и посадочной поверхностью может появиться зазор в разгруженной зоне, что приводит к обкатке кольцом посадочной поверхности, ее развальцовке, контактной коррозии и истиранию. Натяг посадки вызывает уменьшение внутренних зазоров в подшипнике и, способствуя более равномерному распределению нагрузки между телами качения в нагруженной зоне, повышает ресурс подшипника. Излишний натяг посадки опасен, так как внутренний натяг (отсутствие зазора между кольцами и телами качения), появившийся в результате посадки или температурных деформаций колец, приводит к повышению сопротивле­ния вращению и может вызвать защемление тел качения, если внешняя радиальная нагрузка не обеспечивает образования зазора между телами качения и кольцами в разгруженной зоне. Чем больше частота вращения подшипника, тем менее плотной должна быть посадка.

Выбор посадки для циркуляционного нагружения следует производить на основании расчета.

При колебательном нагружении колец применяют посадки js и Js.


Смотрите также

НАС УЖЕ 77 321

Подпишись на обновления сайта! Получай статьи на почту: