Расчет и выбор посадок подшипников качения

Рассмотрим основные этапы расчета и выбора посадок подшипников качения.

• 1. Для заданного подшипника производят расшифровку его условного обозначения и по ГОСТ 8338–75 (приложение Г) определяют его номинальные размеры:
  • • внутренний диаметр внутреннего кольца d, мм;
  • • наружный диаметр наружного кольца D, мм;
  • • ширину подшипника В, мм;
  • • ширину фаски г, мм.
• 2. Далее выполняют анализ условий работы подшипникового узла (нагружения колец подшипника, перегрузки подшипника) и определяют вид нагружения. Виды нагружения также могут быть указаны в задании.
• 3. В случае циркуляционного нагружения кольца подшипника посадку выбирают по интенсивности радиальной нагрузки Р_п действующей на посадочной поверхности:

где F_r— радиальная нагрузка, действующая на опору, кН; b — рабочая ширина посадочной поверхности кольца подшипника за вычетом суммарной ширины фасок, м;

fcj — динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (табл. 6.7 [54]); к₂— коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (табл. 6.8 [54]), при сплошном вале к₂ = 1,0; к₃ — коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки F_r между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору;

где F_a — осевая нагрузка, действующая на опору, кН; (3 — угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца, зависящий от конструкции подшипника.

Численные значения коэффициента к₃ приведены в табл. 6.8, где d и D — соответственно диаметры отверстия и наружной поверхности подшипника, мм; d_B — диаметр отверстия полого вала, мм; D_k — диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса, мм. Для радиальных и радиально-упорных однорядных подшипников к₃ — 1 [48].

4. После определения интенсивности нагрузки Р,. кольца, испытывающего циркуляционное нагружение, по табл. 6.9 [54] определяют интервал (поле) допуска сопрягаемой с данным кольцом детали (вала или отверстия корпуса).

Таблица 6.7

Значения коэффициента к,.

Таблица 6.8

Значения коэффициентов к₂, к₃

Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочных поверхностях валов и корпусов.

Примечание. Допускаемые значения Р_г рассчитаны по средним значениям посадочных натягов.

Для данного интервала (поля) допуска по ГОСТ 25 347–2013 определяют предельные отклонения (либо es и ei, либо ES и EI) номинальных размеров посадочных поверхностей вала и отверстия (корпуса). Отклонения диаметров d или D внутреннего или наружного колец подшипника принимаются в соответствии с ГОСТ 520–2011 (см. приложение В пособия), где за номинальные диаметры D и d подшипника принимаются диаметры его наружной и внутренней посадочных поверхностей соответственно. Средние диаметры наружной D_mp и внутренней d_mp цилиндрических поверхностей подшипника в единичном сечении определяются как среднее арифметическое значение соответственно наибольшего D_s и наименьшего d_s единичных диаметров в одном и том же поперечном сечении.

Единичный диаметр отверстия D_s (наружной цилиндрической поверхности d_s) есть расстояние между двумя параллельными линиями, касательными к линии пересечения действительной поверхности отверстия (наружной поверхности) радиальной плоскостью.

5. В случае местного нагружения подшипникового кольца интервалы (поля) допусков вала и отверстия корпуса под внутренние и наружные кольца подшипников выбирают из числа рекомендуемых в табл. 6.10 [54].

Для интервала (поля) допуска по ГОСТ 25 347–2013 определяют числовые значения предельных отклонений (либо es и ei, либо ES и EI) размеров посадочных поверхностей вала и отверстия (корпуса). Предельные отклонения диаметров d или D внутреннего или наружного кольца подшипника принимают в соответствии с ГОСТ 520–2011.

Рекомендуемые посадки для колец при местном нагружении.

Таблица 6.70

* Применять при частоте вращения подшипника не более 0,6п_пр (п_пр— предельно допускаемая частота вращения).

Рекомендуемые интервалы (поля) допусков и посадки шариковых и роликовых радиальных подшипников для колебательного нагружения колец (ГОСТ 3325—85).

Таблица 6.77.

Примечания:

• 1. При частотах вращения, превышающих предельные, для местнонагруженных колец подшипника следует использовать в посадках интервалы (поля) допусков с основными отклонениями js и JS.
• 2. При необходимости допускается применение в посадках интервалов (полей) допусков ограниченного применения: _/5; j6; J6; j'7.

После определения необходимых данных рассчитывают значения наименьшего и наибольшего зазоров, строят схему интервалов (полей) допусков.

6. В случае колебательного нагружения подшипникового кольца рекомендуемые интервалы (поля) допусков вала и отверстия корпуса под внутренние и наружные кольца подшипников выбирают по табл. 6.11.

Затем для этого интервала (поля) допуска по ГОСТ 25 347–2013 определяют предельные отклонения (либо es и ei, либо ES и EI) размеров посадочных поверхностей вала и отверстия (корпуса). Предельные отклонения диаметров d или D внутреннего или наружного колец подшипника принимают в соответствии с ГОСТ 520–2011.

Таким образом, после определения необходимых данных по аналогии с местным и циркуляционным нагружением проводят расчет посадки и строят схемы интервалов (полей) допусков.

Пример 6.1 (расчет посадки для подшипника качения)

Выполните расчет посадки для шарикового радиального однорядного подшипника по следующим исходным данным:

• • номинальный диаметр внутреннего кольца d = 55 мм;
• • наружный диаметр наружного кольца D = 100 мм;
• • ширина подшипника В = 21 мм;
• • ширина фаски г = 2,5 мм;
• • радиальная нагрузка на опору F_r = 13,000 кН;
• • класс точности подшипника — 6.

Решение

• 1. По ГОСТ 8338–75 «Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры» по номинальным размерам выбираем стандартные параметры подшипника. Этим параметрам соответствует подшипник № 211.
• 2. В случае циркуляционного нагружения внутреннего кольца подшипника посадку выбираем по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности (см. (6.6)—(6.7) и табл. 6.8):

Динамический коэффициент при перегрузке до 150% к_г = 1. Так как вал сплошной, то к₂ = 1, а поскольку подшипник шариковый радиальный однорядный, то к₃= 1.

Таким образом, интенсивность радиальной нагрузки на посадочной поверхности.

• 3. После вычисления интенсивности нагрузки Р,. кольца, испытывающего циркуляционное нагружение, по табл. 6.9 определяем интервал (поле) допуска сопрягаемой сданным кольцом детали: для d = 55 мм интенсивность нагрузки P_r = 300-^1400 мм, что соответствует интервалу (полю) допуска кв. Квалитет сопрягаемых с кольцами подшипника деталей выбирают в зависимости от класса точности подшипника: 6-му классу точности подшипника соответствует поле допуска вала 6-го квалитета.
• 4. Согласно табл. 3 ГОСТ 520–2011 для 6-го класса точности подшипника нижнее отклонение среднего диаметра внутреннего кольца A_dmp = -12 мкм, верхнее отклонение A_dmp = 0 мкм. Согласно табл. 24 ГОСТ 25 347–2013 верхнее отклонение диаметра вала es = + 21 мкм, нижнее отклонение ei = +2 мкм.
• 5. Для построения схемы расположения интервалов (полей) допусков

л _г г ^(-0,012^.

посадки внутреннего кольца с валом 055-' _ производим следующие ад: По2).

расчеты.

5.1. Рассчитываем наибольшие и наименьшие размеры для вала 055/сб по формулам (4.18) и (4.19):

5.2. Вычисляем наибольшие и наименьшие размеры для отверстия 055L6 (внутреннее кольцо подшипника) по формулам (4.20) и (4.21):

5.3. Определяем допуски отверстия и вала по формулам (2.5) и (2.6):

5.4. Рассчитываем значения наибольшего и наименьшего натяга по формулам (4.44) и (4.45):

L6(_© 012).

Схема расположения интервалов (полей) допусков посадки 055- *,.

*бСо5ю) внутреннего кольца с валом представлена на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Схема расположения интервалов (полей) допусков посадки внутреннего кольца с валом.

• 6. В случае местного нагружения наружного кольца подшипника по табл. 6.10
• 0,035)

выбираем посадку для соединения наружного кольца с корпусом 0100-.

^;6(-o, 03i).

При этом учитываем, что в соединении присутствуют удары и вибрация, перегрузка — до 300% и посадочный диаметр — свыше 100 мм.

• 7. Согласно табл. 4 ГОСТ 520–2011 нижнее отклонение наружного кольца подшипника A_dmp = -13 мкм, верхнее отклонение A_dmp = 0 мкм, а согласно табл. 6 ГОСТ 25 347–2013 верхнее отклонение диаметра отверстия корпуса ES = = +35 мкм, нижнее отклонение ?1 = 0 мкм.
• 8. Для построения схемы расположения интервалов (полей) допусков посадки наружного кольца с отверстием производим следующие расчеты.

8.1. Рассчитываем наибольшие и наименьшие размеры для вала 01OOJ6 (наружное кольцо подшипника) по формулам (4.18) и (4.19):

8.2. Вычисляем наибольшие и наименьшие размеры для отверстия корпуса 01ООЯ7 по формулам (4.20) и (4.21):

Рис. 6.12. Схема расположения интервалов (полей) допусков посадки наружного кольца с отверстием.

8.3. Определяем допуски отверстия и вала по формулам (2.5) и (2.6):

8.4. Рассчитываем наибольший табличный зазор по формуле (4.22)

Рис. 6.13. Эскиз подшипникового узла с обозначением посадок.

8.5. Находим наименьший табличный зазор по формуле (4.23).

_Н7(₊0,035).

Схема расположения интервалов (полей) допусков посадки 0100;

^гб(-о,<�т) наружного кольца с корпусом представлена на рис. 6.12. Эскиз подшипникового узла представлен на рис. 6.13.