Расчёт и выбор посадок подшипников качения
| Дано: | радиальный подшипник нулевого класса точности; | |
| радиальная нагрузка FR – … кН; | ||
| условия работы подшипника; | ||
отношение диаметров  или  .
|
1. Рассчитать эквивалентную радиальную нагрузку (кН), воспринимаемую подшипником по формуле:
 ,
| (48) | |||||
| где | X | – | коэффициент радиальной нагрузки, зависящий от типа подшипника (для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников X = 1); | |||
| FR | – | радиальная нагрузка, кН; | ||||
| Y | – | коэффициент осевой нагрузки, зависящий от типа подшипника (для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников Y = 0); | ||||
| FA | – | осевая нагрузка, кН. | ||||
2. По таблице 1 [3] (стр. 424…432) подобрать радиальный однорядный подшипник, удовлетворяющий следующему условию:
 ,
| (49) | ||||
| где | 
| – | статическая грузоподъёмность подшипника, кН. | ||
3. По условному обозначению подшипника определить его конструктивные размеры, таблица 1 [3] (стр. 9…27):
4. Определить вид нагружения колец подшипника.
Если кольцо вращается вместе с валом или корпусом, то оно нагружается циркуляционно, а характер нагружения кольца установленного в неподвижный корпус или на неподвижный вал является местным.
5. Вычислить интенсивность нагрузки циркуляционно нагруженного кольца подшипника по формуле:
 ,
| (50) | ||||
| где | R. | – | расчётная радиальная реакция опоры, кН (R = Р); | ||
| В. | – | конструктивная ширина подшипника, м; | |||
| r. | – | радиус закругления или ширина фаски кольца подшипника, м; | |||
| k. | – | динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации – k = 1; при перегрузке до 300%, сильных толчках и вибрации – k = 1,8); | |||
| F. | – | коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале и тонкостенном корпусе (выбирается по таблице 6); | |||
| FA. | – | коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору (при отсутствии осевой нагрузки FA = 1). | |||
Таблица 6 – Значение коэффициента F
| или
| Для вала | Для корпуса | |||
| свыше | до |  <1,5
| =1,5…2
| >2…3
| все подшипники |
| – | 0,4 | ||||
| 0,4 | 0,7 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,1 |
| 0,7 | 0,8 | 1,5 | 1,7 | 1,4 | |
| 0,8 | – | 2,3 | 1,8 |
6. По таблице 7 выбрать поле допуска для циркуляционно нагруженного кольца, а по таблице 8 для местно нагруженного кольца подшипника.
Таблица 7 – Допускаемые значения интенсивности нагрузки РR, кН/м, на посадочных поверхностях валов и корпусов
| Диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника, мм | Поля допусков для валов | |||
| iS5, iS6 | k5, k6 | m5, m6 | n5, n6 | |
| св. 18 до 80 | до 300 | 300…1400 | 1400…1600 | 1600…3000 |
| св. 80 до 180 | до 600 | 600…2000 | 2000…2500 | 2500…4000 |
| св. 180 до 360 | до 700 | 700…3000 | 3000…3500 | 3500…6000 |
| св. 360 до 630 | до 900 | 900…3500 | 3500…5400 | 5400…8000 |
Продолжение таблицы 7
| Диаметр D наружного кольца подшипника, мм | Поля допусков для корпусов | |||
| К6, К7 | М6, М7 | N6, N7 | Р7 | |
| св. 50 до 180 | до 800 | 800…1000 | 1000…1300 | 1300…2500 |
| св. 180 до 360 | до 1000 | 1000…1500 | 1500…2000 | 2000…3300 |
| св. 360 до 630 | до 1200 | 1200…2000 | 2000…2600 | 2600…4000 |
| св. 630 до 1600 | до 1600 | 1600…2500 | 2500…3500 | 3500…5500 |
Таблица 8 – Рекомендуемые посадки для местно нагруженных колец подшипников
| Размер посадочного диаметра, мм | Поле допуска сопрягаемой с подшипником детали | ||
| для вала | для корпуса | ||
| неразъёмный | разъёмный | ||
| Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией | |||
| до 80 | h6 | H7 | H7, H8 |
| св. 80 до 260 | h6, g6 | G7 | |
| Нагрузка с ударами и вибрацией | |||
| до 80 | h6 | IS7 | IS6 |
| св. 80 до 260 | H7 |
7. По таблице 9 определить предельные отклонения присоединительных диаметров внутреннего и наружного колец подшипников.
Таблица 9 – Отклонения присоединительных диаметров dср и Dср подшипников качения нулевого класса точности
| Номинальный диаметр dср, мм | Отклонение диаметра отверстия подшипника, мкм | Номинальный диаметр Dср, мм | Отклонение наружного диаметра отверстия подшипника, мкм | ||
| верхнее | нижнее | верхнее | нижнее | ||
| св. 2,5 до 10 | -8 | св. 6 до 18 | -8 | ||
| св. 10 до 18 | -8 | св. 18 до 30 | -9 | ||
| св. 18 до 30 | -10 | св. 30 до 50 | -11 | ||
| св. 30 до 50 | -12 | св. 50 до 80 | -13 | ||
| св. 50 до 80 | -15 | св. 80 до 120 | -15 | ||
| св. 80 до 120 | -20 | св. 120 до 150 | -18 | ||
| св. 120 до 180 | -25 | св. 150 до 180 | -25 | ||
| св. 180 до 250 | -30 | св. 180 до 250 | -30 | ||
| св. 250 до 315 | -35 | св. 250 до 315 | -35 |
8. По приложению А, Г и Д для выбранных в 6 пункте полей допусков определить соответствующие предельные отклонения для вала и корпуса.
9. Проверить выбранную посадку для циркуляционно нагруженного кольца посадку на обеспечение минимального гарантированного натяга по следующей формуле:
 ,
| (51) | ||||
| где | kп. | – | коэффициент типа подшипника (лёгкая серия – kп = 2,8;средняя серия – kп = 2,3; тяжёлая серия – kп = 2,0); | ||
| b. | – | рабочая ширина кольца подшипника, м; | |||
| – | минимальный натяг выбранной посадки, мкм. | |||
10. Во избежание разрыва колец подшипника наибольший натяг посадки не должен превышать величину допустимого натяга:
 ,
| (52) | ||||
| где | d (D) | – | соответственно диаметр отверстия или наружной поверхности циркуляционно нагруженного кольца подшипника, м; | ||
| – | допускаемое напряжение на растяжение (для подшипниковой стали  = 400 МПа;
| |||
| – | максимальный натяг выбранной посадки, мкм. | |||
11. При невыполнении условий (51) и (52) следует подобрать другую посадку из числа предусмотренных для циркуляционно нагруженных колец (таблица 7).
12. Вычертить в масштабе 1000 : 1 схемы расположения полей допусков для соединения: «вал – внутреннее кольцо подшипника» и «корпус – наружное кольцо подшипника» (см. рисунок 5).
Рисунок 5 – Схема расположения полей допусков соединений:
а) «внутреннее кольцо – вал»; б) «корпус – наружное кольцо подшипника»
13. Вычертить эскиз соединения вала и корпуса с подшипниками качения (см. рисунок 6) с указанием отклонения формы и расположения сопрягаемых поверхностей.
|
|
Рисунок 6 – Обозначение посадок подшипников качения и полей допусков сопрягаемых с ними деталей:
а) на сборочном чертеже; б) на рабочих чертежах
Допуск цилиндричности посадочных мест вала и отверстия корпуса не должен превышать: под подшипники классов точности 0 и 6 – четверти допуска, а под подшипники классов 5 и 4 – одной восьмой допуска на диаметр посадочной поверхности. Расчётные значения следует округлить до стандартных по таблице 10.
Шероховатость посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса следует принимать по таблице 11.
Таблица 10 – Базовый ряд числовых значений допусков цилиндричности и круглости посадочных поверхостей, мкм по ГОСТ 24643-81
| 0,1 | 0,12 | 0,16 | 0,2 | 0,25 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 |
| 1,2 | 1,6 | 2,5 | ||||||
| – | – | – | – | – | – |
Таблица 11 – Шероховатость посадочных поверхностей (Rа., мкм) валов и отверстий корпусов под подшипники качения по ГОСТ 2789-73
| Посадочные поверхности | Класс точности | Номинальный диаметр, мм | |
| до 80 | св. 80 до 500 | ||
| Валов | 1,25 | 2,5 | |
| 6 и 5 | 0,63 | 1,25 | |
| 0,32 | 0,63 | ||
| Отверстий корпусов | 1,25 | 2,5 | |
| 6; 5 и 4 | 0,63 | 1,25 |
Задание № 5