43. Основные указания по выбору посадок для колец подшипников

Выбор посадок подшипников на вал и в отверстие корпуса производят в зависимо­сти от вида нагружения, т.е. от того, враща­ется или не вращается данное кольцо отно­сительно действующей на него радиальной нагрузки, а также от величины, направле­ния и интенсивности действующих нагру­зок.

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

В соответствии с условиями работы раз­личают следующие основные виды нагру­жения колец подшипника: местное, цирку­ляционное и колебательное.

Местное нагружение кольца - нагружение, при котором действующая на подшип­ник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Кольцо может быть неподвижно относи­тельно действующей на него нагрузки или кольцо и нагрузка участвуют в совместном вращении.

На рис. 34 представлены случаи местного нагружения колец (а - наружного, б - внутреннего) с соответствующими эпю­рами нормальных напряжений на посадоч­ных поверхностях.

Циркуляционное нагружение кольца - нагружение, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается те­лами качения дорожке качения в процессе вращения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение имеет место, например, когда кольцо вращается относительно постоян­ной по направлению радиальной нагрузки, а также когда нагрузка вращается относи­тельно неподвижного или подвижного кольца (рис. 35). На этом рисунке пред­ставлены случаи циркуляционного нагру­жения внутреннего кольца (рис. 35, а и б), наружного кольца (рис. 35, в и г), обоих колец (рис. 35, д).

Показана также эпюра нормальных напряжений на посадочной поверхности корпуса (рис. 35, в), переме­щающаяся по мере вращения нагрузки  с частотой вращения n.

Рис. 34. Эпюры нормальных напряжений на посадочных поверхностях и случаи местного нагружения наружного кольца (а) и внутреннего кольца (б)

81. Поля допусков на диаметры посадочных поверхностен валов и отверстий корпусов

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 h8, h9 и h10.

3. При применении полей допусков Н7, Н8, Н9 необходима селективная сборка с целью исключения проворота наружного кольца под­шипника

82. Посадки подшипников качения на вал и в отверстие корпуса по классам точности для основных отклонений

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 скобках даны поля допусков ограниченного применения.

3. Жирным шрифтом выделены 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 поверхностям, установленных для соответст­вующих классов точности подшипников.

Рис. 35. Случаи циркуляционного нагружения внутреннего кольца (а, б), наружного кольца (в, г), обоих колец (д)

Колебательное нагружение - нагружение, при котором неподвижное кольцо подшип­ника подвергается одновременному воздей­ствию радиальных нагрузок: постоянной по направлению  и вращающейся , меньшей или равной по величине . Их равнодействующая совершает периодиче­ское колебательное движение, симметрич­ное относительно направления  , причем она периодически воспринимается после­довательно через тела качения зоной на­гружения кольца и передается соответст­вующим ограниченным участкам посадоч­ной поверхности.

Такое нагружение возникает, например, на неподвижном  наружном  кольце,  когда на него воздействует через вал постоянна нагрузка , а внутреннее кольцо вращается совместно с приложенной к нему нагрузкой ,  возникающей от дисбаланса (рис. 36 а). При вращении наружного кольца совместно с нагрузкой  колебательное нагружение возникает на неподвижном внутреннем кольце (рис. 36, б).

Рис. 36. Случаи колебательного нагружения наружного кольца при циркуляционном нагружении внутреннего кольца (а), внутреннего кольца при циркуляционном нагружении наружного кольца (б); круговая диаграмма изменения равнодействующей силы  при || > || (в)

Равнодействующая изменяется от || + || до || - || и колеблется по направлению за один оборот вала в преде­лах угла, ограниченного точками А и В на круговой диаграмме (рис. 36, в), симмет­рично относительно линии действия силы . При | | = | | равнодействующая изменяется от 0 до 2 | |.

Если нагрузка постоянного направления меньше вращающейся, т.е. | | < | |, рав­нодействующая вращается, изменяясь по значению и направлению от | | + | | до | | - | | (круговая диаграмма, рис. 37, в).

В этом случае кольца являются либо местно нагруженными (внутреннее на рис. 37, а; наружное на рис. 37, б), либо циркуляционно нагруженными (наружное на рис. 37, а, внутреннее на рис. 37, б), в зависи­мости от схемы приложения сил.

При "неопределенном нагружении", на­пример когда нагрузка на подшипники ка­чения вала приложена одновременно от силы натяжения ремня и от кривошипно-шатунного привода, кольца подшипников вала устанавливают, как при циркуляционном виде.

В табл. 83 приведены виды нагружения колец подшипников качения при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы.

Рис. 37. Случаи местного нагружения внутреннего кольца при циркуляционном нагружении наружного кольца (а), циркуляцион­ного нагружения внутреннего кольца при местном нагружении наружного (б); круговая диаграмма изменения равнодействующей силы при || < || (в)

83. Виды нагружения колец подшипников качения

Другим фактором, определяющим ха­рактер посадки, ее плотность является ин­тенсивность и динамика нагружения. По интенсивности нагружения подшипнико­вых узлов, определяемой отношением эк­вивалентной радиальной нагрузки Рr и ра­диальной динамической грузоподъемности Сr, режимы их работы подразделяют на легкий, нормальный, тяжелый и режим "особые условия" (табл. 84).

К режиму "особые условия" относят ус­ловия эксплуатации подшипников, рабо­тающих при ударных и вибрационных на­грузках (в железнодорожных и трамвайных буксах, на коленчатых валах двигателей, в узлах дробилок, прессов, экскаваторов и т.п.). Посадки подшипников при этом ре­жиме выбирают, как для тяжелого режима работы, независимо от отношения РrlСr

84. Режимы работы подшипников качения

Большим значениям отношения Рr/Сr должны соответствовать более плотные посадки.

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.

Многолетней практикой применения подшипников установлено, что соединение с валом или корпусом колец, вращающихся относительно нагрузки, должно осуществ­ляться обязательно с натягом, исключаю­щим проворачивание и обкатывание коль­цом сопряженной детали.

При недостаточ­ном натяге и циркуляционном нагружении между кольцом и посадочной поверхностью может появиться зазор в разгруженной зо­не, что приводит к обкатыванию кольцом сопряженной поверхности, ее развальцовке, контактной коррозии, истиранию, сниже­нию точности вращения и разбалансировке.

При высоких частотах вращения применяют посадки с меньшим натягом.

Посадки неподвижных относительно нагрузки колец, назначают более свободными, допускающими наличие небольшого зазора, так как обкатывание кольцами сопряженных деталей в этом случае не происходит. Нерегулярное проворачивание не вращающегося кольца порядка одного оборота в сутки полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения, что способствует повышению долговечности подшипника. Кроме того, сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазоров в подшипниках и при температурных деформациях.

Посадки подшипников отличаются от обычных расположением и значением полей допусков на посадочные поверхности колец. Подшипник является основным комплектующим изделием, не подлежащим в процессе сборки дополнительной доводке. Требуемые посадки в соединении получают назначением соответствующий полей допусков на диаметры вала или отверстия в корпусе.

Особенностью является то, что в подшипниках качения поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца располагают не вверх от нулевой линии (не "в плюс"), а вниз ("в минус") рис. 33. Этим гарантируют получение натягов в соединениях внутреннего кольца с валами, имеющими поля допусков k, n. Поле допуска на диаметр наружного кольца располагают как обычно - "в минус" или "в тело детали".

Посадки колец шариковых и роликов радиальных подшипников на вал и в отверстие корпуса в зависимости от вида нагружения выбирают в соответствии с табл. 85.

Посадки шариковых и роликовых радиально-упорных подшипников на вал и отверстие корпуса выбирают в соответствии с табл. 86.

Для тугих колец упорных шариковых и роликовых подшипников применяют посадки L0ljs6(L0lj6) или L6ljs6 (L6lj6).

Часто выбор посадок осуществляют методом аналогий, ориентируясь на аналогичные, длительно работающие проверенные узлы, близкие по конструкции, назначению и условиям эксплуатации.

В табл. 87-89 приведены рекомендуемые посадки шариковых и роликовых подшипников различных типов в зависимости вида нагружения, режима работы и диаметра отверстия.

85. Посадки колец радиальных подшипников для различных видов нагружеиия

Примечания.

1. При частотах вращения, превышающих предельные, для местно нагруженных колец радиальных шариковых и ро­ликовых подшипников следует производить обработку посадочных мест вала и корпуса под посадку с полем допуска, расположенным сим­метрично относительно номинального диаметра по табл. 81.

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

86. Посадки радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников в зависимости от вида нагружения при осевой регулировке

87. Рекомендуемые посадки шариковых и роликовых подшипников на вал

88. Посадки упорных подшипников

Примечания:

1. Допускается при необходимости для узлов с упорными подшипниками вместо JS5, JS6 использование полей J5, J6 ограниченного применения.

2. Для двойных упорных подшипников с отверстием диаметром более 150мм допускается применение посадок L0/k6; L6/k6.

89. Рекомендуемые посадки шариковых и роликовых подшипников в корпус

Продолжение табл. 89

Примечания:

1. Допускается при необходимости вместо JS6, JS7 использование полей допусков ограниченного применения J6, J7.

2. В случае применения разъемных корпусов посадки должны быть выбраны с зазором (поля допусков на диаметр отверстий корпусов Н7, Н6, G7, G6).