Допуски посадки подшипников качения
Посадки соединений с подшипниками качения
Методы выбора посадок
Выбор различных посадок для подвижных и неподвижных соединений осуществляют на основе предварительных расчетов, экспериментальных исследований или ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны.
Методом аналогов назначаются посадки гладких цилиндрических, шлицевых, шпоночных соединений.
Выбор соответствующих посадок заключается в выборе вида посадки с показателями этих посадок, т.е. значений зазоров и натягов.
При выборе посадки необходимо:
учесть основные требования, предъявляемые к соединению: передача заданного крутящего момента, обеспечение оптимального зазора, требуемая и точность центрирования;
проанализировать условия работы соединения: скорости взаимного перемещения, давления, температуры, наличие смазки, возможные перегрузки;
учесть конструктивные особенности сопрягаемых деталей: толщина стенок втулок, жесткость валов, наличие на одном валу или одном отверстии нескольких сопряжений.
ГОСТ 520-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования» устанавливает пять классов точности подшипников: 0; 6; 5; 4; 3. Точность размера подшипника определяется допускаемыми отклонениями диаметра цилиндрического отверстия и ширины кольца для внутреннего кольца, отклонениями наружного диаметра и ширины кольца для наружного кольца, отклонениями формы и расположения колец и тел вращения. Нормируется также шероховатость посадочных и торцовых поверхностей колец подшипника.
Основное отклонение посадочных мест колец подшипников обозначается буквой L для диаметра отверстия внутреннего кольца и буквой l обозначается основное отклонение наружного кольца. Для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника установлены поля допусков L0; L6; L5; L4; L2. Для среднего диаметра наружного кольца установлены полч допусков.
Посадки внутреннего кольца подшипника на вал осуществляют по системе отверстия, а наружного кольца в корпус - по системе вала, причём расположение поля допуска внутреннего кольца в «минус позволяет получить посадки с гарантированным натягом, используя для валов поля допусков переходных посадок (n, m, k, js) рис. 16.
Посадки колец подшипников качения (шариковых, роликовых) на валы и в корпусы выбирают по ГОСТ 3325-85. При установке подшипников качения используются все три вида посадок по характеру сопряжения, т. е. посадки с зазором, с натягом и переходные. Выбор характера сопряжения зависит от вида нагружения, скорости вращения, характера смазки, типа, размеров, класса точности и режима работы подшипника. Определяющим является вид нагружения кольца подшипника. Кольцо подшипника во время работы испытывает различные виды нагружений в виде концентрированной или распределённой нагрузки (рис. 17).
Рис. 17. Виды нагружения колец подшипника
Этот вид нагружения воздействует на поверхность посадочного места под подшипник и определяет необходимый характер сопряжения.
Различают местное, циркуляционное и колебательное нагружения, зависящие от того, какое кольцо подшипника неподвижно, какое вращается и как при этом воспринимается радиальная нагрузка (рис. 18).
Рис. 18. Виды нагружения колец подшипника
Местное нагружение - такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения кольца и передаётся соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса.
Местно-нагруженные кольца должны иметь соединение с зазором или незначительный натяг между кольцом и сопрягаемой деталью. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, могло в процессе работы иногда поворачиваться, чтобы нагрузка не находилась постоянно в одном месте, что может привести к быстрому местному износу. Рекомендуемые поля допусков валов и отверстий корпусов под подшипники качения с местно нагруженными кольцами табл. 13.
Рекомендуемые посадки для колец при местном нагружении
| Нагружение | Посадочные диаметры, мм | Посадка | Тип подшипника | ||
| На вал | В корпус стальной или чугунный | ||||
| Неразъемный | разъемный | ||||
| Спокойное или с умеренными толчками и вибрацией; перегрузка до 150 % | 
| 
| 
| Н6 Н7 Н8 | Все, кроме штампованных игольчатых |
| С ударами и вибрацией; перегрузка до 300% |
| 
| 
| Is 6 Is 7 | Все, кроме штампованных игольчатых и роликовых конических двухрядных |
Циркуляционным нагружением колец называется такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передаётся телами качения в процессе вращения последовательно по всей её длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения возникает, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки или когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца. Циркуляционно-нагруженные кольца должны иметь неподвижное соединение с сопрягаемой деталью, для того, чтобы оно не поворачивалось в процессе работы и износ происходил равномерно, так как нагрузка происходит переменно по сопрягаемой поверхности.
При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки на вал и в корпус выбирают по величине Pr - интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности кольца.
Интенсивность нагрузки определяется:
; (30)
где Fr - радиальная реакция опоры на подшипник, кН; b - рабочая ширина посадочного места, м (b=B 2r, В - ширина подшипника, r - радиус закругления или ширина фаски кольца подшипника); К1 - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при нагрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации К1 = 1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации К1 = 1,8); К2 - коэффициент учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале и массивном корпусе К2 = 1, табл. 14); К3 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки Fa на опору принимается по [3, табл. 4.91]. Для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом К3 = 1.
Допускаемые значения Pr для различных посадок приведены в табл. 15.
| Диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника, мм | Допускаемые значения PR., кН/м при поле допуска вала | ||||||||
| Свыше | До | Js 5 | Js6 | K 5 | K6 | M5 | M6 | N5 | N6 |
| До 300 | 300 – 1400 | 1400 – 1600 | 1600 – 3000 | ||||||
| 600 – 2000 | 2000 – 2500 | 2500 – 4000 | |||||||
| 600 – 3000 | 3000 – 3500 | 3500 – 6000 | |||||||
| 900 – 3500 | 3500 – 4500 | 4500 – 8000 |
| Диаметр D наружного кольца подшипника, мм | Допускаемые значения РR кН/м, при поле допуска отверстия | ||||
| Свыше | До | К6; К7 | М6; М7 | N6; N7 | P7 |
| До 800 | 800 – 1000 | 1000 – 1300 | 1300 – 2500 | ||
| 1000 – 1500 | 1500 – 2000 | 2000 – 3300 | |||
| 1200 – 2000 | 2000 – 2600 | 2600 – 4000 | |||
| 1600 – 2500 | 2500 – 3500 | 3500 - 5500 |
При выборе посадок колец подшипников 0 и 6 классов применяют поля допусков 7 квалитета для отверстий и корпусов и 6 квалитета для валов. Посадки подшипников 5 и 4 классов осуществляют точнее на один квалитет, для корпусов применяют поля допусков 6 квалитета, для валов - 5 квалитета.
Наибольший натяг выбранной посадки не должен превышать допустимого значения [N], определённого из условий прочности циркуляционно-нагруженного кольца:
(31)
где d - диаметр циркуляционно-нагруженного кольца, мм; 
- допускаемое напряжение при растяжении, МПа (для подшипниковой стали =400 МПа); К - коэффициент, принимаемый приближённо для подшипников лёгкой серии - 2,8; средней серии - 2,3; тяжёлой - 2.
Колебательным нагружением кольца называется такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременно воздействию радиальных нагрузок: постоянной оп направлению и вращающейся меньшей или равной по значению. Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно неподвижной силы, причём она периодически воспринимается и передаётся соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности (рис. 17).
Колебательно-нагруженные кольца должны иметь плотно-подвижное соединение, т. е. устанавливаются по переходной посадке с целью возможного проворота кольца в процессе работы для обеспечения равномерного износа.