Кафедра технологии металов и машиностроения
Подшипники качения. Последовательность выполнения расчета
жүктеу/скачать 1,71 Mb.
|
| 1.1 Подшипники качения. Последовательность выполнения расчета
Условия работы Подшипник качения – это стандартный узел, обладающий внешней взаимозаменяемостью своими присоединительными поверхностями (Рис. 1). D – наружный диаметр наружного кольца; d – внутренний диаметр внутреннего кольца; В – ширина (высота) колец подшипника при одинаковой ширине наружного и внутреннего колец. Рисунок 1 - Присоединительные параметры подшипника качения Подшипник качения состоит из наружного и внутреннего колец и расположенных между ними тел качения (шариков или роликов), удерживаемых на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором. В процессе работы тела качения катятся по дорожкам качения колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Распределение нагрузки между несущими телами качения неравномерно и зависит от величины радиального зазора в подшипнике и от точности геометрической формы его деталей. Конструктивные размеры однорядных радиальных подшипников по ГОСТ 520-89 и ГОСТ 8338-75* приведены в таблице Б.1 (Приложение Б). Для колец подшипников помимо предельных размеров, определяющих точность изготовления, нормируется еще верхнее и нижнее отклонение от среднего диаметра (Dmp, dmp). При этом требование к среднему диаметру является основным, и посадки осуществляются со значением среднего диаметра, потому что кольца подшипников являются легкодеформируемыми элементами, т.е. не обладают большой жесткостью, и при установке кольца на поверхность вала или в корпусе оно деформируется и принимает в значительной мере форму посадочной (сопрягаемой) более жесткой поверхности. Для расчета допусков и посадок следует учитывать режим работы подшипника. Под режимом работы понимают сочетание условий, при которых работают подшипники, величину и характер нагружения (удары, вибрации, сотрясения и т.п.), рабочую температуру, защищенность от воздействия внешней среды, продолжительность непрерывной работы. К недостаткам подшипников качения следует отнести отсутствие разъёмных конструкций, сравнительно большие радиальные габариты, ограниченную быстроходность, связанную с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и пр.), низкую работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах, например, в воде. Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности, класс точности и др. Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр d. Для подшипников с d = 20…495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Так, подшипник 7309 имеет d = 45 мм. Третья цифра справа обозначает серию диаметров: 1 – особо легкая; 2 – легкая; 3 – средняя; 4 – тяжелая и т.д. Например, подшипник 7309–средней серии диаметров. Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника: 0 – шариковый радиальный; 1 – шариковый радиальный сферический; 2 – роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 – роликовый радиальный с сферическими роликами; 4 – роликовый радиальный с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами; 5 – роликовый радиальный с витыми роликами; 6 – шариковый радиально-упорный; 7 – роликовый конический; 8 – шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный; 9 – роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный. Приведенный для примера подшипник 7309 является роликовым коническим. Пятая или пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного типа. Например, подшипник 7309 основной конструкции пятой цифры в обозначении не имеет, а аналогичный подшипник с бортом клеймится как 67309. Седьмая цифра справа обозначает серию ширин. По нагрузочной способности (или по габаритам) подшипники разделяют на семь серий диаметров и ширин: сверхлегкую, особо легкую, легкую, легкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжелую. Цифры, стоящие через тире впереди цифр основного обозначения подшипника указывают его класс точности: 0 – нормального класса; 6 – повышенного; 5 – высокого; 4 – особо высокого; 2 – сверхвысокого и т.д. С переходом от класса «0» к классу «2» допуск радиального биения снижается в 5 раз, а стоимость увеличивается в 10 раз. Приведенный в качестве примера подшипник 7309 – нормального класса точности (0 – не проставляется). В условном обозначении подшипников могут быть дополнительные знаки, характеризующие изменение металла деталей подшипника, специальные технологические требования и т.д. Примеры обозначения подшипников: 211 – подшипник шариковый радиальный, легкой серии, с внутренним диаметром d = 55 мм, нормального класса точности; 6–405 – подшипник шариковый радиальный, тяжелой серии, d = 25 мм, шестого класса точности; 4–2208 – подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии, d = 40 мм, четвертого класса точности. Условия работы подшипникового узла определяют по конструкции и принципу работы механизма. Условно считают, что если на подшипник воздействует нагрузка свыше 9кН (вибрации, сильные толчки, перегрузка до 300%) – тяжелым режимом работы, и менее 9кН – нормальным режимом работы (вибрации, толчки умеренные, перегрузка до 150%) /1/. 1.1.2 Виды нагружения и выбор посадок для колец подшипника В зависимости от условий работы подшипникового узла различают три вида нагружения колец подшипника: местное, циркуляционное и колебательное (ГОСТ 3325–85* Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки). Местное нагружение – вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса (рисунок 2 а, в). Такой вид нагружения имеет место: – когда на не вращающееся кольцо действует постоянная по направлению нагрузка (рисунок 2 а, в); – когда кольцо и нагрузка вращаются вместе. Кольца, которые подвергаются местному нагружению, должны устанавливаться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, могло в процессе работы иногда проворачиваться, чтобы нагрузка не приходилась постоянно на одно место, так как это может привести к быстрому износу. При повороте колец в процессе эксплуатации износ подшипника будет происходить равномерно. Циркуляционное нагружение – вид нагружения, при котором кольцо воспринимает нагрузку последовательно всей посадочной поверхностью, а действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно по всей длине окружности и по всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения возникает, например, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки (рисунок 2 а, в), а так же когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца (рисунок 2, в). При циркуляционном нагружении кольцо должно устанавливаться по посадке с натягом для того, чтобы оно не проворачивалось в процессе работы и его износ происходил равномерно, так как сама нагрузка проходит последовательно по сопрягаемой поверхности. Колебательное нагружение – вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок (постоянной по направлению Р и вращающейся Рв, меньшей или равной по значению радиальной нагрузке). Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение симметричное относительно неподвижной радиальной силы. Причем эта равнодействующая периодически передается соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности (рисунок 2,б) при колебательном нагружении кольцо должно устанавливаться по переходной посадке с целью обеспечения возможного поворота кольца в процессе работы для равномерного износа. 1.1.3 Выбор стандартного подшипника качения По заданным размерам в задании (по ГОСТ 8338-75* Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры) выбрать стандартный подшипник, при этом размер ширины кольца должен остаться заданным, т.к. он входит в размерную цепь. Если он будет изменен, то учесть это при решении размерной цепи. а) б) в)
Выбор класса точности подшипника Класс точности подшипника выбирается, исходя из требований, предъявляемым к точности вращения и условий работы механизма. Существуют классы точности подшипников качения 0, 8, 7, 6, 5, 4, 2, Т. Наиболее грубыми являются классы 0, 8, 7, наиболее точными – классы 2 и Т. Для большинства механизмов общего назначения в машиностроении принимаются подшипники "РО" класса точности с нормальным режимом работы, "Р6" класс применяется для тяжелого режима работы: – когда требуется более высокая точность вращения вала; – при больших частотах вращения. Условно считать: если зубчатое колесо расположено внутри редуктора – нормальный режим и применять подшипники "РО" класса точности, если зубчатое колесо расположено на конце вала, тогда требуется более высокая точность вращения – применять подшипник "Р6" класса точности. Выбор посадок подшипников качения Выбор посадок подшипников качения производится в зависимости от типа, размера и конструкции подшипника, от условий эксплуатации, от величины направления и характера нагрузок, действующих на подшипник. Требуемый характер посадки обеспечивается выбором соответствующего поля допуска вала и отверстия корпуса (стакана) при неизменных полях допусков колец подшипников. Существует общее правило: для вращающегося кольца применяют посадку с натягом, а для не вращающегося кольца – посадку с зазором. Для получения неподвижных соединений применяют поля допусков переходных посадок. Выбор полей допусков в зависимости от вида нагружения означает, что нужно учитывать вид нагружения колец подшипника. Местно нагруженные кольца соединяются с корпусом (стаканом) или валом по посадке с зазором. Поля допусков неразъемного корпуса (стакана) выбирают в зависимости от диаметра посадочного кольца и нагрузки по стандарту ГОСТ 520-89 Подшипники качения. Общие технические условия (Приложение В). Рекомендуется для подшипников РО и Р6 классов точности отверстий корпуса изготавливать по IT7 (7 квалитет точности). Для циркуляционно-нагруженого внутреннего кольца рассчитывается интенсивность нагружения (формула в образце выполнения). По величине диаметра внутреннего кольца и интенсивности находят поля допуска вала по ГОСТ 520-89. Для РО и Р6 класса точности вал изготавливается по IТ6 (6 квалитету точности) (см. Приложение В). Обозначение полей допусков колец подшипников, корпусов, валов Поля допуска наружного кольца обозначают "l0",…, "l6", а поля допуска внутреннего кольца "L0",…, "L6", где l, L первая буква немецкого слова "Lager" – подшипник. Цифры 0 и 6 – класс точности выбранного подшипника. Наружное кольцо является основным валом (строчная латинская буква l), а внутреннее кольцо – основным отверстием (заглавная (прописная) латинская буква L). Следовательно, посадка внутреннего кольца на вал осуществляется в системе отверстия, а наружного кольца в корпус – в системе вала. Поля допуска корпуса (стакана) обозначается сочетанием основного отклонения (заглавной буквы) и квалитета точности (цифры). Например: H7, G7, JS7. Поля допуска вала обозначаются сочетанием основного отклонения (буквы) и квалитета точности вала (цифры), например k6, jS6, n6, m6. Обозначение посадок: – посадка наружного кольца в корпус (стакан) указывается в виде дроби: в числителе – поле допуска отверстия в корпусе (стакана), в знаменателе – поле допуска наружного кольца (являющегося валом), например: Ø40Н7/l0; – посадка внутреннего кольца на вал: в числителе – поле допуска внутреннего кольца, в знаменателе – поле допуска вала, например: Ø 25L0/k6. Для соединения подшипников качения с валами и корпусами установлены поля допусков по ГОСТ 3325–85* Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки (приложение Б, таблицы Б2 и Б3). 1.1.7 Предельные отклонения колец подшипников качения валов и корпуса 1.1.7.1 Предельные отклонения размеров колец подшипников качения находят по ГОСТ 520-89 Подшипники качения. Общие технические условия в зависимости от номинального размера кольца и класса точности подшипника качения (приложение Б, таблицы Б4 и Б5). В качестве основной характеристики размера кольца принимают средний диаметр Dm или dm. Отклонения на ширину кольца находят по номинальному диаметру внутреннего кольца. 1.1.7.2 Допуски, основные отклонения отверстий корпусов (стаканов) и валов находят по ГОСТ 25346–89 Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений или ГОСТ 25347-82 Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки в зависимости от номинальных размеров корпусов (стаканов), валов и выбранных квалитетах точности и обозначений основных отклонений допусков (стаканов) и валов. Предельные размеры колец, валов, корпусов Предельные размеры деталей: отверстий в корпусах – Dmax, Dmin, наружных колец подшипника – dnmax, dnmin, валов – dmax, dmin, внутренних колец подшипников – Dnmax, Dnmin считают по формулам, приведенным ниже. Предельные размеры по ГОСТ 25346–89: Внутреннее кольцо, Dn Dn мах = Dn + ESDn Dn min = Dn + EIDn Наружное кольцо, dn dnмах = dn + esdn dnmin = dn + eidn. Ширина кольца подшипника В, мм. Bmax = B + esB Bmin = B + eiB Предельные размеры отверстия в корпусе, мм. Dmax = D + ES Dmin = D + EI Предельные размеры вала dмах = d + es dmin = d + ei 1.1.8 Схемы посадок подшипников качения Схемы посадок наружного кольца в корпус (стакан) и внутреннего кольца на вал выполняются на листе (формат А4) с основной надписью по форме 1 (ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи). В основной надписи записывается раздел, к которому относятся схемы. "Посадки подшипников качения". Над каждой схемой пишется число, состоящее из номера раздела и номера схемы, разделенных точкой, и наименование схемы. Например: 1.1.8.1. Посадка наружного кольца в корпус – (обозначение посадки, например: Ø 72Н7/l6). Схемы полей допусков посадок строятся относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру. От нулевой линии откладываются отклонения в мкм в приближенном масштабе и проставляются со своими знаками (например: ei = +2; es = +18; EI = 0; ES = +30). Плюсовые отклонения откладываются вверх, а минусовые – вниз от нулевой линии. На схеме указывают номинальный размер в мм, а предельные размеры – буквенным обозначением: Dмах; Dмin; Dn мах; Dn min; dмах; dmin; dn мах; dn min; Smaх; Smin; Nmах; Nmin. 1.1.9 Выбор посадки крышки в корпус Для обеспечения нормальной работы и сборки минимальный зазор между корпусом и крышкой должен быть в пределах 80 – 100 мкм (Smin = 80 – 100 мкм), изготавливать крышку по IT10, IT11; – построить схему поля допуска корпуса, выбранного для посадки подшипника; – определить допускаемое верхнее отклонение крышки; – выбрать квалитет изготовления крышки, записать обозначение поля допуска крышки d10, f10; – по ГОСТ 25346–89 подобрать основное (верхнее отклонение еs) крышки; – нижнее отклонение крышки находят, определив допуск крышки по выбранному квалитету; 1.1.10 Выбор посадок стакана в отверстие корпуса Установить наружный диаметр стакана и внутренний отверстия корпуса. В соединении стакана с корпусом зазоры нежелательны. Рекомендуется применять переходные посадки для стаканов 1.1.11 Выбор посадки втулки в отверстии корпуса Рекомендуемые посадки: Н7/jS6; Н7/k6; Н7/m6 – в числителе поле допуска отверстия корпуса, в знаменателе – поле допуска наружного диаметра втулки. 1.1.12 Выбор посадки втулки на вал а) при выборе посадки подшипника установлено поле допуска вала (например: 30k6). Поле допуска вала принято k6 из условия посадки подшипника качения; б) для обеспечения нормальной работы минимальный зазор между втулкой и валом должен быть Smin=10 – 25 мкм; в) изготовить втулку по IT8, IT9; г) для нахождения поля допуска вала необходимо: – построить схему поля допуска вала; – определить допускаемое нижнее отклонение вала; – по ГОСТ 25346–89 подобрать основное отклонение втулки и записать обозначение основного отклонения втулки (F, D); записать обозначение поля допуска вала/втулки. Верхнее отклонение втулки находят, определив допуск втулки по выбранному квалитету; д) рекомендуемые поля допусков втулок: Н7; Н8; Н9; F8; E9; D9; D10. 1.1.13 Выбор посадки зубчатого колеса на вал Рекомендуемые посадки: – для неподвижных колес с применением шпоночного соединения Н7/k6; Н7/m6. – для прямозубого цилиндрического колеса Н7/p6: Н7/r6. – для цилиндрического косозубого и червячного колеса Н7/r6; Н7/s6. – для конического колеса Н7/6; Н7/t6. 1.1.14 Выбор посадки кольца на вал Кольцо имеет отношение – l/D < 0,8. Втулка – l/D > 0,8, где, l – длина втулки (кольца); D – диаметр втулки (кольца). Рекомендуемые поля допусков отверстий колец для посадок D11, D10 или D9; Н11, Н10 или Н9. жүктеу/скачать 1,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|