78311

НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ, СОПРЯГАЕМЫХ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ

Лекция

Производство и промышленные технологии

В подшипниках качения между поверхностью вращающейся детали и поверхностью опор располагаются шарики или ролики. Внутренний диаметр внутреннего кольца В ширина высота колец подшипника при одинаковой ширине наружного и внутреннего колец. Общий вид подшипника качения роликовый Класс точности подшипника характеризуется целым комплексом точностных требований относящихся к отклонениям размеров формы и расположения...

Русский

2015-02-07

406 KB

2 чел.

5. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ, СОПРЯГАЕМЫХ  С ПОДШИПНИКАМИ  КАЧЕНИЯ

5.1. Основные положения

Подшипник - это деталь или узел механизма,  являющийся опорой для вращающихся валов.

Подшипники воспринимают усилие,  воздействующее на вал в радиальном и осевом направлениях, передают его корпусу и обеспечивают вращение этого вала вокруг оси.

По принципу работы подшипники разделяются на подшипники  скольжения и качения.  Подшипники скольжения образуют комплект цилиндрических или сферических поверхностей и работают в  условиях  жидкостного, смешанного или сухого трения.

В подшипниках качения между поверхностью вращающейся детали и поверхностью опор располагаются шарики или ролики. Чаще всего подшипники качения изготавливаются в виде отдельных  узлов,  состоящих из наружных  и внутренних колец и расположенных между ними тел качения (шариков или роликов),  и деталей, удерживающих тела качения на определенном расстоянии одно от другого (сепараторы).

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники разделяются  на радиальные, радиально-упорные и упорные (подпятники).

По форме тел качения и рабочих поверхностей колец, по которым катятся тела качения, подшипники разделяются на шариковые; шариковые сферические; роликовые цилиндрические - с короткими, длинными (игольчатыми) телами качения; роликовые конические;  роликовые сферические; коническо-сферические.

По числу  рядов тел качения подшипники разделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.

Подшипники качения  изготавливаются  специализированной  отраслью промышленности, в которой имеются отличия от других отраслей машиностроения в отношении некоторых вопросов нормирования точности.

Подшипник качения - это стандартный узел, обладающий внешней взаимозаменяемостью своими присоединительными поверхностями; D - наружный диаметр наружного кольца (рис.5.1), d - внутренний диаметр внутреннего кольца, В - ширина (высота) колец подшипника при одинаковой ширине наружного и внутреннего колец.

При изготовлении подшипников нет полной взаимозаменяемости - если разобрать несколько одинаковых подшипников  и  перемещать  детали,  то при повторной сборке подшипники могут либо не собраться, либо не будут соответствовать нормированной точности по  эксплуатационным  показателям.

5.2. Ряды точности подшипников качения

Установлено несколько классов точности подшипников (ГОСТ 520) в зависимости от используемых тел качения и от направления воспринимаемой нагрузки:

классы 0, 6, 5, 4, 2, Т - для  шариковых и  роликовых и шариковых радиально-упорных подшипников;

классы 0, 6, 5, 4, 2 - для упорных и  упорно-радиальных подшипников;    

классы 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников.

Наиболее грубым является класс 0, а наиболее точными - классы 2 и Т. Помимо этих классов, нормируются дополнительные, более грубые классы 8 и 7, по точности ниже, чем класс 0. Эти классы поставляются по заказам потребителей.

 

Рис. 5.1. Общий вид подшипника качения (роликовый)

Класс точности подшипника характеризуется целым  комплексом  точностных требований, относящихся к отклонениям размеров, формы и расположения:

1. Требования к точности присоединительных размеров D, d, В, отклонений формы и расположения поверхностей колец и тел вращения,  шероховатости присоединительных поверхностей.

2. Радиальное и торцевое (осевое) биение либо подшипника в сборе, либо отдельных колец.

Помимо класса точности для подшипников качения устанавливают три категории А,  В и С  в зависимости от нормирования других показателей точности, являющихся дополнительными к основным точностным требованиям.

К категории А относятся подшипники классов точности 5, 4, 2, Т, если к ним предъявляются дополнительные повышенные требования  в  отношении вибрации или  в  отношении волнистости и отклонения от круглости и волнистости поверхности качения и т.д.

К категории В относятся подшипники классов точности 0, 6Х, 6, 5, для которых нормируется дополнительно одно из требований, например регламентируются требования  в отношении вибрации и т.д. аналогично категории А.

К  категории С  относятся подшипники классов точности 8, 7, 0, 6,  к которым не предъявляются требования по уровню вибраций, момента трения и другим требованиям.

В отношении нормирования точности размеров колец подшипников  есть специфическая особенность  по сравнению с нормированием точности обычных цилиндрических элементов деталей.

Для колец подшипников, помимо предельных размеров, характеризующих точность изготовления и  нормируемых в виде верхнего и нижнего отклонений от номинального  размера,  нормируется еще верхнее и нижнее отклонения от среднего диаметра (Dm,  dm). При этом требование к среднему диаметру является основным и посадки осуществляются по значениям среднего диаметра. И если окажется,  что размер кольца при измерении  находится  в поле допуска относительно номинального размера, а размер среднего диаметра выходит за пределы допуска, то такое кольцо считается браком.

Нормирование точности среднего значения диаметра колец подшипника связано с тем,  что кольца подшипников не обладают большой  жесткостью. При установке кольца на поверхность вала или в корпус оно деформируется и принимает форму посадочной (сопрягаемой) более жесткой поверхности. Действующим в сопряжении оказывается усредненный размер, а не предельный.

5.3. Посадки подшипников качения

При решении  вопроса об образовании посадки подшипника качения в  соответствующем месте конструкции механизма необходимо иметь  в  виду, что при  приобретении подшипника потребитель приобретает готовый “вал” - наружный диаметр и готовое “отверстие” - внутреннее кольцо. Дело потребителя подшипника обработать посадочные места (поверхности) для установки подшипника (образовать посадку) в соответствии с условиями работы механизма.

5.3.1. Поля допусков колец подшипников качения

Классы точности  подшипников  качения характеризуются допуском на размер. Для образования посадки необходимо нормировать основное отклонение и направление расположения допуска относительно него, т.е. нормировать поле допуска.

Основное отклонение посадочных мест колец подшипников обозначается буквой L для диаметра отверстия (внутреннего кольца подшипника), а основное отклонение вала (наружного кольца подшипника) -  буквой 1.

Для среднего диаметра отверстия  подшипника  (внутреннего  кольца подшипника) установлены  поля  допусков LO, L6, L5, L4, L2.

Для среднего диаметра вала (наружного кольца подшипника) установлены поля допусков 10, 16, 15, 14, 12 (рис. 5.2).

Поле допуска для среднего диаметра наружного кольца Dm расположено, как и поле допуска основного вала,  в системе допусков и посадок, т.е. "в тело" вала (в минус).

Расположение поля  допуска для среднего диаметра dm кольца (внутреннего диаметра) отличается от расположения поля допуска для основного отверстия в системе допусков и посадок (поле допуска для внутреннего кольца подшипника dm также расположено в минус,  как для вала, т.е. "из тела" детали,  а в системе допусков и посадок для основного отверстия поле  допуска расположено со знаком плюс).  Расположение поля допуска в минус для отверстия подшипника,  естественно, вызывает определенные трудности  для изготовителя,  так как первое значение годного элемента всегда будет дробным.  Но сделано это так для  определенного удобства потребителя.  Для образования посадок с  кольцами  подшипника требования к  точности  размеров посадочных (сопрягаемых) поверхностей нормируются с использованием полей допусков из общей системы  допусков и посадок.  Поскольку кольца подшипника являются податливым звеном, то при их установке часто используются или переходные посадки, или посадки с небольшим натягом. При переходных посадках получаются или небольшие зазоры (обеспечивающие перемещение одного из  колец  подшипника  в плавающей опоре) или небольшие натяги (обеспечивающие надежность крепления второго кольца подшипника), кольца подшипника при этом практически не  деформируются. 

Рис. 5.2. Схема расположения полей допусков на наружный диаметр и диаметр отверстия подшипников качения

5.3.2. Поля допусков для размеров посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники качения

Для образования  посадок  с подшипниками качения из общей системы допусков и посадок (ГОСТ 25347) отобрана группа полей   допусков, т.е. основных отклонений  и квалитетов.

Основные поля допусков для валов и отверстий, на которые устанавливаются подшипники качения, приведены в табл.5.1 и табл.5.2.

Как видно  из приведенных таблиц,  точность присоединительных поверхностей отверстий обычно на один квалитет больше, чем для валов при образовании посадок, т.е. точность отверстия на 60% меньше, чем у вала. Объясняется это тем,  что изготавливать и измерять отверстие труднее и дороже, чем вал того же номинального значения,  а характер посадки определяется не значениями размера одного  из  сопрягаемых  размеров,  а разностью их размеров.

                                                                                                      

 Таблица 5.1

Поля допусков валов для основных видов сопряжений по внутреннему кольцу подшипника

Класс точности подшипника

Поля допусков для посадочной поверхности вала

0 и 6

f6, g6, h6, f7 (посадки с зазором)

js6, k6, m6, n6 (переходные посадки)

5 и 4

g5, h5 (посадки с зазором)

js5, k5, m5, n5 (переходные посадки)

2

g4, h4 (посадки с зазором)

js4, k4, m4, n4 (переходные посадки)

                                                                                             Таблица 5.2

Поля допусков отверстий для основных видов сопряжений посадочных поверхностей по наружному кольцу подшипника

Класс точности подшипника

Поля допусков для посадочной поверхности отверстия

0 и 6

G7, Н7 (посадки с зазором)

JS7, К7, М7, N7 (переходные посадки) P7 (посадка с натягом)

5 и 4

G6, Н6 (посадки с зазором)

JS6, К6, М6, N6 (переходные посадки)

2

G5, Н5 (посадки с зазором)

JS5, К5, М5, N5 (переходные посадки)

5.3.3. Посадки подшипников качения на валы и отверстия корпусов

Как и при образовании посадок в соответствии  с  единой  системой допусков и  посадок,  посадка подшипников осуществляется в системе отверстия и в системе вала.

Посадки по наружному диаметру подшипника осуществляются в системе вала, поскольку с приобретением подшипника одновременно  приобретается готовый “вал”.

Посадки по внутреннему диаметру подшипника осуществляются в  системе отверстия. Как было указано выше, поля допусков отверстия подшипника расположены не в плюс,  как у обычных основных отверстий, а в минус -  для  получения  большего количества переходных посадок и посадок с небольшим натягом.  В этом особенность посадок в системе отверстия по внутреннему кольцу  подшипника.

Обозначение посадок подшипников такое же, как в общей системе допусков и посадок, т.е. в виде дроби, когда в числителе указывается поле допуска отверстия, а в знаменателе - поле допуска вала (рис.5.3).

Рис. 5.3. Обозначение на сборочном чертеже посадок подшипника

Обозначение посадки в системе отверстия (по внутреннему кольцу):

  или    .

Обозначение посадок в системе вала подшипника (по наружному кольцу):

  или   .

5.3.4. Технические  требования  к посадочным поверхностям валов и корпусов под подшипники качения

Типовые требования к отклонениям формы и суммарным отклонениям посадочных поверхностей валов и корпусов  под  подшипники  качения  приведены  на рис.5.4.

Рис. 5.4. Требования к отклонениям формы и суммарным отклонениям

поверхностей под подшипник качения

Как видно из рис.5.4,  нормируются отклонения от круглости (отклонение формы в плоскости,  перпендикулярной оси) и отклонение профиля продольного сечения (отклонение профиля в плоскости,  проходящей  через ось). Весьма трудно  измерять параметры профиля продольного сечения и отклонения от круглости в отверстиях,  находящихся в корпусах.  Разработчики стандарта (ГОСТ 3325) при нормировании требований к точности в отношении формы ввели новый параметр  -  непостоянство диаметров отдельно в поперечном и продольном направлениях, т.е. нормируется разность между наибольшим и наименьшим диаметрами в одном и том же  поперечном или продольном сечении.  Параметры нормируются в зависимости от точности размера,  т.е. как часть от допуска Т на размер посадочного элемента. Так для подшипников класса 0 и 6 допуск на непостоянство диаметра принят равным 0,5Т, для подшипников классов 5 и 4 - 0,3Т, а для подшипников класса 2 - 0,25T. В стандарте эти значения приведены с соответствующими округлениями.

Подшипники качения обычно устанавливаются парами на концах  вала или противоположных отверстиях корпуса.  Для этого необходимо нормировать требования к точности расположения осей  посадочных  поверхностей под подшипники для обеспечения угла перекоса колец подшипников. В приложении к ГОСТ 3325 приводятся значения допускаемых углов  перекоса и значения требований к отклонениям от соосности. Реализовать требование соосности посадочных поверхностей относительно общей  оси  сложно, поэтому вместо  отклонений  от  соосности лучше нормировать радиальное биение посадочных поверхностей от  тех  же  баз,  т.е.  от  общей  оси  (рис.5.5).

Рис. 5.5. Требования к соосности осей посадочных мест под подшипники

Требования к шероховатости поверхностей приведены в табл.5.3.

5.3.5. Выбор посадок для колец подшипников

При установке подшипников используются все три  вида посадок  по характеру сопряжения, т.е. посадки с зазором, с натягом и переходные.    

Рекомендации при выборе посадок подшипников

1. Нельзя  устанавливать  с большим натягом наружное и внутреннее кольца, так как может произойти заклинивание тел вращения.

2. Вращающееся  кольцо (на валу или в корпусе) должно устанавливаться с гарантированным натягом.

3. При двухопорном  вале (два подшипника на концах вала) посадка одного из невращающихся колец должна быть  с  гарантированным  зазором для компенсации температурных деформаций вала или корпуса.

Таблица 5.3

Шероховатость по параметру Ra для посадочных мест

Посадочная

поверхность

Класс точности подшипника

Диаметры подшипника

до 80 мм

свыше 80 до

 500 мм

Вал

0

6 и 5

4

2

1,25

0,63

0,32

0,16

2,5

1,25

0,63

0,32

Отверстия и корпус

0

6, 5, 4

2

1,25

0,63

0,32

2,5

1,25

0,63

Опорные торцы валов и

корпусов

0

6, 5, 4

2

2,5

1,25

0,63

2,5

2,5

0,63

Кольца подшипника во время работы могут испытывать различные виды нагружений.

Бывают следующие виды нагружений: местное,  циркуляционное и колебательное.

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 передается соответствующему  участку  посадочной  поверхности вала или корпуса (рис.5.6, а).  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 поворачиваться, чтобы нагрузка не находилась постоянно в одном месте - это может привести к быстрому местному износу.  При повороте колец в  процессе эксплуатации износ подшипника будет  происходить  равномерно.  В качестве примера такого нагружения можно привести нагрузку, действующую при зубчатом зацеплении в цилиндрических редукторах.

Циркуляционным нагружением колец называется такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно  по всей длине дорожки качения,  а, следовательно, и по всей посадочной поверхности вала или корпуса (рис.5.6, б).  В качестве примера может быть приведена нагрузка, действующая на барабан  ленточного  транспортера.  При циркуляционном нагружении кольцо  должно устанавливаться по посадке с натягом для того, чтобы оно не проворачивалось в процессе работы, и износ  происходил равномерно.

                      а                                          б

                                                 в

Рис. 5.6. Виды нагружений: а - местное  нагружение  у  наружного кольца и циркуляционное у внутреннего;  б - циркуляционное  нагружение у наружного кольца; в - колебательное нагружение у наружного кольца и циркуляционное у внутреннего;  Fr - радиальная нагрузка, F - вращающаяся радиальная нагрузка

Колебательным нагружением кольца называется такой вид нагружения, при котором  неподвижное  кольцо  подшипника подвергается одновременно воздействию радиальной нагрузки, постоянной по направлению, и  вращающейся, меньшей  или равной по значению.  Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно неподвижной силы, причем она периодически воспринимается и передается соответствующему участку посадочной поверхности (рис.5.6,в). Равнодействующая или колебательная нагрузка меняется от суммы до разности неподвижной и вращающейся нагрузок.  В тех случаях, когда вращающаяся нагрузка окажется больше, чем постоянная, то кольцо испытывает или местное нагружение, или циркуляционное. При колебательном нагружении кольцо должно устанавливаться по  переходной  посадке  с  целью возможного проворота кольца в процессе работы для обеспечения равномерного  износа.  В  качестве примера может быть приведена нагрузка,  действующая на узлы на опорных подшипниках со сферическими роликами.

Рекомендации по использованию посадок подшипников качения в конкретных видах машин приведены в приложении к ГОСТ 3325 и справочниках.

93

PAGE  85


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63419. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE–ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БД 630 KB
  Помимо этого представляется весьма важным для любой компании иметь возможность повторного использования уже существующих элементов архитектуры и дизайна а также ранее созданных и скомпонованных программных и системных наработок включая элементы модели и ранее полученный код.
63420. Механизм саморегулирования рынка. Рыночный механизм и его элементы. Спрос. Факторы изменения спроса 151.5 KB
  Система цен в рыночной экономике играет роль основной организующей силы. Цена - это ориентир для продавца (производителя) и покупателя (потребителя). Растет цена - это сигнал к расширению производства, падает - сигнал к сокращению. В цене находят отражение все три подхода к установлению...
63421. Беларусь у пачатку найноўшага часу. Аднаўленне беларускай дзяржаўнасці. Культурнае жыццё беларускага народа у 20-30 гг. 20 стагоддзя 103.5 KB
  Сацыяльна-эканамічнае развіццё Беларусі ў міжваенны перыяд 1919-1939гг. Неузабаве звесткі аб перамозе рэвалюцыі дайшлі да Беларусі тут таксама пачалі стварацца саветы рабочых салдацкіх дэпутатаў а паралельна з імі дзейнічалі органы улады што падпарадкоўваліся Часоваму.
63422. Природные ресурсы и рациональное природопользование. Характеристика природных ресурсов земли. Классификация природных ресурсов. Проблема обеспечения человеческого общества природными ресурсами 55.5 KB
  Характеристика природных ресурсов земли. Классификация природных ресурсов. Характеристика природных ресурсов Земли: Атмосфера наиболее легкая оболочка Земли которая граничит с космическим пространством...
63423. Макроэкономика как раздел экономической науки. Национальная экономика. Предмет и метод макроэкономики. Микро- и макроэкономика 116.5 KB
  Содержание и структура макроэкономики. Макроэкономика является разделом экономической теории в котором исследуется функционирование национальной экономики как единого целого. В данном разделе экономической теории рассматриваются главным образом глобальные проблемы функционирования и развития национальной экономики...
63424. Водные ресурсы и их охрана. Значение воды в хозяйственной деятельности человека. Водоснабжение и водопотребление, классификация воды. Источники загрязнения воды и нерациональное использование водных ресурсов 48.5 KB
  Значение воды в хозяйственной деятельности человека. Водоснабжение и водопотребление классификация воды. Источники загрязнения воды и нерациональное использование водных ресурсов.
63425. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БД 325.5 KB
  Достигнутый уровень технического развития отдельных ведомственных центров данных принципиально позволяет уже сейчас обеспечить достаточно высокую оперативность доступа пользователей. В связи с растущей сложностью и разнообразием данных представляющих интерес для различных отраслей экономики...
63426. Теории экономического равновесия. Система рынков. Общее экономическое равновесие. Некоторые модели общего экономического равновесия 61 KB
  Достижению равновесия способствует ценовый механизм. В результате колебания цен происходит выравнивание спроса и предложения товаров. В точке их пересечения устанавливается равновесная цена. Равновесие через посредство ценового механизма может устанавливаться...