Лабораторная работа допуски и посадки подшипников качения

Обновлено: 11.01.2025

Подшипники качения работают в самых разнообразных эксплуатационных условиях и призваны обеспечивать требуемую точность и равномерность вращения подвижных частей машин, а также обладать высокой долговечностью.
Работоспособность подшипников качения в большой степени зависит от точности их изготовления и характера соединения с сопрягаемыми деталями. Являясь стандартными узлами, подшипники качения имеют полную взаимозаменяемость по присоединительным поверхностям, определяемым наружным диаметром наружного и внутренним диаметром внутреннего колец.

Точность подшипников качения (ГОСТ 520-71, СТ СЭВ 774-77) определяется следующими показателями:

точностью присоединительных поверхностей, т. е. точностью формы и размеров отверстия диаметром d во внутреннем кольце, цилиндрической поверхности диаметром D наружного кольца и ширины колец В;
точностью размеров и формы тел качения, а также дорожек качения наружного kн и внутреннего kв колец;
радиальным биением дорожек качения внутреннего Ri и наружного Rа колец;
непостоянство ширины колец Uр;
биением базового торца внутреннего кольца относительно его отверстия Si и наружной поверхности наружного кольца относительно базового торца Sa;
осевым биением дорожки качения внутреннего Ai и наружного Aa колец относительно базовых торцов;
шероховатостью посадочных и торцовых поверхностей колец.

В зависимости от перечисленных показателей точности все тип подшипников качения делят на пять классов точности, обозначаемых в порядке повышения точности: 0, 6, 5, 4 и 2.
Класс точности подшипника выбирается исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма, с учетом того, что с повышением класса точности значительно возрастает стоимость подшипника. Дорогостоящие подшипники высокой точности следует применять только в обоснованных случаях.

В машино- и приборостроении при средних и малых нагрузках, нормальной точности вращения (например, в редукторах общего назначения) обычно применяют подшипники класса точности 0.
Для тех же условий, но при повышенных требованиях к точности вращения используют подшипники класса точности 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяют только при больших скоростях и жестких требованиях к точности вращения, а класса точности 2 – лишь в особых условиях. Класс точности (кроме класса 0) указывают через тире перед условным обозначением подшипника, например: 6 – 310.

ГОСТ 520-71 и СТ СЭВ 774-77 устанавливают также порядок маркировки, упаковки, транспортирования и хранения подшипников, обозначения и определения основных параметров. Кроме того в стандарте приведены методы контроля колец и подшипников в сборе.

Определение годности колец подшипников имеет особенность. Кольца подшипников, находящиеся до монтажа в свободном состоянии, вследствие упругих деформаций могут иметь овальность. Однако кольца могут оказаться годными даже в том случае, когда у данного подшипника наибольший и наименьший диаметры посадочных отверстий выходят за допустимые пределы. Это объясняется тем, что кольца многих подшипников имеют малую толщину, сравнительно легко деформируются и после сборки с валом или корпусом принимают форму круглых цилиндров, имеющих средние диаметры в допустимых пределах.
В связи с этим в таблицах стандартов установлены предельные отклонения на номинальные и средние диаметры. Годными являются кольца, действительные значения средних диаметров которых не выходят за предельные значения средних диаметров.

Допуски и посадки подшипников качения

Система допусков и посадок, принятая для подшипников качения, обеспечивает взаимозаменяемость подшипников качения по их присоединительным размерам D и d, а также необходимое разнообразие посадок.
Эта система, основанная на системе допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений, имеет ряд особенностей:

1. Для сокращения номенклатуры подшипников качения значения предельных отклонений, установленных на размеры D и d, зависят только от характера сопряжения подшипников с корпусами и валами.

2. Требуемый характер соединения колец подшипников с деталями механизмов достигается обработкой сопрягаемых поверхностей валов и отверстий в корпусах по предельным отклонениям, при этом для соединения подшипников качения с деталями по наружному кольцу выполняются в системе вала, а по внутреннему – в системе отверстия.

3. Поля допусков наружного и внутреннего диаметров подшипников качения расположены ниже нулевой линии. Таким образом, поле допуска наружного диаметра подшипника занимает такое же положение, как поле допуска основного вала, а поле допуска внутреннего диаметра по сравнению с полем допуска основного отверстия перевернуто относительно нулевой линии.

4. Поля допусков, по которым обрабатываются посадочные поверхности валов и отверстий в корпусах в сочетаниями с полями допусков, установленными на диаметры подшипников, образуют специальные посадки, поскольку в сопряжениях колец с деталями механизмов получают более точные посадки, чем в сопряжениях деталей, обработанных по одинаковым квалитетам Единой системы допусков и посадок (ЕСДП СЭВ).

При выборе полей допусков учитывают тип машины, требования к точности вращения, характер нагрузок (постоянные, переменные, ударные) и другие эксплуатационные условия, а также тип, размеры и условия монтажа подшипников.

На характер соединения подшипников качения с деталями механизмов большое влияние оказывает вид нагружения колец подшипников. Вид нагружения зависит от того, какое кольцо вращается относительно результирующей радиальной нагрузки, действующей на подшипник. Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.

При местном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку, постоянную по направлению, лишь ограниченным участком дорожки качения и передает ее соответственному ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса.

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса.

Колебательное нагружение имеет место, когда подшипник качения нагружен одновременно двумя или несколькими радиальными силами, при этом силы могут быть переменными и постоянными по величине и направлению. В этом случае кольцо подшипника воспринимает равнодействующую нескольких радиальных нагрузок, одновременно воздействующих на ограниченный участок окружности дорожки качения, и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности корпуса или вала.

При отсутствии особых условий для колец, испытывающих местное нагружение, применяют посадки с зазором или небольшим натягом, а при циркуляционном или колебательном нагружении – неподвижные посадки с натягом или переходные. Это объясняется тем, что при неподвижном закреплении кольца, испытывающего местное нагружение, максимальные напряжения всегда возникают в одной и той же точке его дорожек качения, что приводит к быстрому разрушению подшипника.

Сопряжение с зазором или малым натягом допускает медленное относительное проворачивание сопрягаемых поверхностей и предотвращает локальные перегрузки подшипника.
Для колец, нагруженных циркуляционными нагрузками необходимо обеспечить неподвижное соединение, поскольку в этом случае относительное перемещение сопрягаемых поверхностей приведет к быстрому разрушению мягких деталей механизмов более твердыми поверхностями колец подшипника.
Кроме того, плотная посадка в этом случае повышает точность вращения деталей механизма.

Между телами качения и дорожками качения в работающем подшипнике необходим радиальный рабочий зазор, который влияет на долговечность подшипника, и зависит от действующих нагрузок, рабочей температуры, начального и посадочного зазоров.
Начальным зазором называют зазор, имеющийся в новом подшипнике.
Посадочный зазор образуется в результате деформации колец подшипника после монтажа и влияет на рабочий зазор.
Отсутствие радиального зазора может привести к заклиниванию подшипника и его разрушению, а слишком большой зазор приводит к тому, что тела качения подшипника будут нагружены неравномерно.
На величину этих зазоров влияет характер посадки колец подшипника, поэтому при выборе допусков следует учитывать условия, в которых будет работать подшипник и механизм в целом.

Обозначения посадок подшипников качения на чертежах

На сборочных чертежах и чертежах деталей рядом с номинальным размером указывают условное обозначение поля допуска только поверхности, сопряженной с подшипником, например: Ø42J₈7 .

Порядок расчета допусков и выбора посадок подшипников качения

Расчет и подбор допусков и посадок для подшипников качения следует производить по исходным данным в следующей последовательности:

2 Задание
1 Определить п редельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения по ГОСТ 3325-85 (приложение 3 ГОСТ (первые три столбца таблицы)).

2 Рассчитать предельные значения колец подшипников качения и свести данные в таблицу 2.

3 Определить предельные отклонения вала и отверстия корпуса по ГОСТ 25347-2013.

4 Рассчитать предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса и свести данные в таблицу 3.

5 Построить схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла В МАСШТАБЕ.

6 Рассчитать зазоры и натяги подшипникового узла.

посадочной поверхности вала под кольцо подшипника;
посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника.

Выбираем поле допуска вала p6, которое обеспечивает посадку с натягом. Выбираем поле допуска отверстия корпуса M7. Предельные отклонения средних диаметров колец подшипника качения определяем по ГОСТ 3325-85 (приложение 3), предельные отклонения вала Ø60p6 и отверстия корпуса Ø130M7 – по ГОСТ 25347-2013 и расчеты сводим в таблицы 1 и 2.
Таблица 1 – Предельные размеры колец подшипников качения

Размер, мм	ES (es), мкм	EI (ei), мкм	D_{m max} (d_{m max}), мм	D_{m min} (d_{m min}), мм
d = 60	0	- 12	60,000	59,988
D = 130	0	- 15	130,000	129,985

Таблица 2 – Предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса

Размер, мм	ES (es), мкм	EI (ei), мкм	D_max (d_max), мм	D_min (d_min), мм
d = 60	+ 51	+ 32	60,051	60,032
D = 130	0	- 40	130,000	129,960

Строим схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей подшипникового узла (рисунок 1 и 2) и рассчитываем зазоры (натяги), поля допусков посадок.
По d_m:

N_max = d_max – d_m _min = 60,051 – 59,988 = 0,063 мм = 63 мкм;

N_min = d_min – d_{m max} = 60,032 – 60,000 = 0,032 мм = 32 мкм;

S_max = D_max – D_m _min = 130,000 – 129,985 = 0,015 мм = 15 мкм;

N_max = D_{m max} – D_min = 130,000 – 129,960 = 0,040 мм = 40 мкм;

T_(S,N) = S_max + N_max = 15 + 40 = 55 мкм.
По ГОСТ 3325-85 (таблица 3) выбираем требования к шероховатости:

- посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 0,63;

- посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 0,63.
В ГОСТ 3325-85 также нормированы требования к форме посадочных поверхностей вала и корпуса, сопрягаемых с кольцами подшипника.

Из таблицы 4 ГОСТ 3325-85 выбираем значения:

- допуска круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 5,0 мкм;

- допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 5,0 мкм;

- допуска круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 10,0 мкм;

- допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 10,0 мкм.

При современном развитии науки и техники, организации производства стандартизация, основанная на широком внедрении принципов взаимозаменяемости, является одним из наиболее эффективных средств, способствующих прогрессу во всех областях хозяйственной деятельности и повышению качества выпускаемой продукции.

Одной из основных задач инженера-механика является создание новых и модернизация существующих изделий, подготовка чертежной документации, способствующей обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий. Решение этой задачи непосредственно связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, расчетом размерных цепей, выбором допусков отклонений от геометрической формы и расположения поверхностей.

2. Цель работы

Закрепить теоретические положения раздела “Система допусков и посадок для подшипников качения” курса “Основы метрологии, стандартизации и сертификации”, привить навыки в пользовании справочным материалом, ознакомить студентов с расчетом допусков и посадок подшипников качения.

3. Содержание работы

Изучить систему допусков и посадок для подшипников качения.

Изучить методику расчета допусков и посадок подшипников.

Выбрать посадку внутреннего и наружного колец подшипника качения.

Изобразить графически расположение полей допусков.

4. Материальное обеспечение

4.1. Методические указания.

Задание (приложение 1).

4.3. Справочный материал.

5. Организация работы

Группа студентов в составе 25 – 30 человек изучает под руководством преподавателя вопросы, входящие в содержание работы.

Каждому студенту в соответствии с его вариантом (приложение 1) выдается задание:

Для радиального однорядного подшипника построить схемы расположения полей допусков с указанием отклонений. Нагружение – циркуляционное. Вал – сплошной.

Исходные данные:

1. Класс точности.

2. Номер подшипника.

3. Радиальная нагрузка R, Н.

4. Характер нагружения (С – с сильными ударами и вибрацией; У – с умеренными толчками и вибрацией).

Студент производит расчеты, рисует поля допусков, по результатам выполнения расчетно-практической работы оформляет отчет.

Система допусков и посадок для подшипников качения

ГОСТ 520-89 "Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования" устанавливает пять классов точности подшипников: 0; 6; 5; 4 и 2. Перечень классов точности дан в порядке повышения точности. Класс точности подшипника при обозначении ставят впереди условного обозначения подшипника, например: 4-205 - шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии 205, класса точности 4.

Кольца подшипников изготовляют с отклонениями размеров, не зависящими от посадки, по которой он монтируются, причем эти отклонения направлены в "минус" от нулевой линии (рис.1).

Посадки внутреннего кольца подшипника на вал осуществляются по системе отверстия, а наружного кольца в корпус по системе вала, причем расположение поля допуска внутреннего кольца в "минус" позволяет получить посадки с гарантированным натягом, используя для валов поля допусков переходных посадок (n6, m6, k6, j_s6).

В зависимости от характера требуемого соединения поля допусков валов выбирают по системе основного отверстия, а поля допусков отверстий корпусов – по системе основного вала (табл. 1).

5)Посчитать предельный размер вала и отверстия S(N) max и min допуск посадки.

Ø26; ø34 ø135

1) Поле допуска отверстия выше поля допуска вала=> посадка с зазором

2) Номинальный размер - Ø26мм

3) 6го квалитета точности

-Общяя система посадки – система вала

4) Выпишем размеры и предельные отклонения отверстия и вала заданной посадки:

Отверстие: Ø26

Верхнее отклонение ES=+0.054мм

Нижнее отклонение EI=+0,020мм

Номинальный размер D=25мм

Вал: Ø26

Верхнее отклонение es=0

Нижнее отклонение ei=-0.013

Номинальный размер d=25мм

5) Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала.

6)Предельные размеры и допуск отверстия:

Наибольший предельный размер: =26+0.054=26.054мм

Наименьший предельный размер: =26+0.020=26.020мм

Допуск отверстия TD=ES-EI=Dmax-Dmin=26.054-26.020=0.054-0.020=0.034мм

Предельные размеры и допуск вала

Наибольший предельный размер: =26+0=26мм

Наименьший предельный размер: -0.013=25.9987мм

Допуск вала: Td==es-ei=26-25.9987=0+0.013=0.013мм

Рассчитываем предельные зазоры и допуск посадки с зазором:

Наибольший зазор: =26.0054-25.9987=0.054+0.013=0.067мм

Наименьший зазор: мм

TS= TD+Td=0.067-0.020=0.034+0.013=0.047мм

№2 ø34

1) Поле допуска отверстия и поле допуска вала перекрываются=> посадка переходная

2) Номинальный размер - ø34мм

3) 6го квалитета точности

H7-отверстие в системе отверстия 7го квалитета точности

-Общая система посадки –система отверстия

4) Выпишем размеры и предельные отклонения отверстия и вала заданной посадки:

Отверстие: ø34

Верхнее отклонение ES=+мм

Нижнее отклонение EI=+0мм

Номинальный размер D=34мм

Вал: ø34

Верхнее отклонение es=+0,018

Нижнее отклонение ei=+0.002

Номинальный размер d=34мм

5) Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала.

6)Предельные размеры и допуск отверстия:

Наибольший предельный размер: =34+0.021=34.0021мм

Наименьший предельный размер: =34+0=34 мм

Допуск отверстия TD=ES-EI=Dmax-Dmin=34.021-34=0,021-0=0,0021

Предельные размеры и допуск вала

Наибольший предельный размер: =34+0,018=34,0018мм

Наименьший предельный размер: +0.002=34,0002мм

Рассчитываем предельные зазоры и допуск посадки с зазором:

Наибольший зазор: =34.021-34,002=-0,002=0.019мм

Наибольший натяг: мм

Допуск переходной посадки: T(S,N)=+=TD+Td=0.019+0.016=0.035мм

№3 ø135

1) Поле допуска вала выше полz допуска отверстия=> посадка с натягом

2) Номинальный размер – ø135мм

3) 6го квалитета точности

H7-отверстие в системе отверстия 7го квалитета точности

-Общая система посадки –система отверстия

4) Выпишем размеры и предельные отклонения отверстия и вала заданной посадки:

Отверстие: ø135

Верхнее отклонение ES=+мм

Нижнее отклонение EI=+0мм

Номинальный размер D=135мм

Вал: ø135

Верхнее отклонение es=+0,088

Нижнее отклонение ei=+0.063

Номинальный размер d=135мм

5) Строим схему расположения полей допусков отверстия и вала.

6)Предельные размеры и допуск отверстия:

Наибольший предельный размер: =135+0.040=135.040мм

Наименьший предельный размер: =135+0=135 мм

Допуск отверстия TD=ES-EI=Dmax-Dmin=135.040-135=0,040-0=0,040

Предельные размеры и допуск вала

Наибольший предельный размер: =135+0,088=135,088мм

Наименьший предельный размер: +0.063=135,063мм

Рассчитываем предельные зазоры и допуск посадки с зазором:

Наибольший натяг: мм

TN=-= TD+ Td=-0,040+0,025=0.065

Список использованной литературы

Читайте также: