Общие сведения

Подшипник качения является самой распространённой стандартизированной сборочной единицей. Он представляет собой сложный узел, состоящий из наружного и внутреннего колец, сепаратора и тел качения. Телами качения являются шарики, ролики или иглы в игольчатых подшипниках. Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям, что обеспечивает возможность их беспригоночной замены при износе. Кольца подшипников и тела качения обладают неполной внутренней взаимозаменяемостью, так как их собирают методом селективной сборки.

Установлены следующие пять классов точности подшипников качения: 0;6;5;4;2. В механизмах, когда требования к точности вращения специально не оговорены, применяют подшипники классов точности 0 и 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяют при большой частоте вращения и повышенных требованиях к точности вращения (например, опоры шпинделей точных станков). Подшипники класса точности 2 используют в специальных случаях (точные приборы, высокоскоростные подшипниковые узлы).

Подшипники имеют условные обозначения, состоящие из цифр и букв.

Две первые цифры, считая справа, обозначают для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм внутренний диаметр, деленный на 5. Третья цифра справа обозначает серию подшипников: 1– особая легкая серия; 2 – легкая; 3 – средняя; 4 – тяжелая; 5 – легкая широкая; 6 – средняя широкая.

Четвертая справа цифра обозначает тип подшипника: 0 – радиальный шариковый однорядный (в обозначении не указывается); 1 – радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 – радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 – роликовый с длинными цилиндрическими роликами или иглами; 5 – роликовый с витыми роликами; 6 – радиально–упорный шариковый; 7 – роликовый конический; 8 – упорный шариковый; 9 – упорный роликовый.

Цифры 6; 5; 4 и 2, стоящие через тире перед условным обозначением подшипника, обозначают его класс точности. Класс 0 не указывается.

Кольца подшипников приняты за основные детали. Наружное кольцо диаметром D, принято за основной вал, а внутренне кольцо диаметром d – за основное отверстие. Следовательно, посадки наружного кольца с корпусом осуществляются в системе вала, а посадки внутреннего кольца с валом – в системе отверстия. При этом поле допуска внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, а не в «плюс», как у обычного основного отверстия.

Порядок выполнения задания

1 Изучение областей применения, видов и обозначений подшипников качения [1,4].

2 Выбор для указанного в задании соединения, исходя из условий работы, вида, номера, номинальных размеров и отклонений подшипника по таблицам 3.1 и 3.2 или в [4].

В задании внутренние кольца подшипников 6 и 13 соединяются с валом 8, номинальный диаметр соединения d = 35мм, класс точности – 6-й, режим работы – 1 – легкий, перегрузки до 150%, умеренные толчки и вибрации.

Таблица 3.1– Основные размеры подшипников шариковых радиальных

Легкая серия 2	Средняя серия 3
№ подшип-ника	d мм	D, мм	B, мм	r, мм	№ подшип-ника	d мм	D, мм	B, мм	r, мм
				1,0					1,5
				1,0					1,5
				1,5					2,0
				1,5					2,0
				1,5					2,0
				2,0					2,5
				2,0					2,5
				2,0					2,5
				2,0					3,0
				2,5					3,0
				2,5					3,5
				2,5					3,5
				2,5					3,5
				2,5					3,5

В связи с отсутствием осевой составляющей нагрузки выбирается однорядный радиальный подшипник. С целью обеспечения повышенной долговечности подшипниковых узлов в коробке скоростей станка по таблице 3.1 выбирается подшипник средней серии с диаметром внутреннего кольца d = 35мм, №307 (диаметром наружного кольца D = 80мм, ширина колец B = 21мм, радиус фаски r = 2,5мм). Предельные отклонения выбираем по таблице 3.2:

d = 35_-0,01; D =80_-0,011; B= 21_-0,12.

3 Определение вида нагружения колец подшипников по ГОСТ 3325-85 в зависимости от того, вращается или не вращается данное кольцо относительно действующей на него радиальной нагрузки.

В данном случае радиальная нагрузка постоянная по направлению, а вращается внутреннее кольцо. Следовательно, внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение.

Таблица 3.2 – Точность размеров радиальных подшипников роликовых и шариковых

Номинальные размеры, мм	Нижние предельные отклонения, мкм	Ширина колец B
диаметров отверстия внутреннего кольца d	наружного диаметра наружного кольца D
свыше	до	классы точности
				0 и 6
		-8	-7	-8	-7	-120
		-10	-8	-9	-8	-120
		-12	-10	-11	-9	-120
		-15	-12	-13	-11	-150
		-20	-15	-15	-13	-200
		-25	-18	-18	-15	-250
		-25	-18	-25	-18	-250
		-30	-22	-30	-20	-300

Примечания: 1. Верхние отклонения d, D и B равны нулю. 2. Отклонения ширины колец выбираются в зависимости от диаметра d.

4 Расчёт величины интенсивности радиальной нагрузки для выбора посадки внутреннего циркуляционно нагруженного кольца [1]:

где R – радиальная нагрузка, кН; b – рабочая ширина посадочной поверхности кольца, мм; К ₁ – динамический коэффициент, зависящий от режима работы подшипника; К ₂ – коэффициент, учитывающий степень ослабления натяга при сопряжении кольца подшипника с полым валом или тонкостенным корпусом (таблица 3.3); К ₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки в двухрядных или сдвоенных подшипниках (таблица 3.4) при наличии осевой силы А.

Таблица 3.3 – Значение коэффициента К ₂

или	Для вала	Для корпуса для всех подшипников
свыше	до	≤1,5	^= ^1,5…2	^> ^2…3
-	0,4
0,4	0,7	1,2	1,4	1,6	1,1
0,7	0,8	1,5	1,7		1,4
0,8	-		2,3		1,8

Примечания: d и D – соответственно диаметры отверстия и наружной поверхности подшипника; d _отв – диаметр отверстия полого вала; D _корп – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.

Рабочая ширина посадочной поверхности кольца составит

b = B – 2 r,

где B – ширина кольца; r – радиус фаски; b = (21 – 2·2,5) · 10^-3 = 16·10^{-3 м; К} ₁ = 1, для легкого режима работы; К ₂ =1, так как вал сплошной; К ₃ =1, для однорядных подшипников. Интенсивность радиальной нагрузки для внутреннего кольца будет равной

Таблица 3.4 – Значение коэффициента К ₃

^ctg^β	К 3
свыше	до
-	0,2
0,2	0,4	1,2
0,4	0,8	1,4
0,8		1,6
	-

Примечание: β – угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца, зависящий от конструкции подшипника

5 Выбор посадок колец подшипника по таблицам 3.5…3,8.

По таблице 3.5 выбирается поле допуска вала j_S 6. В случаециркуляционного нагружения наружного кольца подшипника поле допусков в корпусе назначается по таблице 3.6. Квалитет точности вала определяется в зависимости от класса точности подшипника по таблице 3.7.

Таблица 3.5 – Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочные поверхности вала

Диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника d,мм	Допускаемые значения PR, кН/м, для полей допусков вала
свыше	до	jS 5, jS 6	k 5, k 6	m 5, m 6	n 5, n 6
		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

Таблица 3.6 – Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочные поверхности корпуса

Диаметр наружного кольца подшипника D, мм	Допускаемые значения PR, кН/м, для полей допусков вала
свыше	до	К 6, К 7	М 6, М 7	N 6, N 7	Р 7
		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

Таблица 3.7 – Квалитет точности валов и корпусов

Класс точности подшипника	0,6	5,4
Квалитет точности вала
Квалитет точности отверстия в корпусе

Посадка наружного кольца, испытывающего местное нагружение, выбирается по таблице 3.8. Для легкого режима работы и посадочного диаметра – Ø 80 мм в неразъемном корпусе рекомендуется поле допуска отверстия Н 7. Таким образом, имеем посадочные диаметры: вала – Ø 35 j_S 6 (±0,008) и отверстия Ø 80 Н 7 (+0,030).

Таблица 3.8 – Рекомендуемые посадки для колец при местном нагружении

Нагружение	Посадочные диаметры, мм	Посадка	Типы подшипников
на вал	в корпус стальной или чугунный
неразъемный	разъем-ный
Спокойное или с умеренными толчками и вибрацией, нагрузка до 150%	до 80	h 5, h 6, g5	Н 6, Н 7	Н 6, Н 7	Все, кроме штампован– ных игольчатых
свыше 80 до 260	g 6, jS 6	G 6, G7
свыше 260 до 500	f 6	F 7, F 8
свыше 500 до 1600	jS 6
С ударами и вибрацией; перегрузка до 300%	до 80	h 5, h 6	JS 6, JS 7	JS 6, JS 7	Все, кроме штампован– ных игольчатых и роликовых конических двухрядных
свыше 80 до 260	g 5, g 6	Н 6, Н 7
свыше 260 до 500
свыше 500 до 1600

6 Изображение в расчетно-пояснительной записке схемы расположения полей допусков посадочных поверхностей подшипников, вала и корпуса (рисунок 3.1). В соответствии с рекомендациями [3] допуск цилиндричности посадочных мест вала и отверстия не должен превышать для подшипников 0 и 6-го классов точности 1/4 допуска на диаметр посадочной поверхности, а для подшипников 5 и 4-го классов точности 1/8 допуска на диаметр.

Допуск на диаметр вала равен 0,016 мм, а на диаметр отверстия корпуса 0,030 мм. Соответственно допуски цилиндричности составят 0,004 мм для вала и 0,008 мм для отверстия. Шероховатость сопрягаемых поверхностей определятся по таблице 3.9.

Для выбранного подшипника 6-го класса точности посадочные места должны иметь шероховатость: для вала R_a = 0,8 мкм, для отверстия корпуса R_a = 0,8 мкм, для опорных торцов заплечиков вала и корпуса R_a = 1,6 мкм.

7 Нанесение на сборочном чертеже узла посадок подшипников качения, а на чертеже вала – посадочного размера, допусков цилиндричности и шероховатости.

Рисунок 3.1 – Схема расположения полей допусков посадочных поверхностей подшипников, вала и корпуса

Таблица 3.9 – Шероховатость посадочных мест валов и корпусов

Посадочные поверхности	Классы точности подшипников	Предельные значения параметра Ra, мкм, для номинальных размеров
до 80мм	свыше 80 до 500мм
валов		1,6	3,2
6 и 5	0,8	1,6
	0,4	0,8
отверстий корпусов		1,6	3,2
6, 5 и 4	0,8	1,6
опорных торцов заплечиков вала и корпуса		3,2	3,2
6, 5 и 4	1,6	3,2

Вывод. Для заданных размеров и условий эксплуатации назначены посадки колец подшипников качения с корпусом и валом, приведены схемы расположения допусков, на сборочных рабочих чертежах обозначены посадки, а на деталировочном чертеже вала - отклонения формы и шероховатость посадочных поверхностей.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕТРИЧЕСКОЙ КРЕПЕЖНОЙ РЕЗЬБЫ

Цель задания

Выбрать размеры и класс точности резьбового соединения; назначить поля допусков и степени точности изготовления элементов наружной резьбы (болта) d, d _2, d ₁ и внутренней резьбы D, D ₂, D _1. , рассчитать исполнительные размеры наружной и внутренней резьбы.

Дата добавления: 2015-05-29