Расчет посадок шарикового радиального подшипника качения: методические указания к лабораторнопрактической работе по курсу Метрология, стандартизация и сертификация

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

РАСЧЕТ ПОСАДОК ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ

Т.М. РАКОВЩИК, А.С. СЕРГЕЕВА, А.Н. ШАЛАМОВ

Методические указания к лабораторнопрактической работе по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Кафедра технологии конструкционных материалов

Утверждаю Зав. кафедрой, чл.-кор. РАН, д-р техн. наук, проф. Приходько В.М. _________________ «___» _________ 2014 г.

Т.М. РАКОВЩИК, А.С. СЕРГЕЕВА, А.Н. ШАЛАМОВ

РАСЧЕТ ПОСАДОК ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ ПО КУРСУ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»

МОСКВА МАДИ 2014

УДК 006.9 ББК 30.10 Р193 Раковщик, Т.М. Р193 Расчет посадок шарикового радиального подшипника качения: методические указания к лабораторно-практической работе по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация» / Т.М. Раковщик, А.С. Сергеева, А.Н. Шаламов. – М.: МАДИ, 2014. – 40 с. Настоящее издание является частью учебно-методического комплекса по общепрофессиональной дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация», включающего в себя учебную программу, учебное пособие, методические указания по практическим и лабораторным работам. В методических указаниях рассмотрены основные сведения порасчету и выбору посадок при конструировании подшипникового узла на примере шарикового радиального подшипника качения. Методические указания предназначены для обучения студентов при изучении общепрофессиональной дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» учебного плана подготовки бакалавров по профилям подготовки «Сервис транспортных средств» и «Автомобильный сервис», специалистов по направлению подготовки «Автомобильная техника в транспортных технологиях», а также могут быть использованы для обучения студентов других направлений подготовки при изучении дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация». УДК 006.9 ББК 30.10 ___________________________________________________________________ РАКОВЩИК Татьяна Михайловна, СЕРГЕЕВА АлександраСергеевна, ШАЛАМОВ Александр Николаевич РАСЧЕТ ПОСАДОК ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГОПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Методические указания к лабораторно-практической работе по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация» Редактор Н.П. Лапина Подписано в печать 27.03.2014 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,5. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 200 экз. Заказ . Цена 40 руб. МАДИ, Москва, 125319, Ленинградский пр-т, 64 © МАДИ, 2014

3

1. ЦЕЛЬРАБОТЫ Целью выполнения настоящей лабораторно-практической работы является приобретение студентом практических навыков проведения расчета посадок при конструировании подшипникового узла на примере шарикового радиального подшипника качения. 2.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 2.1. Классы точности подшипников качения Подшипники качения являются стандартными изделиями, получившими широкое распространение во всех областях машиностроения. Это объясняется тем, что трение качения, возникающее в этих подшипниках, значительно меньше трения скольжения, которое имеет место в подшипниках скольжения. Подшипники качения (рис. 1, а) состоят из двух колец: внутреннего 1 и наружного 2,между которыми размещены тела качения 3 – шарики или ролики; сепаратор 4 разделяет и направляет тела качения. Размеры подшипников качения стандартизированы и определены ГОСТ 3478-79 [6]. Основными присоединительными размерами, по которым осуществляется полная (внешняя) взаимозаменяемость подшипников качения (см. рис. 1, а), являются внутренний диаметр d внутреннего кольца, наружный диаметр D наружного кольца, и ширина B кольца подшипников. Внутренняя взаимозаменяемость в подшипниках между телами качения, кольцами и сепаратором является неполной и осуществляется методом групповой взаимозаменяемости. Основным параметром подшипника качения, который определяет точность вращения, равномерность распределения нагрузки, бесшумность работы, грузоподъемность и другие эксплуатационные характеристики подшипника, является радиальный зазор между телами качения и дорожками качения. Радиальный зазор между телами качения и дорожками качения зависит от следующих параметров элементов подшипников качения:

4

точности размеров присоединительных поверхностей по d и D, точности формы, взаимного расположения и шероховатости присоединительных поверхностей подшипников качения; точности размеров, формы и шероховатости тел качения; бокового биения дорожек качения внутреннего и наружного колец. а

б

Рис. 1. Шариковый однорядный подшипник качения: а – конструктивные элементы; б – схемы расположения полей допусков по классам точности на средний наружный диаметр наружного кольца и средний внутренний диаметр внутреннего кольца для шариковых радиальных подшипников качения

В зависимости от точности изготовления вышеуказанных геометрических параметров и точности вращения для подшипников с внутренним диаметром от 0,6 до 2000 мм ГОСТ 520-2011 [4] устанавливает следующие классы точности, которые обозначаются в порядке повышения точности:

5

нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 – для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников; 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников; нормальный, 6, 5, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников. Класс точности указывается перед условным обозначением подшипника и отделяется от него разделительной чертой, например, 5308. Для всех подшипников, кроме конических, для обозначения нормального класса точности применяют знак «0». Для конических подшипников для обозначения нулевого класса точности применяют знак «0», нормального класса точности применяют знак «N», класса точности 6Х – применяют знак «Х». Знак «0» маркируют только в том случае, если слева от него имеется знак маркировки, например, В0-205, где В – категория подшипника, учитывающая наличие требований по уровню вибрации или других дополнительных технических требований; 0 – класс точности подшипника качения; 205 – условное обозначение подшипника качения (маркировка подшипников качения производится в соответствии с требованиями ГОСТ 3189-89 [7]). Если требования к точности вращения подшипников качения повышаются, например, для авиационных двигателей, шпинделей шлифовальных и других высокоточных станков, то применяют подшипники более высоких классов точности. С повышением класса точности возрастают точностные требования ко всем параметрам элементов подшипников качения: и внутренним, обеспечивающим точность вращения и радиальные зазоры между телами качения и дорожками колец, и внешним, обеспечивающим посадку колец в изделии. ГОСТ 520–2011 [4] устанавливает предельные отклонения и допуски как на присоединительные диаметры d и D колец подшипников, так и на их средние диаметры dm и Dm. Средний диаметр dm отверстия внутреннего кольца – это среднее арифметическое значение наибольшего dsmax из максимальных и наименьшего dsmin из минимальных значений всех единичных (измерен-

6

ных) диаметров dsi, полученных при их измерении в единичных плоскостях для конкретного внутреннего кольца подшипника [4]: dm = (ds max + ds min)/2. Средний наружный диаметр Dm наружного кольца – это среднее арифметическое значение наибольшего Dsmax из максимальных и наименьшего Dsmin из минимальных значений всех единичных (измеренных) диаметров Dsi, полученных при их измерении в единичных плоскостях для конкретного наружного кольца подшипника [4]: Dm = (Dsmax + Dsmin)/2. Отдельное кольцо имеет только одно значение dm или Dm. Кольца в свободном состоянии считаются годными, если их действительные размеры по d, D и по dm, Dm находятся в заданных пределах. Расчет посадок колец подшипника качения производят по средним диаметрам dm, Dm, и связано это с тем, что кольца подшипников качения являются недостаточно жесткими, и, по существу, посадка осуществляется по средним диаметрам dm, Dm. ГОСТ 3325-85* [5] вводит условное обозначение полей допусков на посадочные диаметры колец подшипников по dm, Dm: для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника: Ldm, L0, L6, L5, L4, LT, L2, где Ldm – общее условное обозначение поля допуска на средний диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника; L0, L6, L5, L4, LT, L2 – обозначения полей допусков для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника; нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 – классы точности шариковых радиальных подшипников качения по ГОСТ 520-2011 [4]; L – обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника; для среднего наружного диаметра наружного кольца подшипника: ℓDm, ℓ0, ℓ6, ℓ5, ℓ4, ℓТ, ℓ2, где ℓDm – общее условное обозначение поля допуска на средний наружный диаметр наружного кольца подшипника; ℓ0, ℓ6, ℓ5, ℓ4, ℓ2, ℓТ – обозначения полей допусков для среднего наружного диаметра на-

7

ружного кольца подшипника; ℓ – обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра наружного кольца подшипника. Присоединительные диаметры колец подшипников изготавливаются с отклонениями размеров по внутреннему диаметру внутреннего кольца и наружному диаметру наружного кольца, не зависящим от посадки, по которой их будут монтировать. Посадки наружного кольца подшипника с отверстием корпуса выполняют в системе вала. Поле допуска наружного диаметра наружного кольца располагается как для основного вала, т.е. в «минус» от нулевой линии (рис. 1, б). Посадки внутреннего кольца подшипника с валом осуществляются в системе отверстия, но поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца также располагается от нулевой линии в «минус» (см. рис. 1, б). Таким образом, для всех классов точности верхнее отклонение присоединительных диаметров колец подшипников по dm, Dm равно нулю (см. рис. 1, б). Такое расположение поля допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца позволяет получать посадки с гарантированным натягом, используя для валов поля допусков переходных посадок по ГОСТ 25347-82 [9], и дает возможность не «прибегать» к специальным посадкам для получения неподвижных соединений колец с валами. Применение системы отверстия и системы вала в посадках колец подшипника с валом и отверстием корпуса обеспечивает их полную взаимосвязь и быстрый демонтаж и монтаж в условиях эксплуатации. Точность геометрических параметров посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения зависит от класса точности подшипника. Кольца подшипников из-за недостаточной жесткости воспринимают погрешности размеров, формы, взаимного расположения, шероховатость более жестких деталей – посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса, что приводит к деформации колец и искажению характера соединения колец с валом и корпусом. В результате этого ра-

8

диальный зазор между телами и дорожками качения изменяется и нормальная работа подшипника качения нарушается. При повышении класса точности подшипника качения ужесточаются требования к геометрическим параметрам посадочных поверхностей вала и корпуса под подшипники качения (прил. 1–4). 2.2. Выбор посадок подшипников качения Выбор посадок подшипников качения на вал и в корпус зависит от вида нагружения колец подшипника, величины и характера воспринимаемых нагрузок, скорости вращения, класса точности, размеров и конструкции подшипника качения, а также других факторов. К дополнительным факторам, которые также необходимо учитывать при выборе посадок подшипников, относятся [4]: перепад температур между валом и корпусом; монтажные и контактные деформации, влияющие на рабочий зазор в подшипнике; материал и состояние посадочных поверхностей вала и корпуса; условия монтажа. Основным фактором при выборе посадок является вид нагружения внутреннего и наружного колец подшипника. Виды нагружения колец подшипника при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы приведены в ГОСТ 3325-85* [5]. Различают три вида нагружения колец подшипников: местное, циркуляционное и колебательное. Местное нагружение кольца (М) – вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка Fr (например, натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции) постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Под радиальной нагрузкой следует понимать равнодействующую всех радиальных сил, воздействующую на подшипник или тела качения [5]. Такое нагружение возникает, когда кольцо не вращается относительно действующей нагрузки (рис. 2, а) или кольцо и нагрузка участвуют в совместном вращении (рис. 2, д, е).

9

Циркуляционное нагружение кольца (Ц) – вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка Fr воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожке качения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса.

а

б IFrI > IFcI

в

г IFcI > IFrI

д

е

Рис. 2. Виды нагружения колец подшипников качения: а – местное нагружение наружного кольца; б – циркуляционное нагружение наружного кольца; в – колебательное нагружение наружного кольца, циркуляционное нагружение внутреннего кольца; г – колебательное нагружение внутреннего кольца, циркуляционное нагружение наружного кольца; д – местное нагружение внутреннего кольца, циркуляционное нагружение наружного кольца; е - циркуляционное нагружение внутреннего кольца, местное нагружение наружного кольца; Fr – радиальная нагрузка; Fc – вращающаяся радиальная нагрузка; n – частота вращения подшипника

Такое нагружение происходит, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки Fr с частотой

10

вращения n (рис. 2, б) или когда нагрузка вращается относительно неподвижного кольца (см. рис. 2, д, е). Колебательное нагружение кольца (К) – вид нагружения, при котором действующая на подшипник нагрузка Fr+с является равнодействующей двух сил – постоянной Fr по направлению и вращающейся Fс (причем IFrI > IFсI) (рис. 2, в, г). Равнодействующая сила Fr+с совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления Fr, причем она периодически воспринимается последовательно через тела качения зоной нагружения кольца и передается соответствующим ограниченным участкам посадочной поверхности вала или корпуса. Если IFrI < IFcI, то нагружение колец может быть местным или циркуляционным в зависимости от схемы приложения вращающихся сил. Кольца, которые остаются неподвижными, будут воспринимать циркуляционное нагружение, а кольца, вращающиеся вместе с нагрузкой Fc – местное нагружение (см. рис. 2, д, е). После определения вида нагружения колец подшипников необходимо принять решение о характере посадок присоединяемых поверхностей колец подшипников с присоединительными поверхностями изделия. Для гарантированной замены трения скольжения на трение качения надо иметь неподвижные посадки присоединительных поверхностей колец с соответствующими поверхностями изделия, но тогда изза недостаточной жѐсткости колец подшипников может произойти заклинивание тел качения. Чтобы этого не происходило, необходимо выяснить, какие виды нагружения колец требуют обязательного применения неподвижных посадок, а какие могут допустить компенсационные зазоры. Кольца, испытывающие циркуляционное нагружение, обязательно должны иметь посадки с гарантированным натягом, исключающим возможность относительных смещений или проскальзывания, так как при появлении зазора в сопряжении будет происходить процесс раскатки колец с разрушительными последствиями.

11

Для колец, испытывающих местное нагружение, без снижения качества подшипников можно допустить использование посадок с небольшим средневероятным зазором, наличие которого необязательно приведѐт к взаимному смещению, нарушающему неподвижность соединения кольца с валом или корпусом. Только при малых нагрузках и большой частоте вращения под воздействием отдельных толчков, сотрясения и других факторов может происходить такое смещение (кольцо будет периодически проворачиваться), что в определѐнной мере может быть полезным, обеспечивая равномерный износ сопрягаемых поверхностей колец и их долговечность. Что касается значений допустимых зазоров и натягов соответственно для сопряжений колец, испытывающих местное или циркуляционное нагружение, то они зависят от нагрузки на подшипник и частоты его вращения. С уменьшением частоты вращения и увеличением нагрузки на подшипник зазор при местном нагружении может быть увеличен, и, наоборот, с увеличением частоты вращения и уменьшением нагрузки зазор следует уменьшать. Для колец, испытывающих циркуляционное нагружение, натяг в сопряжении должен увеличиваться вместе с возрастанием нагрузки на подшипник и уменьшением его скорости вращения. Рекомендуемые посадки для подшипников качения и примеры их применения приведены в ГОСТ 3325-85*[5]. 2.3. Расчет интенсивности нагрузки подшипников качения Основой выбора посадок подшипников качения свалом и отверстием корпуса является расчет интенсивности нагрузки в зависимости от вида нагружения колец [2, 3, 5]. При циркуляционном нагружении кольца выбор посадки производится в зависимости от посадочного размера, класса точности подшипника и интенсивности нагрузки Рr (прил. 9, 10). Интенсивность нагрузки определяется по формуле [2, 3]

12

, где Fr – радиальная нагрузка на подшипник, кН; b – ширина посадочной поверхности кольца подшипника (за вычетом номинального размера фаски r),м, т.е. b –2r; k1 – динамический коэффициент посадки, учитывающий характер нагрузки (прил. 6); k2 – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга, при полом вале или тонкостенном корпусе (прил. 7); k3 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки Fr между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки Fa на опору (прил. 8). При местном нагружении кольца выбор посадки производится в зависимости от посадочного размера, конструкции корпуса (разъемный, неразъемный), характера нагрузок и класса точности подшипника (прил. 11). 3. ПРИМЕР РАСЧЕТАПОСАДОК ДЛЯ ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Исходные данные. Условия работы однорядного шарикового радиального подшипника с условным обозначением 208 (размеры d = = 40 мм, D = 80 мм, B = 18 мм, r = 2 мм), нормального класса точности, следующие: вращается вал, вал сплошной; радиальная нагрузка на опору Fr = 12 кН; нагрузка умеренная, перегрузка до 150%; осевая нагрузка Fа незначительная; корпус неразъемный. Требуется: определить виды нагружения колец подшипника качения; выбрать посадки внутреннего кольца с валом и наружного кольца с отверстием корпуса; определить предельные отклонения для сопрягаемых поверхностей колец, вала и отверстия корпуса; изобразить схемы полей допусков для выбранных посадок и рассчитать характеристики посадок;

13

определить требования к шероховатости, допуски формы и расположения посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса; указать выбранные посадки подшипников качения с посадочными поверхностями вала и отверстия корпуса на сборочном чертеже; указать поля допусков на присоединительные диаметры, требования к точности формы, расположения и шероховатости посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса на их рабочих чертежах. Решение. 1. Определяем вид нагружения колец подшипника: при вращающемся вале и постоянно действующей нагрузке Fr внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, а наружное кольцо – местное нагружение. 2. Выбираем посадки для подшипника качения с валом и отверстием корпуса, строим схемы полей допусков для выбранных посадок и рассчитываем их характеристики. 2.1. Посадка внутреннего кольца с валом • При циркуляционном нагружении внутреннего кольца рассчитываем интенсивность нагрузки Рr по формуле где коэффициенты: k1 = 1 – нагрузка умеренная, перегрузка до 150% (прил. 6); k2 = 1– вал сплошной (прил. 7); k3 = 1 – подшипник однорядный, осевая нагрузка незначительная (прил. 8); b = В – 2r = 18 – 4 = = 14 мм (где В = 18 мм, r = 2 мм); Fr – радиальная нагрузка на опору, Fr = 12000 Н. Для сопряжения вала Ø40 с внутренним кольцом, испытывающим циркуляционное нагружение, с нормальным классом точности подшипника и интенсивностью нагрузки Рr = 857 Н/м, выбираем поле допуска вала k6 (прил. 9). Посадка Ø40 L0/k6 – посадка с натягом. • Определяем предельные отклонения среднего диаметра dm отверстия внутреннего кольца подшипника качения нормального класса

14

точности по ГОСТ 520-2011 [4] (прил. 5) и рассчитываем предельные размеры: верхнее отклонение ESdm = 0; нижнее отклонение EIdm = –0,012 мм. dmmax = dm + ESdm = 40,0 + 0 = 40,0 мм; dmmin = dm + EIdm = 40,0 + (–0,012) = 39,988 мм. • Определяем предельные отклонения для вала Ø40k6 по ГОСТ 25346-89(прил.12,13)и рассчитываем предельные размеры: верхнее отклонение es = +0,018 мм; нижнее отклонение ei = +0,002 мм; dmax = d + es = 40,0 + (+0,018) = 40,018 мм; dmin = d + ei = 40,0 + (+0,002) = 40,002 мм. • Строим схему полей допусков для выбранной посадки (рис. 3). Поле допуска вала

+0,018 k6 +0,002 0

Ø40

0

L0 –0,012

Поле допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца

Рис. 3. Схема полей допусков сопряжения вала и внутреннего кольца подшипника качения нормального класса точности

Рассчитываем характеристики посадки с натягом Ø40 L0/k6: Наибольший натяг Nmax = dmax – dmmin = 40,018 – 39,988 = 0,030 мм. Наименьший натяг Nmin = dmin – dmmax = 40,002 – 40,0 = 0,002 мм. Средний натяг Nm = (Nmax + Nmin)/2 = (0,030 + 0,002)/2 = 0,016 мм. Допуск натяга TN = Nmax – Nmin = 0,030 – 0,002 = 0,028 мм. 2.2. Посадка наружного кольца с корпусом • При местном нагружении наружного кольца подшипника нормального класса точности, при неразъемном корпусе, учитывая, что нагрузка умеренная и перегрузка до 150%, для диаметра отверстия корпуса D = 80мм выбираем поле допуска Н7 (прил. 11).

15

Посадка Ø80 Н7/l0 – посадка с зазором. • Определяем предельные отклонения среднего диаметра Dm наружного диаметра наружного кольца подшипника качения нормального класса точности по ГОСТ 520-2011 [4] (см. прил. 5) и рассчитываем предельные размеры: верхнее отклонение esDm = 0; нижнее отклонение eiDm = –0,013 мм; Dmmax = Dm + esDm = 80,0 + 0 = 80,0 мм; Dmmin = Dm + eiDm = 80,0 + (–0,013) = 79,987 мм. • Определяем предельные отклонения для отверстия Ø80 H7 корпуса по ГОСТ 25346-89 (прил. 12, 14) и рассчитываем предельные размеры: верхнее отклонение ES = +0,030 мм; нижнее отклонение EI = 0. Dmax = D+ ES = 80,0 + (+0,030) = 80,030 мм; Dmin = D + EI = 80,0 + 0 = 80,0 мм. • Строим схему полей допусков для выбранной посадки (рис. 4). Поле допуска отверстия

+0,030

H7 0

0

Ø80

l0 –0,013

Поле допуска наружного диаметра наружного кольца

Рис. 4. Схема полей допусков сопряжения отверстия корпуса и наружного кольца подшипника качения нормального класса точности

Рассчитываем характеристики посадки с зазором Ø80 H7/l0: Наименьший зазор Smin = Dmin – Dmmax = 80 – 80 = 0 мм. Наибольший зазор Smax = Dmax – Dmmin = 80,03 – 79,987 = 0,043 мм. Средний зазор Sm = (Smax + Smin)/2 = (0,043 + 0)/2 = 0,0215 мм. Допуск зазора TS = Smax – Smin = 0,043 – 0 = 0,043 мм. 3. Определяем требования к шероховатости, допуски формы и расположения посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения нормального класса точности.

16

3.1. Для вала: • параметр шероховатости Ra = 1,25 мкм для посадочной поверхности вала d = 40мм (прил. 2); • параметр шероховатости Ra = 2,5 мкм для торцов заплечиков вала d = 40 мм (см. прил. 2); • допуск круглости TFK = 0,004 мм для посадочной поверхности вала d = 40 мм (прил. 3); • допуск профиля продольного сечения TFP = 0,004 мм для посадочной поверхности вала d = 40мм (см. прил. 3); • допуск торцового биения TCA = 0,025 мм для заплечиков вала d = = 40 мм (прил. 4). 3.2. Для отверстия корпуса: • параметр шероховатости Ra = 1,25 мкм для посадочной поверхности отверстия D = 80 мм (см. прил. 2); • параметр шероховатости Ra = 2,5 мкм для торцов заплечиков отверстия D = 80 мм (см. прил. 2); • допуск круглости TFK = 0,0075 мм для посадочной поверхности отверстия D = 80 мм (см. прил. 3); • допуск профиля продольного сечения TFP = 0,0075 мм для посадочной поверхности отверстия D = 80 мм (см. прил. 3); • допуск торцового биения TCA = 0,046 мм для заплечиков отверстия D = 80 мм (см. прил. 4). 4. Указываем: • обозначение посадок подшипника качения с валом и отверстием корпуса (рис. 5, а); • обозначение полей допусков и значения предельных отклонений диаметров, допуски формы и расположения, требования к шероховатости посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения (рис. 5, б). 4. ЗАДАНИЕ ПО РАБОТЕ 4.1. Пользуясь данными методических указаний, ознакомиться с основными положениями по выбору посадок для подшипников качения.

17 а

б

Рис. 5. Обозначение посадок подшипника качения на сборочном чертеже (а) и требования к геометрическим параметрам посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения на рабочих чертежах (б)

4.2. Для заданного варианта задания (прил. 15): 1) определить виды нагружения колец подшипника;

18

2) выбрать посадки для наружного и внутреннего колец подшипника с валом и отверстием корпуса, определить предельные отклонения сопрягаемых поверхностей для выбранных посадок, построить для них схемы полей допусков и рассчитать характеристики выбранных посадок; 3) определить требования к шероховатости, допуски формы и расположения посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения; 4) указать обозначение выбранных посадок подшипникового узла на сборочном чертеже и требования к геометрическим параметрам посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения на рабочих чертежах. 5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 5.1. Определить виды нагружения колец подшипника. 5.2. Выбрать посадки для подшипника качения с валом и отверстием корпуса (прил. 9–11). 5.2.1. Определить предельные отклонения и предельные размеры посадочных поверхностей колец по средним диаметрам для заданного подшипника качения по ГОСТ 520-2011[4] (см. прил. 5). 5.2.2. Определить предельные отклонения и предельные размеры посадочных мест вала и отверстия корпуса по ГОСТ 25346-89 [8] (прил. 12–14). 5.2.3. Построить схемы полей допусков для выбранных посадок подшипника качения с валом и отверстием корпуса и рассчитать характеристики посадок. 5.3. Определить требования к шероховатости, допуски круглости, профиля продольного сечения для посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса, допуск торцового биения заплечиков вала и отверстия корпуса, и указать их на рабочих чертежах вала и отверстия корпуса (см. прил. 2–4). 5.4. Указать обозначение посадок подшипникового узла на сборочном чертеже и требования к геометрическим параметрам посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения.

19

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Как нормируется точность подшипников качения? 2. Какие классы точности установлены для подшипников качения? 3. Какие факторы влияют на выбор посадок подшипников качения? 4. Какие виды нагружения различают для колец подшипников качения? 5. Как местное, циркуляционное и колебательное нагружения колец влияют на характер посадок в подшипниковом узле? 6. От чего зависят требования к точности геометрических параметров посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения?

20

Приложение 1 Точность посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники качения (ГОСТ 3325 – 85*[5])

Класс точности подшипников Нормальный,6

Квалитет посадочных поверхностей отверстий корпусов валов 7,8 6,7

5,4

6,7

5,6

2

5,6

4,5

Т

4,5

3,4

Приложение 2 Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники качения (ГОСТ 3325 – 85*[5])

Посадочные поверхности

Валов

Отверстий корпусов Торцов заплечиков валов и корпусов

Класс точности подшипника Нормальный 6,5 4 Т, 2 Нормальный 6,5,4 Т, 2 Нормальный

Номинальный диаметр, мм до 80 св. 80 до 500 Ra, мкм 1,25 2,5 0,63 1,25 0,32 0,63 0,16 0,32 1,25 2,5 0,63 1,25 0,32 0,63 2,50 2,50

6,5,4

1,25

2,50

Т, 2

0,63

0,63

Приложение 3 Допуски формы посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения (ГОСТ 3325 – 85*[5])

До

Ти2

нормальный и 6

5и4

Ти2

нормальный и 6

5и4

Ти2

нормальный и 6

5и4

Ти2

От 0,6 2,5 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400

2,5 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500

1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

0,7 0,7 0,8 1,0 1,3 1,5 2,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,0 -

0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,8 1,0 1,0 1,2 1,5 1,7 -

1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

0,7 0,7 0,8 1,0 1,3 1,5 2,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,0 -

0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,8 1,0 1,0 1,2 1,5 1,7 -

2,5 3,0 4,0 4,5 5,0 6,0 7,5 9,0 10,0 11,5 13,0 14,0 16,0

1,0 1,3 1,5 2,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 5,3 6,0 -

0,5 0,6 0,8 1,0 1,0 1,4 1,6 2,0 2,2 2,5 3,0 4,0 -

2,5 3,0 4,0 4,5 5,0 6,0 7,5 9,0 10,0 11,5 13,0 14,0 16,0

1,0 1,3 1,5 2,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 5,3 6,0 -

0,5 0,6 0,8 1,0 1,0 1,4 1,6 2,0 2,2 2,5 3,0 4,0 -

21

Св.

5и4

Допуски формы посадочных поверхностей, мкм, не более валов (осей) отверстий корпусов допуск профиля допуск профиля допуск круглости допуск круглости продольного сечения продольного сечения классы точности подшипников нормальный и 6

Интервалы номинальных диаметров d и D, мм

Приложение 4 Допуски торцового биения посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения (ГОСТ 3325 – 85*[5]) Интервалы номинальных диаметров d и D, мм До

От 1 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400

3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500

Классы точности подшипников нормальный 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63

6

5

4

2**

6 8 9 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40

3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 -

2,0 2,5 3,0 4,0 4,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 -

1,2 1,5 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0 4,0 5,0 7,0 -

Примечания. * Интервал номинальных диаметров для отверстий корпусов 3…6 мм. ** Включая класс точности Т.

нормальный

6

5

4

2**

18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97

12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63

5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 37

4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 30 -

2,5 2,5 3,0 4,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 13,0 -

22

Св.

Допуски торцового биения заплечиков, мкм, не более валов отверстий корпусов

Приложение 5 Точность размеров по внутреннему диаметру dm внутреннего кольца и по наружному диаметру Dm наружного кольца радиальных шарикоподшипников (ГОСТ 520 – 2011[4]) Допускаемые отклонения для внутреннего диаметра dm внутреннего кольца, мкм Интервалы номинальных диаметров, мм

Св. 50 до 80 Св.80 до 120 Св.120 до 150 Св. 150 до 180 Св. 180 до 250

нормальный, 6, 5, 4

нормальный

6

5

Верхнее Нижнее отклонение, мкм отклонение, мкм 0 -10 -8 -6 0 -12 -10 -8 0 -15 -12 -9 0 -20 -15 -10 Допускаемые отклонения для наружного диаметра Dm наружного кольца, мкм 0 -13 -11 -9 0 -15 -13 -10 0 -18 -15 -11 0 -25 -18 -13 0 -30 -20 -15

4

-5 -6 -7 -8 -7 -8 -9 -10 -11

23

Cв.18 до 30 Св.30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120

Классы точности подшипников качения

24

Приложение 6 Значение коэффициента k1 [2, 3] Характер нагрузки Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией Перегрузка до 150% Нагрузка с ударами и вибрацией Перегрузка до 300%

k1 1,0 1,8

Приложение 7 Значение коэффициента k2 [2, 3] Значение коэффициента k2* для вала Свыше

До

0,4 0,7 0,8

0,4 0,7 0,8 -

1 1,2 1,5 2

1 1,4 1,7 2,3

1 1,6 2 3

для корпуса для всех подшипников 1 1 1,4 1,8

Примечание. * При сплошном вале k2 = 1; dотв – диаметр отверстия полого вала; Dкорп – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса.

Приложение 8 Значение коэффициента k3 [2, 3]

k3 Св. 0,2 0,4 0,6 1

До 0,2 0,4 0,6 1 -

1 1,2 1,4 1,6 2

Примечание. Для радиальных и радиально-упорных подшипников однорядных k3 = 1. β – угол контакта тел качения с дорожкой качения.

Приложение 9 Поля допусков посадочных мест валов подшипников качения (циркуляционное нагружение) [2, 3] Внутренний диаметр внутреннего кольца, мм Св. До 18 80 80 180 180 360 360 630

Допустимые значения Pr, Н/мм Поля допусков для вала Класс точности подшипника js6 до 300 до 600 до 700 до 900

нормальный,6 k6 m6 300-1400 1400-1600 600-2000 2000-2500 700-3000 3000-3500 900-3500 3500-4500

n6 1600-3000 2500-4000 3500-6000 4500-8000

js5 до 300 до 600 до 700 до 900

5,4,2* k5 m5 300-1400 1400-1600 600-2000 2000-2500 700-3000 3000-3500 900-3500 3500-4500

n5 1600-3000 2500-4000 3500-6000 4500-8000

Примечание. * Для подшипников 2-го класса точности вал выполняется по 4-му квалитету.

Поля допусков посадочных мест отверстий под подшипники качения (циркуляционное нагружение) [2,3] Наружный диаметр наружного кольца, мм Св. До 50 180 180 360 360 630 630 1600

Допустимые значения Pr, Н/мм Поля допусков для корпусов Класс точности подшипника K7 до 800 до 1000 до 1200 до 1600

нормальный,6 M7 N7 800-1000 1000-1300 1000-1500 1500-2000 1200-2000 2000-2600 1600-2500 2500-3500

5,4,2* P7 1300-2500 2000-3300 2600-4000 3500-5500

K6 до 800 до 1000 до 1200 до 1600

Примечание. * Для подшипников Т и 2-го класса точности отверстия выполняются по 5-му квалитету.

M6 800-1000 1000-1500 1200-2000 1600-2500

N6 1000-1300 1500-2000 2000-2600 2500-3500

P6 1300-2500 2000-3300 2600-4000 3500-5500

25

Приложение 10

Приложение 11 Поля допусков посадочных мест валов и отверстий корпусов под подшипники качения (местное нагружение) [2,3] Размеры посадочных диаметров, мм Св.

До

80 260 500 1000

80 260 500 1000 1200

80 260 500 1000 1200 1600

корпус неразъемный

Типы подшипников

корпус разъемный

Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией; перегрузка до 150% Класс точности подшипника качения нормальнормальнормаль5,4 5,4 5,4 ный, 6 ный, 6 ный,6 h5 h6 H6 H7 Все типы подшипников, g5 g6, f6 H7 G6 G7 H6 кроме штампованных H8* игольчатых f6 F7 F8 Нагрузка с ударами и вибрацией; перегрузка до 300% Класс точности подшипника качения нормальнормальнормаль5,4 5,4 5,4 ный,6 ный,6 ный,6 Js6 Js7 Все типы подшипников, h5 h6 кроме штампованных Js6 Js7 H6 H7 игольчатых, роликовых, g5 g6 конических двухрядных h5 h6 Роликовые конические H6 H7 Js6 Js7 g5 g6 двухрядные

Примечание. * Применять при частоте вращения не более 0,6nпр, где nпр – предельно допустимая частота вращения подшипников.

26

80 260 500

валов

Поля допусков отверстий в корпусе

Приложение 12 Числовые значения допусков (ГОСТ 25346-89 [8]) Интервал номинальных размеров, мм Св. До

Квалитет 0

1

2

3

4

5 мкм

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 мм

16

17

18

3

0,3

0,5

0,8

1,2

2

3

4

6

10

14

25

40

60

0,10

0,14

0,25

0,40

0,60

1,00

1,40

3

6

0,4

0,6

1

1,5

2,5

4

5

8

12

18

30

48

75

0,12

0,18

0,30

0,48

0,75

1,20

1,80

6

10

0,4

0,6

1

1,5

2,5

4

6

9

15

22

36

58

90

0,15

0,22

0,36

0,58

0,90

1,50

2,20

10

18

0,5

0,8

1,2

2

3

5

8

11

18

27

43

70

110

0,18

0,27

0,43

0,70

1,10

1,80

2,70

18

30

0,6

1

1,5

2,5

4

6

9

13

21

33

52

84

130

0,21

0,33

0,52

0,84

1,30

2,10

3,30

30

50

0,6

1

1,5

2,5

4

7

11

16

25

39

62

100

160

0,25

0,39

0,62

1,00

1,60

2,50

3,90

50

80

0,8

1,2

2

3

5

8

13

19

30

46

74

120

190

0,30

0,46

0,74

1,20

1,90

3,00

4,60

80

120

1

1,5

2,5

4

6

10

15

22

35

54

87

140

220

0,35

0,54

0,87

1,40

2,20

3,50

5,40

120

180

1,2

2

2,5

5

8

12

18

25

40

63

100

160

250

0,40

0,63

1,00

1,60

2,50

4,00

6,30

180

250

2

3

4,5

7

10

14

20

29

46

72

115

185

290

0,46

0,72

1,15

1,85

2,90

4,60

7,20

250

315

2,5

4

6

8

12

16

23

32

52

81

130

210

320

0,52

0,81

1,30

2,10

3,20

5,20

8,10

315

400

3

5

7

9

13

18

25

36

57

89

140

230

360

0,57

0,89

1,40

2,30

3,60

5,70

8,90

400

500

4

6

8

10

15

20

27

40

63

97

155

250

400

0,63

0,97

1,55

2,50

4,00

6,30

9,70

27

01

Приложение 13 Числовые значения основных отклонений валов, мкм (ГОСТ 25346-89 [8]) Основные отклонения 1)

До 1) 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

b

c

cd

d

e

ef

f

fg

g

h

js2)

Для всех квалитетов

j 5и6

Верхнее отклонение es

k

Для квалитетов от 4 до 7 8 7

до 3 и свыше 7

Нижнее отклонение ei

-270 -270 -280

-140 -140 -150

60 -70 -80

-34 -46 -56

-20 -30 -40

-14 -20 -25

-10 -14 -18

-6 -10 -13

-4 -6 -8

-2 -4 -5

0 0 0

-290

-150

-95

-

-50

-32

-

-16

-

-6

0

-300

-160

-110

-

-65

-40

-

-20

-

-7

0

-310 -320 -340 -360 -380 -410 -460 -520 -580 -660 -740 -820 -920 -1050 -1200 -1350 -1500 -1650

-170 -180 -190 -200 -220 -240 -260 -280 -310 -340 -380 -420 -480 -540 -600 -680 -760 -840

-120 -130 -140 -150 -170 -180 -200 -210 -230 -240 -260 -280 -300 -330 -360 -400 -440 -480

-

-80

-50

-

-25

-

-9

0

-

-100

-60

-

-30

-

-10

0

-

-120

-72

-

-36

-

-12

0

-

-145

-85

-

-43

-

-14

0

-

-170

-100

-

-50

-

-15

0

-

-190

-110

-

-56

-

-17

0

-

-210

-125

-

-62

-

-18

0

-

-230

-135

-

-68

-

-20

0

-2 -2 -2

-4 -4 -5

-6 -

0 +1 +1

0 0 0

-3

-6

-

+1

0

-4

-8

-

+2

0

-5

-10

-

+2

0

-7

-12

-

+2

0

-9

-15

-

+3

0

-11

-18

-

+3

0

-13

-21

-

+4

0

-16

-26

-

+4

0

-18

-28

-

+4

0

-20

-32

-

+5

0

Примечание. Основные отклонения а и b не предусмотрены для размеров менее 1 мм. Для полей допусков от js7 до js11 нечетные числовые значения IT могут быть округлены до ближайшего меньшего четного числа, чтобы предельные отклонения ± IT/2 были выражены целым числом микрометров. 1) 2)

28

Св. 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

a

* Предельные отклонения = ±ITn/2, где п - порядковый номер квалитета.

Интервал размеров, мм

1)

Продолжение прил. 13 Интервал размеров, мм До 1) 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

n

p

r

s

t

+2 +4 +6

+4 +8 +10

+6 +12 +15

+10 +15 +19

+14 +19 +23

-

+7

+12

+18

+23

+28

-

+8

+15

+22

+28

+35

+9

+17

+26

+34

+43

+11

+20

+32

+13

+23

+37

+15

+27

+43

+17

+31

+50

+20

+34

+56

+21

+37

+62

+23

+40

+68

+41 +43 +51 +54 +63 +65 +68 +77 +80 +84 +94 +98 +108 +114 +126 +132

+53 +59 +71 +79 +92 +100 +108 +122 +130 +140 +158 +170 +190 +208 +232 +252

+41 +48 +54 +66 +75 +91 +104 +122 +134 +146 +166 +180 +196 +218 +240 +268 +294 +330 +360

u

v

x

Для всех квалитетов Нижнее отклонение ei +18 +20 +23 +28 +28 +34 +40 +33 +39 +45 +41 +47 +54 +48 +55 +64 +60 +68 +80 +70 +81 +97 +87 +102 +122 +102 +120 +146 +124 +146 +178 +144 +172 +210 +170 +202 +248 +190 +228 +280 +210 +252 +310 +236 +284 +350 +258 +310 +385 +284 +340 +425 +315 +385 +475 +525 +350 +425 +390 +475 +590 +435 +530 +660 +490 +595 +740 +540 +660 +820

y

z

za

zb

zc

+63 +75 +94 +114 +144 +174 +214 +254 +300 +340 +380 +425 +470 +520 +580 +650 +730 +820 +920 +1000

+26 +35 +42 +50 +60 +73 +88 +112 +136 +172 +210 +258 +310 +365 +415 +465 +520 +575 +640 +710 +790 +900 +1000 +1100 +1250

+32 +42 +52 +64 +77 +98 +118 +148 +180 +226 +274 +335 +400 +470 +535 +600 +670 +740 +820 +920 +1000 +1150 +1300 +1450 +1600

+40 +50 +67 +90 +108 +136 +160 +200 +242 +300 +360 +445 +525 +620 +700 +780 +880 +960 +1050 +1200 +1300 +1500 +1650 +1850 +2100

+60 +80 +97 +130 +150 +188 +218 +274 +325 +405 +480 +585 +690 +800 +900 +1000 +1150 +1250 +1350 +1550 +1700 +1900 +2100 +2400 +2600

Примечание. 3)

Специальный случай: поле допуска m7 предусмотрено лишь для размеров свыше 3 мм.

29

Св. 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 220 250 280 315 355 400 450

Основные отклонения

m3)

Приложение 14 Числовые значения основных отклонений отверстий, мкм (ГОСТ 25346-89 [8])

До 1)5) 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

1)

Основные отклонения E EF Для всех квалитетов Нижнее отклонение ЕI +14 +10 +20 +14 +25 +18

В

С

CD

D

+270 +270 +280

+140 +140 +150

+60 +70 +80

+34 +46 +56

+20 +30 +40

+290

+150

+95

-

+50

+32

+300

+160

+110

-

+65

+310 +320 +340 +360 +380 +410 +460 +520 +580 +&60 +740 +820 +920 +1050 +1200 +1350 +1500 +1650

+170 +180 +190 +200 +220 +240 +260 +280 +310 +340 +380 +420 +480 +540 +600 +680 +760 +840

+120 +130 +140 +150 +170 +180 +200 +210 +230 +240 +260 +280 +300 +330 +360 +400 +440 +480

-

2)

F

FG

G

Н

JS

+6 +10 +13

+4 +6 +8

+2 +4 +5

0 0 0

-

+16

-

+6

0

+40

-

+20

-

+7

0

+80

+50

-

+25

-

+9

0

-

+100

+60

-

+30

-

+10

0

-

+120

+72

-

+36

-

+12

0

+145

+85

-

+43

-

+14

0

+170

+100

-

+50

-

+15

0

-

+190

+110

-

+56

-

+17

0

-

+210

+125

-

+62

-

+18

0

-

+230

+135

-

+68

-

+20

0

-

30

Св. 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

1)

A

* Предельные отклонения = ±ITn/2 , где п - порядковый номер квалитета.

Интервал размеров, мм

Продолжение прил. 14

До 1) 5) 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

Основные отклонения 3) 4) 3) 5) М М для квалитетов св. 8 до 8 св. 8 до 8 св. 8 Верхнее отклонение ES 0 -2 -2 -4 -4 -4 + ∆ -4 -8 + ∆ 0 -6 + ∆ -6 -10 + ∆ 0

6

7

8

до 8

+2 +5 +5

+4 +6 +8

+6 +10 +12

0 -1 + ∆ -1 + ∆

+6

+10

+15

-1 + ∆

-

-7 + ∆

-7

-12 + ∆

0

+8

+12

+20

-2 + ∆

-

-8 + ∆

-8

-15 + ∆

0

+10

+14

+24

-2 + ∆

-

-9 + ∆

-9

-17 + ∆

0

+13

+18

+28

-2 + ∆

-

-11 + ∆

-11

-20 + ∆

0

+16

+99

+34

-3 + ∆

-

-13 + ∆

-13

-23 + ∆

0

+18

+26

+41

-3 + ∆

-

-15 + ∆

-15

-27 + ∆

0

+22

+30

+47

-4 + ∆

-

-17 + ∆

-17

-31 + ∆

0

+25

+36

+55

-4 + ∆

-

-20 + ∆

-20

-34 + ∆

0

+29

+39

+60

-4 + ∆

-

-21 + ∆

-21

-37 + ∆

0

+33

+43

+66

-5 + ∆

-

-23 + ∆

-23

-40 + ∆

0

3)

Р до ZC до 7

Р

R

S

T

для квалитетов свыше 7-гo -6 -12 -15

-10 -15 -19

-14 -19 -23

-18

-23

-28

-22

-28

-35

-26

-34

-43

-41 -43 -51 -54 -63 -65 -68 -77 -80 -81 -94 -98 -108 -114 -126 -132

-53 -59 -71 -79 -92 -100 -108 -122 -130 -140 -158 -170 -190 -208 -232 -252

-32 -37 -43

-50 -56 -62 -68

-41 -48 -54 -66 -75 -91 -104 -122 -134 -146 -166 -180 -196 -218 -240 -268 -294 -330 -360

31

Св. 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

3)

K

J

Отклонения как для квалитетов свыше 7-го, увеличенные на ∆

Интервал размеров, мм

Окончание прил.14 Интервал размеров, мм До 1) 5) 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

V

-18 -23 -28 -33 -41 -48 -60 -70 -87 -102 -124 -144 -170 -190 -210 -236 -258 -284 -315 -350 -390 -435 -490 -540

-39 -47 -55 -68 -81 -102 -120 -146 -172 -202 -228 -252 -284 -310 -340 -385 -425 -475 -530 -595 -4660

Основные отклонения Y Z ZA Для квалитетов свыше 7-го Верхнее отклонение ES -20 -26 -32 -28 -35 -42 -34 -42 -52 -40 -50 -64 -45 -60 -77 -54 -63 -73 -98 -64 -75 -88 -118 -80 -94 -112 -148 -97 -114 -136 -180 -122 -144 -172 -226 -146 -174 -210 -274 -178 -214 -258 -335 -210 -254 -310 -400 -248 -300 -365 -470 -280 -340 -415 -535 -310 -380 -465 -600 -350 -425 -520 -670 -385 -470 -575 -740 -425 -520 -640 -820 -475 -580 -710 -920 -525 -650 -790 -1000 -590 -730 -900 -1150 -660 -820 -1000 -1300 -740 -920 -1100 -1450 -820 -1000 -1250 -1600 X

ZB

-40 -50 -67 -90 -108 -136 -160 -200 -242 -300 -360 -445 -525 -620 -700 -780 -880 -960 -1050 -1200 -1300 -1500 -1650 -1850 -2100

∆, мкм

ZC

-60 -80 -97 -130 -150 -188 -218 -274 -325 -405 -480 -585 -690 -800 -900 -1000 -1150 -1250 -1350 -1550 -1700 -1900 -2100 -2400 -2600

Для квалитетов 5 6 0 0 1 3 2 3

3 0 1 1

4 0 1,5 1,5

7 0 4 6

8 0 6 7

1

2

3

3

7

9

1,5

2

3

4

8

12

1,5

3

4

5

9

14

2

3

5

6

11

16

2

4

5

7

13

19

3

4

6

7

15

23

3

4

6

9

17

26

4

4

7

9

20

29

4

5

7

11

21

32

5

5

7

13

23

34

32

Св. 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450

U

33

Примечания к приложению 14. * Предельные отклонения = ±ITn/2 , где n – порядковый номер квалитета. 1) Основные отклонения А и B не предусмотрены для размеров менее 1 мм. 2) Для полей допусков от Js7 до Js11 нечетные числовые значения IT могут округлены до ближайшего меньшего четного числа, чтобы предельные отклонения ±IT/2 были выражены целым числом микрометров. 3)

Для определения значений отклонений K, M и N до 8-го квалитета (вкл.) и отклонений от Р до ZC до 7-го квалитета (вкл.) следует использовать величины ∆ в графах справа. 4) Специальные случаи: для поля допуска М6 в интервале размеров свыше 250 до 315 мм ЕS = –9 мкм (вместо – 11 мкм); поле допуска М8 предусмотрено лишь для размеров свыше 3 мм. 5) Основное отклонение N для квалитетов до 8-го не предусмотрено для размеров менее 1 мм.

Приложение 15 Варианты заданий Класс точности и условное обозначение подшипника качения 2

Размеры подшипника, мм d×D×B, r 3

Нагрузка радиальная Fr, кН 4

1

208

40×80×18, r=2

10

2

6-208

40×80×18, r=2

12

3

5-208

40×80×18, r=2

10

4

209

45×85×19, r=2

12

5

6-209

45×85×19, r=2

15

6

5-209

45×85×19, r=2

10

7

4-209

45×85×19, r=2

20

Нагрузка спокойная

Вал

8

210

50×90×20, r=2

15

Нагрузка спокойная

Корпус

9

6-210

50×90×20, r=2

20

Нагрузка спокойная

Вал

10

5-210

50×90×20, r=2

10

Перегрузка до 150%

Вал

11

211

55×100×20, r=2,5

25

Перегрузка до 300%

Вал

12

6-211

55×100×21, r=2,5

30

Перегрузка до 300%

Корпус

13

5-211

55×100×21, r=2,5

20

Перегрузка до 150%

Вал

14

212

60×210×22, r=2,5

15

Перегрузка до 150%

Вал

Характер нагрузки 5 Нагрузка умеренная с малой вибрацией Нагрузка умеренная с малой вибрацией Нагрузка умеренная с малой вибрацией Нагрузка с ударами и вибрацией Нагрузка умеренная с малой вибрацией Нагрузка умеренная с малой вибрацией

Вращающийся элемент

Конструктивные особенности

6

7 Корпус разъемный, вал сплошной Корпус разъемный, dотв/d=0,25 Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, D/Dкорп=0,6, вал сплошной Корпус неразъемный, dотв/d=0,25 Корпус неразъемный, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус разъемный, dотв/d=0,5 Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, D/Dкорп=0,8, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной

Вал Корпус Вал Корпус Корпус Вал

34

Номер вар. 1

Продолжение прил. 15 2

3

4

5 Нагрузка с ударами и вибрацией Нагрузка с ударами и вибрацией Нагрузка с ударами и вибрацией Нагрузка с умеренными толками Нагрузка с умеренными толками Нагрузка с умеренными толками

6

15

6-212

60×210×22, r=2,5

25

16

4-212

60×210×22, r=2,5

12

17

213

65×120×23, r=2,5

25

18

6-213

65×120×23, r=2,5

16

19

5-213

65×120×23, r=2,5

10

20

214

70×125×24, r=2,5

15

21

6-214

70×125×24, r=2,5

20

Перегрузка до 300%

Вал

22

4-215

75×130×25, r=2,5

10

Нагрузка спокойная

Корпус

23

5-215

75×130×25, r=2,5

20

Нагрузка спокойная

Вал

24

215

75×130×25, r=2,5

30

Нагрузка спокойная

Вал

25

6-215

75×130×25, r=2,5

15

Вал

26

216

80×140×26, r=3,0

20

Корпус

27

6-216

80×140×26, r=3,0

10

Нагрузка с ударами и вибрацией Нагрузка с ударами и вибрацией Нагрузка с ударами и вибрацией

28

217

85×150×28, r=3,0

15

Перегрузка до 150%

Вал

29

6-218

90×160×30, r=3,0

20

Перегрузка до 150%

Вал

30

5-219

95×170×32, r=3,5

12

Перегрузка до 300%

Вал

Корпус Вал Вал Корпус Вал Вал

Вал

7 Корпус неразъемный, dотв/d=0,7 Корпус неразъемный, dотв/d=0,5 Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, D/Dкорп=0,8, вал сплошной Корпус неразъемный, dотв/d=0,5 Корпус неразъемный, D/Dкорп=0,6, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, D/Dкорп=0,6, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, dотв/d=0,7 Корпус неразъемный, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, dотв/d=0,5 Корпус неразъемный, D/Dкорп=0,8, вал сплошной Корпус разъемный, вал сплошной Корпус неразъемный, dотв/d=0,7

35

1

36

Приложение 16 Отчет по выполнению лабораторно-практической работы «Расчет посадок шарикового радиального подшипника качения» Студента _____________________ гр. _________ Исходные данные для расчета посадок подшипника качения № в-та задания

Класс точности подшипника качения

Размеры подшипника качения, мм, d×D×B, r

Нагрузка радиальная Fr, кН

Характер нагрузки

Вращающийся элемент

Конструктивные особенности

Вал Корпус

1. Определяем вид нагружения колец подшипника: для внутреннего кольца ………………………………………..; для наружного кольца …………………………………………… 2. Расчет посадок для подшипника качения с валом и отверстием корпуса. 2.1. Посадка внутреннего кольца подшипника качения с валом 2.1.1. Поле допуска посадочной поверхности вала определяем в зависимости от заданного вида нагружения внутреннего кольца подшипника качения: а) Если внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, то рассчитываем интенсивность нагрузки по формуле параграфа 2.3 методических указаний Рr = ……………… и в зависимости от полученного значения интенсивности нагрузки выбираем поле допуска ………..…. для посадочной поверхности вала. Обозначение посадки …………………………….. б) Если внутреннее кольцо испытывает местное нагружение, то, пользуясь справочными данными методических указаний, выбираем поле допуска ………… для посадочной поверхности вала. Обозначение посадки ……………………… 2.1.2. Определяем по заданному классу точности подшипника качения предельные отклонения размеров посадочной поверхности подшипника по среднему внутреннему диаметру dm, внутреннего кольца и рассчитываем их предельные размеры. Для внутреннего диаметра внутреннего кольца dm = ………..мм: • верхнее отклонение ESdm = ………..мкм;

37

• нижнее отклонение EIdm = …………мкм; • dm max = ……………………мм; • dm min = ……………………мм. 2.1.3. Определяем для назначенного поля допуска вала ……….. предельные отклонения и рассчитываем предельные размеры вала: • верхнее отклонение es = ………… мкм; • нижнее отклонение ei = ………….. мкм; • dmax = ……………. мм; • dmin = ……………. мм. 2.1.4. Для выбранной посадки внутреннего кольца с валом строим схему полей допусков (схема 1)и определяем характеристики посадки. 0

dm=d

0

Схема 1. Расположение полей допусков вала и внутреннего кольца подшипника качения

Характеристики посадки: …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………….. 2.2. Посадка наружного кольца подшипника качения с корпусом 2.2.1.Поле допуска посадочной поверхности отверстия корпуса определяем в зависимости от вида нагружения наружного кольца подшипника качения: а) Если наружное кольцо испытывает циркуляционное нагружение, то рассчитываем интенсивность нагрузки по формуле параграфа 2.3 методических указаний Pr = ………....и в зависимости от полученного значения интенсивности нагрузки выбираем поле допуска отверстия корпуса ………….... Обозначение посадки ………………. б) Если наружное кольцо испытывает местное нагружение, то, пользуясь справочными данными методических указаний, выбираем поле допуска отверстия корпуса ……………….... Обозначение посадки ………………………… 2.2.2. Определяем по заданному классу точности подшипника качения предельные отклонения размеров посадочной поверхности

38

подшипника по среднему наружному диаметру Dm наружного кольца и рассчитываем их предельные размеры. Для наружного диаметра наружного кольца Dm = ………….. мм: • верхнее отклонение esDm = ……………. мкм; • нижнее отклонение eiDm = …………… мкм; • Dmmax = ………………… мм; • Dmmin = ………………….. мм. 2.2.3. Определяем для назначенного поля допуска …………… отверстия корпуса предельные отклонения и рассчитываем предельные размеры: • верхнее отклонение ES = …………. мкм; • нижнее отклонение EI = …………… мкм; • Dmax = …………………….. мм; • Dmin = …………………….. мм. 2.2.4. Для выбранной посадки наружного кольца с отверстием строим схему полей допусков (схема 2) и определяем характеристики посадки. 0 Dm=D

0

Схема 2. Расположение полей допусков отверстия и наружного кольца подшипника качения

Характеристики посадки: …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………….. 3. Определяем требования к шероховатости, допуски формы и расположения посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения …………………… класса точности. Геометрические параметры посадочных поверхностей Параметр шероховатости Ra для посадочной поверхности под подшипник качения, мкм Параметр шероховатости Ra для торцов заплечиков, мкм Допуск круглости TFK, мм Допуск профиля продольного сечения TFP, мм Допуск торцового биения TCA, мм

Вал d = мм

Отверстие корпуса D = мм

39

По результатам выполненной работы указываем обозначение посадок подшипника качения и требований к точности геометрических параметров посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения на чертеже.

Чертеж. Обозначение посадок подшипника качения на сборочных чертежах (а) и требований к точности геометрических параметров посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипник качения на рабочих чертежах (б) Отметка о выполнении работы Дата

Подп. преподавателя

Отметка о защите работы Дата

Подп. преподавателя

40

ЛИТЕРАТУРА 1. Аристов, А.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / А.И. Аристов, Л.И. Карпов, В.М. Приходько, Т. М. Раковщик. – 5-е изд., перераб. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 416 с. 2. Якушев, А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: учебник для втузов / А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федотов. – 6-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с. 3. Допуски и посадки: справочник: В 2 ч. Ч. 2 / под ред. М.А. Палея. – 7-е изд., перераб. и доп. – Л.: Политехника, 1991. – 607 с. 4. ГОСТ 520 – 2011. Подшипники качения. Общие технические условия [Текст]. – Взамен ГОСТ 520-2002; введ. 2012-07-01. – Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. –М.: Стандартинформ, 2012. – 71 с. 5. ГОСТ 3325 – 85*. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки [Текст]. – Взамен ГОСТ 3325-55; введ. 1987–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 105 с. 6. ГОСТ 3478 – 79. Подшипники качения. Основные размеры [Текст].– Взамен ГОСТ 3478-68: введ. 1980–01–01. – М: Изд-во стандартов, 2003. – 35 с. 7. ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений [Текст]. – Взамен ГОСТ 3189-75; введ. 1991–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2003. – 12 с. 8. ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 149-88). Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений [Текст]. – Взамен ГОСТ 25346-82; введ. 1990–01–01. – М.: Стандартинформ, 2004. – 23 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Цель работы ....................................................................................................................3 2. Общие сведения .............................................................................................................3 2.1.Классы точности подшипников качения ...............................................................3 2.2. Выбор посадок подшипников качения .................................................................8 2.3. Расчет интенсивности нагрузки подшипников качения .................................. 11 3. Пример расчета посадок для шарикового радиального подшипника качения............................................................................ 12 4.Задание по работе ........................................................................................................ 16 5. Методика выполнения работы ................................................................................... 18 6. Контрольные вопросы ................................................................................................. 19 Приложение 1 ................................................................................................................... 20 Приложение 2 ................................................................................................................... 20 Приложение 3 ................................................................................................................... 21 Приложение 4 ................................................................................................................... 22 Приложение 5 ................................................................................................................... 23 Приложение 6 ................................................................................................................... 24 Приложение 7 ................................................................................................................... 24 Приложение 8 ................................................................................................................... 24 Приложение 9 ................................................................................................................... 25 Приложение 10 ................................................................................................................. 25 Приложение 11 ................................................................................................................. 26 Приложение 12 ................................................................................................................. 27 Приложение 13 ................................................................................................................. 28 Приложение 14 ................................................................................................................. 30 Приложение 15 ................................................................................................................. 34 Приложение 16 ................................................................................................................. 36 Литература..................................................................................................................... 40