Расчет посадок шарикового радиального подшипника качения: методические указания к лабораторнопрактической работе по курсу «Взаимозаменяемость и технические измерения».

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

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

РАСЧЕТ ПОСАДОК ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Методические указания к лабораторно-практической работе по курсу «Взаимозаменяемость и технические измерения»

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Кафедра «Технология конструкционных материалов»

Утверждаю Зав. кафедрой профессор _____________ Л.Г. Петрова «____» __________ 2018 г.

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

РАСЧЕТ ПОСАДОК ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Методические указания к лабораторно-практической работе по курсу «Взаимозаменяемость и технические измерения»

МОСКВА МАДИ 2018

УДК 006.9 ББК 30.10 Р193 Р193

Раковщик, Т.М. Расчет посадок шарикового радиального подшипника качения: методические указания к лабораторно-практической работе по курсу «Взаимозаменяемость и технические измерения» / Т.М. Раковщик, А.С. Сергеева, А.Н. Шаламов. – М.: МАДИ, 2018. – 40 с.

В методических указаниях рассмотрены основные сведения по расчету и выбору посадок при конструировании подшипникового узла на примере шарикового радиального подшипника качения. Методические указания предназначены для обучения студентов по дисциплине «Взаимозаменяемость и технические измерения» в рамках ФГОС ВО по направленности (профилям) подготовки бакалавров 23.03.02 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», 43.03.01 «Сервис транспортных средств», 23.03.03 «Автомобильный сервис» и «Сервис дорожностроительных машин и оборудования», 13.03.03 «Двигатели внутреннего сгорания», 23.05.02 «Транспортные средства специального назначения», 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические машины и средства», а также могут быть использованы для обучения студентов других направлений. УДК 006.9 ББК 30.10 ______________________________________________________________________ Учебное издание РАКОВЩИК Татьяна Михайловна СЕРГЕЕВА Александра Сергеевна ШАЛАМОВ Александр Николаевич

РАСЧЕТ ПОСАДОК ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Методические указания к лабораторно-практической работе по курсу «Взаимозаменяемость и технические измерения»

Редактор М.Н. Брусова Редакционно-издательский отдел МАДИ. E-mail: [email protected] Подписано в печать 15.03.2018 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,5. Тираж 200 экз. Заказ . Цена 85 руб. МАДИ, Москва, 125319, Ленинградский пр-т, 64. © МАДИ, 2018

3

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 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 3478-2012 [5]. Основными присоединительными размерами, по которым осуществляется полная (внешняя) взаимозаменяемость подшипников качения (см. рис. 1, б), 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.

4 а

б

Рис. 1. Шариковый однорядный подшипник качения [4]: а – конструктивные элементы; б – схемы расположения интервалов допусков по классам точности на средний наружный диаметр наружного кольца и средний внутренний диаметр внутреннего кольца для шариковых радиальных подшипников качения

Радиальный зазор между телами качения и дорожками качения зависит от следующих параметров элементов подшипников качения: – 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. 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 [3] устанав-

5

ливают следующие классы точности, которые обозначаются в порядке повышения точности: – 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, 5-308. Для всех подшипников, кроме конических, для обозначения нормального класса точности применяют знак «0». Для конических подшипников для обозначения нулевого класса точности применяют знак «0», для нормального класса точности применяют знак «N», для 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 [6]). 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 подшипника 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 подшипника качения с валом и отверстием корпуса изделия. ГОСТ 520-2011 [3] 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

6

наименьшего dsmin из минимальных значений всех единичных (измеренных) диаметров dsi, полученных при их измерении в единичных плоскостях для конкретного внутреннего кольца подшипника [3]: dm = (dsmax + dsmin)/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 [3] 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 [4] вводит обозначение интервалов допусков на посадочные диаметры колец подшипников по dm, Dm: – для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника: Ld m , L 0, L 6, L 5, L 4, LT , L 2, где Ldm – общее обозначение интервала допуска на средний диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника; L0, L6, L5, L4, LT, L2 – обозначения интервалов допусков для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника; нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 – классы точности шариковых радиальных подшипников качения по ГОСТ 5202011 [3]; L – обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника; – для среднего наружного диаметра наружного кольца подшипника: ld m , l 0, l 6, l 5, l 4, lT , l 2, где ldm – общее обозначение интервала допуска на средний наружный диаметр наружного кольца подшипника; l0, l6, l5, l4, lT, l2 – обозначения интервалов допусков для среднего наружного диаметра наружного кольца подшипника; l – обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра наружного кольца подшипника.

7

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. Интервал 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 интервал допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца также располагается от нулевой линии в «минус» (см. рис. 1, б). Таким образом, для всех классов точности верхнее предельное отклонение присоединительных диаметров колец подшипников по dm, Dm равно нулю (см. рис. 1, б). Такое расположение интервала допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца позволяет получать посадки с гарантированным натягом, используя для валов классы допусков переходных посадок по ГОСТ 25347-2013 [8], 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 радиальный 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).

8

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 [4]. Различают три вида нагружения колец подшипников: местное, циркуляционное и колебательное [4]. 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 [1, 2, 4]. 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). 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 [1, 2, 4]. Такое нагружение происходит, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки Fr с частотой

9

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+c является равнодействующей двух сил – постоянной Fr по направлению и вращающейся Fc (причем |Fr| > |Fc|) (рис. 2, в, г) [1, 2, 4].

а

б IFrI ˃ IFcI

в

г IFcI ˃ IFrI

д

е

Рис. 2. Виды нагружения колец подшипников качения [4]: 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

10

Равнодействующая сила Fr+c 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 |Fr| < |Fc|, 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 из-за недостаточной жёсткости 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. Для колец, испытывающих местное нагружение, без снижения качества подшипников можно допустить использование посадок с небольшим средневероятностным зазором, наличие которого необязательно приведёт 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 определённой мере может быть полезным,

11

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 [4]. 2.3. Расчет интенсивности нагрузки подшипников качения Основой выбора посадок подшипников качения с валом и отверстием корпуса является расчет интенсивности нагрузки в зависимости от вида нагружения колец [1, 2, 4]. 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 [1, 2] F Pr = r ⋅ k1 ⋅ k2 ⋅ k3 , b 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).

12

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 РАСЧЕТА ПОСАДОК ДЛЯ ШАРИКОВОГО РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Исходные данные. Условия работы однорядного шарикового радиального подшипника нормального класса точности с условным обозначением 208 (размеры d = 40 мм, D = 80 мм, B = 18 мм, r = 2 мм); вращается вал сплошной; радиальная нагрузка на опору Fr = 12 кН; нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150%; осевая нагрузка Fа незначительная; корпус неразъемный. Требуется: – определить виды нагружения колец подшипника качения; – выбрать посадки 1 внутреннего кольца с валом и наружного кольца с отверстием корпуса; – определить предельные отклонения для сопрягаемых поверхностей колец, вала и отверстия корпуса; – изобразить схемы интервалов допусков колец подшипника с интервалами допусков вала и отверстия корпуса для выбранных посадок и рассчитать характеристики посадок; – 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 классы 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.                                                              1

Все геометрические характеристики изделий, используемые в стандартах [3...5], приведены в соответствии с терминами и определениями, установленными в ГОСТ 25346-2013 (ISO 286.1-2010) [7].

13

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 интервалов допусков колец подшипника с интервалами допусков вала и отверстия корпуса для выбранных посадок и рассчитываем их характеристики. 2.1. Посадка внутреннего кольца с валом. 2.1.1. При циркуляционном нагружении внутреннего кольца рассчитываем интенсивность нагрузки Pr по формуле Fr 12 Pr = ⋅ k1 ⋅ k2 ⋅ k3 = ⋅ 1⋅ 1⋅ 1 = 857 кН/м, −3 b ⋅ 10 14 ⋅ 10−3 Где Fr – радиальная нагрузка на опору, Fr = 12,00 kH; Fr·b = B – 2r = = 18 – 4 = 14 мм (где B = 18 мм, r = 2 м); коэффициенты: k1 = 1 – нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% (прил. 6); k2 = 1 – вал сплошной (прил. 7); k3 = 1 – подшипник однорядный, осевая нагрузка незначительная (прил. 8). Для сопряжения вала Ø40 с внутренним кольцом, испытывающим циркуляционное нагружение, с нормальным классом точности подшипника и интенсивностью нагрузки Pr = 857 кН/м, выбираем класс допуска вала k6 (прил. 9). Посадка Ø40 L0/k6 – посадка с натягом. 2.1.2. Определяем предельные отклонения среднего диаметра dm отверстия внутреннего кольца подшипника качения нормального класса точности по ГОСТ 520-2011 [3] (прил. 5) и рассчитываем предельные размеры: – верхнее предельное отклонение ESdm = 0; – нижнее предельное отклонение EIdm = –0,012 мм. – dmmax = dm + ESdm = 40,0 + 0 = 40,0 мм; – dmmin = dm + EIdm = 40,0 + (–0,012) = 39,988 мм. 2.1.3. Определяем по ГОСТ 25346-2013 [7] (прил. 12, 13) предельные отклонения для вала Ø40k6 и рассчитываем предельные размеры: – верхнее предельное отклонение es = +0,018 мм; – нижнее предельное 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.

14

2.1.4. Представляем схему интервала допуска отверстия внутреннего кольца подшипника качения с интервалом допуска вала для выбранной посадки (рис. 3). Интервал допуска вала +0,018 +0,002

k6 – класс допуска 0

0 Ø4 0

L0 –0,012

Интервал допуска внутреннего диаметра внутреннего кольца

Рис. 3. Графическое представление посадки вала с внутренним кольцом подшипника качения нормального класса точности

Рассчитываем характеристики посадки с натягом Ø40L0/k6: – наибольший натяг Nmax = dmmin – dmax = 39,988 – 40,018 = –0,030 мм; – наименьший натяг Nmin = dmmax – dmin = 40,0 – 40,002 = –0,002 мм; – допуск натяга TN = Nmax – Nmin = 0,030 – 0,002 = 0,028 мм. 2.2. Посадка наружного кольца с корпусом. 2.2.1. При местном нагружении наружного кольца подшипника нормального класса точности; при неразъемном корпусе, учитывая, что нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, с перегрузкой до 150%; для диаметра отверстия корпуса D = 80 мм выбираем класс допуска Н7 (прил. 11). Посадка Ø80H7/l0 – посадка с зазором. 2.2.2. Определяем предельные отклонения среднего диаметра Dm наружного диаметра наружного кольца подшипника качения нормального класса точности по ГОСТ 520-2011 [3] (см. прил. 5) и рассчитываем предельные размеры: – верхнее предельное отклонение esDm = 0; – нижнее предельное отклонение eiDm = –0,013 мм; – Dmmax =Dm + esDm = 80,0 + 0 = 80,0 мм; – Dmmin = Dm + eiDm= 80,0 + (–0,013) = 79,987 мм.

15

2.2.3. Определяем предельные отклонения для отверстия Ø80H7 корпуса по ГОСТ 25347-2013 [8] (прил.12, 14) и рассчитываем предельные размеры: – верхнее предельное отклонение ES = +0,030 мм; – нижнее предельное отклонение EI = 0; – Dmax = D + ES = 80,0 + (+0,030) = 80,030 мм; – Dmin =D + EI = 80,0 + 0 = 80,0 мм. 2.2.4. Представляем схему интервала допуска отверстия корпуса с полем допуска отверстия наружного кольца подшипника качения для выбранной посадки (рис. 4). +0,030

0

H7 – класс допуска отверстия

Интервал допуска отверстия

Ø80

0 l0 – класс допуска отверстия –0,013

Интервал допуска наружного диаметра наружного кольца

Рис. 4. Графическое представление посадки отверстия корпуса с наружным кольцом подшипника качения нормального класса точности

Рассчитываем характеристики посадки с зазором Ø80 7/ 0: – наименьший зазор Smin = Dmin – Dmmax = 80 – 80 = 0 мм; – наибольший зазор Smax =Dmax – Dmmin = 80,03 – 79,987 = 0,043 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. 3.1. Для вала: – параметр шероховатости Ra = 1,25 мкм для посадочной поверхности вала d = 40 мм (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 = 40 мм (см. прил. 3); – допуск торцового биения TCA = 0,025 мм для заплечиков вала d = 40 мм (прил. 4).

16

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 классов 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. 4.2. Для заданного варианта задания (прил. 15): 1) определить виды нагружения колец подшипника; 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 интервалов допусков колец подшипника качения с интервалами допусков вала и отверстия корпуса 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.

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)

18

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 25346-2013 (ИСО 286-1:2010) [7] (прил. 12–14). 5.2.3. Построить для них схемы интервалов допусков колец подшипника качения с интервалами допусков вала и отверстия корпуса и рассчитать характеристики выбранных 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. 6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие классы точности установлены для подшипников качения? 2. В какой системе осуществляются посадки колец подшипника качения с валом и отверстием корпуса и каким образом располагаются интервалы допусков посадочных поверхностей колец подшипника качения относительно их номинальных размеров? 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?

19

7. Каким образом указываются требования к точности геометрических параметров посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения на рабочих чертежах? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. 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. 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. 3. ГОСТ 520-2011. Подшипники качения. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 520-2002; введ. 2012-07-01. – М.: Стандартинформ, 2012. – 71 с. 4. ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки. – Взамен ГОСТ 3325-55; введ. 1987-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 105 с. 5. ГОСТ 3478-2012. Межгосударственный стандарт. Подшипники качения. Присоединительные размеры. – Взамен ГОСТ 3478-79; введ. 2014-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 46 с. 6. ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений. – Взамен ГОСТ 3189-75; введ. 1991-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 2003. – 12 с. 7. ГОСТ 25346-2013 (ИСО 286-1:2010). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски и посадки. – Взамен ГОСТ 25346-89; введ. 2015-01-07. – М.: Стандартинформ, 2014. – 37 с. 8. ГОСТ 25347-2013 (ИСО 286-2:2010). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Ряды допусков, предельные отклонения отверстий и валов. – Взамен ГОСТ 25347-82; введ. 2015-01-07. – М.: Стандартинформ, 2014. – 59 с.

20

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Точность посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники качения (ГОСТ 3325-85 [4]) Квалитет посадочных поверхностей

Класс точности подшипников

отверстий корпусов

валов

Нормальный, 6

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 [4]) Номинальный диаметр, мм Посадочные поверхности

Класс точности подшипника

до 80

св. 80 до 500 Ra, мкм

Валов

Отверстий корпусов

Торцов заплечиков валов и корпусов

нормальный

1,25

2,5

6, 5

0,63

1,25

4

0,32

0,63

Т, 2

0,16

0,32

нормальный

1,25

2,5

6, 5, 4

0,63

1,25

Т, 2

0,32

0,63

нормальный

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 [4]) Допуски формы посадочных поверхностей, мкм, не более Интервалы номинальных диаметров d и D, мм

валов (осей)

отверстий корпусов

допуск профиля продольного сечения

допуск круглости

допуск круглости

допуск профиля продольного сечения

До

5и4

Ти2

нормальный и 6

5и4

Ти2

нормальный и 6

5и4

Ти2

нормальный и 6

5и4

Ти2

от 0,6

2,5

1,5

0,7

0,4

1,5

0,7

0,4

–

–

–

–

–

–

2,5

3

1,5

0,7

0,4

1,5

0,7

0,4

2,5

1,0

0,5

2,5

1,0

0,5

3

6

2,0

0,8

0,5

2,0

0,8

0,5

3,0

1,3

0,6

3,0

1,3

0,6

6

10

2,5

1,0

0,5

2,5

1,0

0,5

4,0

1,5

0,8

4,0

1,5

0,8

10

18

3,0

1,3

0,6

3,0

1,3

0,6

4,5

2,0

1,0

4,5

2,0

1,0

18

30

3,5

1,5

0,8

3,5

1,5

0,8

5,0

2,0

1,0

5,0

2,0

1,0

30

50

4,0

2,0

1,0

4,0

2,0

1,0

6,0

2,5

1,4

6,0

2,5

1,4

50

80

5,0

2,0

1,0

5,0

2,0

1,0

7,5

3,0

1,6

7,5

3,0

1,6

80

120

6,0

2,5

1,2

6,0

2,5

1,2

9,0

3,5

2,0

9,0

3,5

2,0

120

180

6,0

3,0

1,5

6,0

3,0

1,5

10,0

4,0

2,2

10,0

4,0

2,2

180

250

7,0

3,5

1,7

7,0

3,5

1,7

11,5

5,0

2,5

11,5

5,0

2,5

250

315

8,0

4,0

–

8,0

4,0

–

13,0

5,3

3,0

13,0

5,3

3,0

315

400

9,0

4,0

–

9,0

4,0

–

14,0

6,0

4,0

14,0

6,0

4,0

400

500

10,0

–

–

10,0

–

–

16,0

–

–

16,0

–

–

21

Св.

нормальный и 6

классы точности подшипников

Приложение 4 Допуски торцового биения посадочных поверхностей вала и отверстия корпуса под подшипники качения(ГОСТ 3325-85 [4]) Допуски торцового биения заплечиков, мкм, не более

Интервалы номинальных диаметров d и D, мм

валов

отверстий корпусов классы точности подшипников 6

5

4

2**)

1,5

18

12

5

4

2,5

3,0

1,5

22

15

6

4

2,5

5

4,0

2,0

27

18

8

5

3,0

13

6

4,0

2,5

33

21

9

6

4,0

25

16

7

4,0

2,5

39

25

11

7

4,0

80

30

19

8

5,0

3,0

46

30

13

8

5,0

80

120

35

22

10

6,0

4,0

54

35

15

10

6,0

120

180

40

25

12

8,0

5,0

63

40

18

12

8,0

180

250

46

29

14

10,0

7,0

72

46

20

14

10,0

250

315

52

32

16

–

–

81

52

23

16

12,0

315

400

57

36

18

–

–

89

57

25

30

13,0

400

500

63

40

–

–

–

97

63

37

–

–

До

нормальный

6

5

4

2**)

От 1

3

10

6

3

2,0

1,2

3

6

12

8

4

2,5

6

10

15

9

4

10

18

18

11

18

30

21

30

50

50

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

22

нормальный

Св.

Приложение 5 Точность размеров по внутреннему диаметру dm внутреннего кольца и по наружному диаметру Dm наружного кольца радиальных шарикоподшипников (ГОСТ 520-2011 [3]) Допускаемые отклонения для внутреннего диаметра dm внутреннего кольца, мкм Интервалы номинальных диаметров, мм

Классы точности подшипников качения нормальный, 6, 5, 4

нормальный

верхнее отклонение, мкм

6

5

4

нижнее отклонение, мкм

cв. 18 до 30

0

–10

–8

–6

–5

св. 30 до 50

0

–12

–10

–8

–6

св. 50 до 80

0

–15

–12

–9

–7

св. 80 до 120

0

–20

–15

–10

–8

23

Допускаемые отклонения для наружного диаметра Dm наружного кольца, мкм св. 50 до 80

0

–13

–11

–9

–7

св. 80 до 120

0

–15

–13

–10

–8

св. 120 до 150

0

–18

–15

–11

–9

св. 150 до 180

0

–25

–18

–13

–10

св. 180 до 250

0

–30

–20

–15

–11

24

Приложение 6 Значение коэффициента k1 [1, 2, 4] Характер нагрузки

k1

Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией Перегрузка до 150% Нагрузка с ударами и вибрацией Перегрузка до 300%

1,0 1,8

Приложение 7 Значение коэффициента k2 [1, 2, 4] Значение коэффициента k2*)

dотв D или d Dкорп

для вала

для корпуса

свыше

до

D ≤ 1,5 d

D > (1,5 … 2,0) d

D > (2 … 3) d

для всех подшипников

–

0,4

1

1

1

1

0,4

0,7

1,2

1,4

1,6

1

0,7

0,8

1,5

1,7

2

1,4

0,8

–

2

2,3

3

1,8

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

Приложение 8 Значение коэффициента k3 [1, 2, 4] Fa ctgβ Fr

k3

св.

до

–

0,2

1

0,2

0,4

1,2

0,4

0,6

1,4

0,6

1

1,6

1

–

2

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

Приложение 9 Классы допусков посадочных мест валов под подшипники качения (циркуляционное нагружение) [2, 4] Допустимые значения Pr, Н/мм Классы допусков для вала Класс точности подшипника

Внутренний диаметр внутреннего кольца, мм св. 18 80 180 360

до 80 180 360 630

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

5, 4, 2*) n6 1600–3000 2500–4000 3500–6000 4500–8000

js5 до 300 до 600 до 700 до 900

k5 300–1400 600–2000 700–3000 900–3500

m5 1400–1600 2000–2500 3000–3500 3500–4500

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

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

Допустимые значения Pr, Н/мм Классы допусков для корпусов Класс точности подшипника

Наружный диаметр наружного кольца, мм св. 50 180 360 630

до 180 360 630 1600

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 класса точности Т и 2-го 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 Классы допусков посадочных мест отверстий под подшипники качения (циркуляционное нагружение) [2, 4]

Приложение 11 Классы допусков посадочных мест валов и отверстий корпусов под подшипники качения (местное нагружение) [2, 4] Размеры посадочных диаметров, мм до

– 80 260 500

80 260 500 1000

– 80 260 500 1000 1200

80 260 500 1000 1200 1600

h5 g5

h6 g6

H6

H7

Js6

Js7

Роликовые конические двухрядные

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

26

св.

Классы допусков посадочных мест Типы подшипников отверстий в корпусе валов корпус неразъемный корпус разъемный Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией; перегрузка до 150% Класс точности подшипника качения нормальный, нормальный, нормальный, 5, 4 5, 4 5, 4 6 6 6 h5 h6 H6 H7 Все типы подшипников, g5 g6, f6 H7 кроме штампованных H6 G6 G7 ) H8* игольчатых f6 F7 F8 Нагрузка с ударами и вибрацией; перегрузка до 300% Класс точности подшипника качения нормальный, нормальный, нормальный, 5, 4 5, 4 5, 4 6 6 6 Js6 Js7 Все типы подшипников, h5 h6 кроме штампованных Js6 Js7 игольчатых, роликовых, H6 H7 g5 g6 конических двухрядных

Приложение 12 Числовые значения допусков (ГОСТ 25346-2013 (ИСО 286-1:2010) [7]) Квалитет 01 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 0,8 1 1,2 2 2,5 3 4

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

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

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

3 2 2,5 2,5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15

4

5

3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20

мкм 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27

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

7 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63

8 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97

9 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155

10 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250

11 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400

12 0,10 0,12 0,15 0,18 0,21 0,25 0,30 0,35 0,40 0,46 0,52 0,57 0,63

13 0,14 0,18 0,22 0,27 0,33 0,39 0,46 0,54 0,63 0,72 0,81 0,89 0,97

14

15

16

17

18

0,25 0,30 0,36 0,43 0,52 0,62 0,74 0,87 1,00 1,15 1,30 1,40 1,55

мм 0,40 0,48 0,58 0,70 0,84 1,00 1,20 1,40 1,60 1,85 2,10 2,30 2,50

0,60 0,75 0,90 1,10 1,30 1,60 1,90 2,20 2,50 2,90 3,20 3,60 4,00

1,00 1,20 1,50 1,80 2,10 2,50 3,00 3,50 4,00 4,60 5,20 5,70 6,30

1,40 1,80 2,20 2,70 3,30 3,90 4,60 5,40 6,30 7,20 8,10 8,90 9,70

27

Интервал номинальных размеров, мм св. до 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500

Приложение 13 Числовые значения основных отклонений валов, мкм (ГОСТ 25346-2013 (ИСО 286-1:2010) [7])

до 31) 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

c

cd

d

e

ef

Основные отклонения f fg g

h

js2)

Верхнее отклонение es –20 –14 –10 –6 –30 –20 –14 –10 –40 –25 –18 –13

–4 –6 –8

–2 –4 –5

0 0 0

–2 –2 –2

k Для квалитетов от 4 до 3 и 7 8 до 7 свыше 7 Нижнее отклонение ei –4 –6 0 0 –4 – +1 0 –5 – +1 0

–

–50

–32

–

–16

–

–6

0

–3

–6

–

+1

0

–

–65

–40

–

–20

–

–7

0

–4

–8

–

+2

0

–

–80

–50

–

–25

–

–9

0

–5

–10

–

+2

0

–

–100

–60

–

–30

–

–10

0

–7

–12

–

+2

0

–

–120

–72

–

–36

–

–12

0

–9

–15

–

+3

0

–

–145

–85

–

–43

–

–14

0

–11

–18

–

+3

0

–

–170

–100

–

–50

–

–15

0

–13

–21

–

+4

0

–

–190

–110

–

–56

–

–17

0

–16

–26

–

+4

0

–

–210

–125

–

–62

–

–18

0

–18

–28

–

+4

0

–

–230

–135

–

–68

–

–20

0

–20

–32

–

+5

0

Для всех квалитетов

–270 –270 –280

–140 –140 –150

60 –70 –80

–34 –46 –56

–290

–150

–95

–300

–160

–110

–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

j

5и6

Примечание. 1) Основные отклонения а и b не предусмотрены для размеров менее 1 мм. 2) Для классов 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.

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

b1)

* Предельные отклонения = ±ITn/2, где n – порядковый номер квалитета

Интервал размеров, мм

a1)

Продолжение прил. 13 Интервал размеров, мм до 31) 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

Основные отклонения 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 +350 +425 +525 +390 +475 +590 +435 +530 +660 +490 +595 +740 +540 +660 +820

Примечание. 3) Специальный случай: класс допуска m7 предусмотрен лишь для размеров свыше 3 мм.

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

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

m3)

Приложение 14 Числовые значения основных отклонений отверстий, мкм (ГОСТ 25346-2013 (ИСО 286-1:2010) [7])

до 31)5) 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500

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

–

1)

F

FG

G

Н

+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

– – –

JS2)

Примечания. 1) Основные отклонения А и B не предусмотрены для размеров менее 1 мм. 2) Для классов 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.

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

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

A1)

* Предельные отклонения = ±ITn/2, где n – порядковый номер квалитета

Интервал размеров, мм

Продолжение прил. 14

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

Р до ZC3) до 7

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

до 31) 5) 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 М3) 4) М3) 5) 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

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

Примечание. 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.

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

K3)

J

Интервал размеров, мм

Окончание прил. 14 Интервал размеров, мм до 31) 5) 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

X

–20 –28 –34 –40 –45 –54 –64 –80 –97 –122 –146 –178 –210 –248 –280 –310 –350 –385 –425 –475 –525 –590 –660 –740 –820

Основные отклонения Y Z ZA Для квалитетов свыше 7-го Верхнее отклонение ES –26 –32 –35 –42 –42 –52 –50 –64 –60 –77 –63 –73 –98 –75 –88 –118 –94 –112 –148 –114 –136 –180 –144 –172 –226 –174 –210 –274 –214 –258 –335 –254 –310 –400 –300 –365 –470 –340 –415 –535 –380 –465 –600 –425 –520 –670 –470 –575 –740 –520 –640 –820 –580 –710 –920 –650 –790 –1000 –730 –900 –1150 –820 –1000 –1300 –920 –1100 –1450 –1000 –1250 –1600

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

Примечания. 4) Специальные случаи: для класса допуска М6 в интервале размеров свыше 250 до 315 мм ЕS = –9 мкм (вместо – 11 мкм); класс допуска М8 предусмотрен лишь для размеров свыше 3 мм. 5) Основное отклонение N для квалитетов до 8-го не предусмотрено для размеров менее 1 мм.

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

Приложение 15 Варианты заданий Класс точности и условное обозначе ние подшипника качения

Размеры подшипника, мм d×D×B, r

Нагрузка радиальная Fr, кН

1

2

3

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

8

210

50×90×20, r = 2

15

9

6-210

50×90×20, r = 2

20

10

5-210

50×90×20, r = 2

10

11

211

55×100×20, r = 2,5

25

12

6-211

55×100×21, r = 2,5

30

13

5-211

55×100×21, r = 2,5

20

14

212

60×210×22, r = 2,5

15

Характер нагрузки 5 Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150%

Вращающийся элемент 6 Вал Корпус Вал Корпус Корпус Вал Вал Корпус Вал Вал Вал Корпус Вал Вал

Конструктивные особенности 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

33

Номер вар.

Продолжение прил. 15 2

3

4

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

22

4-215

75×130×25, r = 2,5

10

23

5-215

75×130×25, r = 2,5

20

24

215

75×130×25, r = 2,5

30

25

6-215

75×130×25, r = 2,5

15

26

216

80×140×26, r = 3,0

20

27

6-216

80×140×26, r = 3,0

10

28

217

85×150×28, r = 3,0

15

29

6-218

90×160×30, r = 3,0

20

30

5-219

95×170×32, r = 3,5

12

5 Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150% Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка 150%

6 Корпус Вал Вал Корпус Вал Вал Вал Корпус Вал Вал Вал Корпус Вал 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

34

1

35

Приложение 16 Отчет по выполнению лабораторно-практической работы «Расчет посадок шарикового радиального подшипника качения» Студента _____________________ гр. _________ Исходные данные для расчета посадок подшипника качения № варианта 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. Класс 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 класс допуска ………..…. для посадочной поверхности вала. Обозначение посадки ……………………………..; б) если внутреннее кольцо испытывает местное нагружение, то, пользуясь справочными данными методических указаний, выбираем класс допуска ………… для посадочной поверхности вала. Обозначение посадки ……………………………..

36

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; – нижнее отклонениеEIdm = ……….. мкм; – dmmax = …………………… мм; – dmmin = …………………… мм. 2.1.3. Определяем для назначенного класса допуска вала ……….. предельные отклонения и рассчитываем предельные размеры вала: – верхнее предельное отклонение es = ………… мкм; – нижнее предельное отклонение ei = ………… мкм; – dmax = ……………. мм; – dmin = ……………. мм. 2.1.4. Для выбранной посадки внутреннего кольца с валом представляем схему поля допуска по внутреннему диаметру внутреннего кольца с интервалом допуска вала (схема 1) и определяем характеристики посадки. 0

dm = d

0

Схема 1. Графическое представление посадки вала с внутренним кольцом подшипника качения нормального класса точности

Характеристики посадки: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................

37

2.2. Посадка наружного кольца подшипника качения с корпусом. 2.2.1. Класс 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 класс допуска отверстия корпуса ………….... Обозначение посадки ……………….; б) если наружное кольцо испытывает местное нагружение, то, пользуясь справочными данными методических указаний, выбираем класс допуска отверстия корпуса ……………….... Обозначение посадки ………………. 2.2.2. Определяем по заданному классу точности подшипника качения предельные отклонения размеров посадочной поверхности 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 класса допуска ........... отверстия корпуса предельные отклонения и рассчитываем предельные размеры: – верхнее предельное отклонение ES = …………. мкм; – нижнее предельное отклонение EI = …………. мкм; – Dmax = …………………….. мм; – Dmin = …………………….. мм. 2.2.4. Для выбранной посадки наружного кольца с отверстием корпуса представляем схему поля допуска по наружному диаметру наружного кольца с интервалом допуска отверстия (схема 2) и определяем характеристики посадки.

38 0 Dm = D

0

Схема 2. Графическое представление посадки отверстия корпуса с наружным кольцом подшипника качения нормального класса точности

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

Вал d=

мм

Отверстие корпуса D= мм

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

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 (стр. 39).

39 а

б

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 и подпись преподавателя

Отметка о защите работы Дата и подпись преподавателя

40

ОГЛАВЛЕНИЕ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ ........................................................................................................... 3 2. ОБШИЕ 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 ................................................................................... 18 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................... 19 ПРИЛОЖЕНИЯ .............................................................................................................. 20 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 ........................................................................................................... 33 Приложение 16 ........................................................................................................... 35