При циркуляционном нагружении используются посадки
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 19.09.2024
При установке подшипников используются все три вида посадок по характеру сопряжения, т.е. посадки с зазором, с натягом и переходные.
Рекомендации при выборе посадок подшипников
1) Нельзя устанавливать с большим натягом наружное и внутреннее кольца, так как может произойти заклинивание тел вращения.
2) Вращающееся кольцо (на валу или в корпусе) должно устанавливаться с гарантированным натягом.
3) При двухопорном вале (два подшипника на концах вала) посадка одного из невращающихся колец должна быть с гарантированным зазором для компенсации температурных деформаций вала или корпуса.
Шероховатость по параметру Ra для посадочных мест
| Посадочная поверхность | Класс точности подшипника | Диаметры подшипника | |
| до 80 мм | свыше 80 до 500 мм | ||
| Вал | 6 и 5 | 1,25 0,63 0,32 0,16 | 2,5 1,25 0,63 0,32 |
| Отверстия и корпус | 6, 5, 4 | 1,25 0,63 0,32 | 2,5 1,25 0,63 |
| Опорные торцы валов и корпусов | 6, 5, 4 | 2,5 1,25 0,63 | 2,5 2,5 0,63 |
Кольца подшипника во время работы могут испытывать различные виды нагружений.
Бывают следующие виды нагружений: местное, циркуляционное и колебательное.
Местное нагружение – такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения кольца и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса (рис. 6.6, а). Кольца, которые подвергаются местному нагружению, должны устанавливаться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвергаемое местному нагружению, могло в процессе работы иногда поворачиваться, чтобы нагрузка не находилась постоянно в одном месте – это может привести к быстрому местному износу. При повороте колец в процессе эксплуатации износ подшипника будет происходить равномерно. В качестве примера такого нагружения можно привести нагрузку, действующую при зубчатом зацеплении в цилиндрических редукторах.
Циркуляционным нагружением колец называется такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения последовательно по всей длине дорожки качения, а, следовательно, и по всей посадочной поверхности вала или корпуса (рис. 6.6, б). В качестве примера может быть приведена нагрузка, действующая на барабан ленточного транспортера.При циркуляционном нагружении кольцо должно устанавливаться по посадке с натягом для того, чтобы оно не проворачивалось в процессе работы, и износ происходил равномерно.
Рисунок 6.6 – Виды нагружений: а – местное нагружение у наружного
кольца и циркуляционное у внутреннего; б – циркуляционное нагружение
у наружного кольца; в – колебательное нагружение у наружного кольца
и циркуляционное у внутреннего; Fr – радиальная нагрузка,
F – вращающаяся радиальная нагрузка
Колебательным нагружением кольца называется такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременно воздействию радиальной нагрузки, постоянной по направлению, и вращающейся, меньшей или равной по значению. Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно неподвижной силы, причем она периодически воспринимается и передается соответствующему участку посадочной поверхности (рис. 6.6, в). Равнодействующая или колебательная нагрузка меняется от суммы до разности неподвижной и вращающейся нагрузок. В тех случаях, когда вращающаяся нагрузка окажется больше, чем постоянная, то кольцо испытывает или местное нагружение, или циркуляционное. При колебательном нагружении кольцо должно устанавливаться по переходной посадке с целью возможного проворота кольца в процессе работы для обеспечения равномерного износа. В качестве примера может быть приведена нагрузка, действующая на узлы на опорных подшипниках со сферическими роликами.
Рекомендации по использованию посадок подшипников качения в конкретных видах машин приведены в приложении к ГОСТ 3325 и справочниках.
Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от конструкции подшипника, условий его эксплуатации, величины и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец.
Различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.
При местном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку (Рп), постоянную по направлению лишь ограниченным участком окружности дорожки качения, и передает её соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса (рис. 5.3, а - наружное кольцо, б - внутреннее кольцо).
Если кольцо воспринимает равнодействующую (Рр) двух радиальных нагрузок (Рп - постоянной по направлению и Рв - вращающейся и меньшей по величине) ограниченным участком дорожки и передает её соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса, то такой характер нагружения кольца называется колебательным. Равнодействующая Рр сил Рп и Рв не совершает полного оборота, а колеблется между точками А и В (рис. 5.3, в).
Рисунок 5.2 - Схема расположения полей допусков колец подшипников качения, валов и отверстий в корпусах (для подшипника 205):
- поля допусков наружных колец подшипников;
- поля допусков внутренних колец подшипников;
- поля допусков валов и отверстий
Рисунок 5.3 - Схема нагружения колец подшипников качения: а) местное; б) циркуляционное; в) колебательное
В том случае, если постоянно направленная нагрузка (Рп) меньше, чем вращающаяся (Рв), то вращающееся кольцо подшипника имеет местное нагружение, а неподвижное кольцо - циркуляционное.
Циркуляционно-нагруженное (вращающееся) кольцо подшипника качения воспринимает нагрузку поочередно всеми участками дорожки качения и изнашивается равномерно, поэтому оно соединяется с валом или корпусом с натягом. Натяг исключает возможность обкатки и проскальзывания кольца по посадочной поверхности вала или корпуса в процессе работы под нагрузкой. Наличие зазора между циркуляционно-нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо.
Посадка циркуляционно-нагруженного кольца в корпус и на вал определяется по величине интенсивности нагрузки РR на посадочной поверхности, которая подсчитывается по формуле
гдеR - расчетная радиальная нагрузка на подшипник (реакция опоры);
b - рабочая ширина посадочного места, (b = В – 2r);
B - ширина подшипника;
r - радиус закругления или ширина фаски кольца подшипника);
Кп - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150 %, умеренных толчках и вибрацииКп = 1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации Кп =1,8);
F - коэффициент (прил. В, табл. В1), учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале F =1);
FA - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки R между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки А на опору (рис. 5.4 ). Значение FA зависит от выражения (A/R) ctgb и приведено в приложении В, табл В.2.
Допускаемые значения PR для различных посадок приведены в приложении В3.
Местно-нагруженное (неподвижное) кольцо подшипника качения монтируется с зазором или незначительным натягом. При такой посадке устраняется заклинивание тел качения вследствие температурных деформаций, а кольцо, смонтированное с зазором, под действием сил трения, толчков и вибраций постепенно поворачивается по посадочной поверхности, благодаря чему износ дорожки качения происходит равномерно по всей окружности кольца.
Посадка местно-нагруженного кольца выбирается по таблицам в зависимости от условий работы подшипника и его габаритных размеров (прил. В7).
Пример. В фиксированной опоре входного вала конической зубчатой передачи (рис. 5.4) установлен парный комплект однорядных конических роликоподшипников 7207 с углом контакта b=12°, класс точности 0. В плавающей опоре установлен роликовый радиальный подшипник 2308, класс точности 0. Радиальные реакции в опорахR1 = R2 = 4,0 кН; нагрузка с сильными ударами и вибрацией, перегрузка до 300 %; осевая сила А = 2,0 кН; вращается вал. Требуется выбрать посадки колец подшипников, построить схему полей допусков .для колец роликового радиального подшипника 2308.
Решение.1. По таблицам справочника[5] определим основные размеры подшипников 7207 и 2308:
а) для подшипника 7207:
D = 72 мм; d = 35 мм; В = 17 мм; r = 2 мм; b = 12°;
б) для подшипника 2308:
D = 90 мм; d = 40 мм; B = 23 мм; r = 2,5 мм.
2. Определим виды нагружения колец подшипника: т.к. вращается вал, внутреннее кольцо имеет циркуляционное нагружение, а наружное - местное.
3. Определим интенсивность нагружения внутреннего кольца. Значение коэффициентаКп=1,8; т.к. подшипник работает в условиях сильных ударов и вибрации, перегрузка до 300 %. Коэффициент F=1, т.к. вал сплошной. Значение коэффициента FA=1 для подшипника плавающей опоры. Для подшипников фиксированной опоры коэффициентFAопределим по приложению В, табл. В2) в зависимости от величины выражения
Найденному значению соответствует значение FA=2. Интенсивность нагрузки:
а) в фиксированной опоре ;
б) в плавающей опоре .
Рисунок 5.4 - Конструкция подшипникового узла при наличии радиальной и осевой сил
4. Выбираем посадки циркуляционно-нагруженных колец подшипников по приложению В3. Подученным значениямPR соответствуют посадкиk6 .
5. Выбираем посадки местно-нагруженных (наружных) колец подшипников по приложению В7:
а) для подшипника 2308 - посадка Н7;
6) для подшипников 7207 - посадка Js7
6. Построим схему полей допусков для колец подшипника 2308 (рис.5.5). Определим допуски и предельные отклонения колец [7] (прил. Л) для внутреннего кольца d = 40 мм - верхнее отклонение 0, нижнее отклонение - 12 мкм, допуск -12мкм; для наружного кольца D =90 мм - верхнее отклонение 0, нижнее отклонение - 15 мкм, допуск - 15мкм.
По таблицам ГОСТ 25346-82 (прил.Е, Ж, И) определим предельные отклонения и допуски диаметров вала и корпуса:
вал d = 40 k6: es = + 18 мкм, еi = + 2 мкм, IT = 16 мкм;
корпус D = 90Н7: EI = 0, ES = + 35 мкм, IT = 35 мкм.
Рисунок 5.5 - Схема полей допусков посадки подшипника 2308
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.007)
Выбор правильной посадки, обеспечение требуемой чистоты и значения допусков размеров поверхностей под подшипники является ключевым фактором, обеспечивающим долговечность, надежность механизмов.
Правильная посадка – важнейшее условие работоспособности подшипников.
Исходя из особенностей работы подшипника, кольцо, которое вращается должно закрепляться на опорной поверхности неподвижно, с натягом, а неподвижное кольцо садиться в отверстие с минимальным зазором, относительно свободно.
Установка с натягом вращающегося кольца не дает ему проворачиваться, что могло бы привести к износу опорной поверхности, контактной коррозии, разбалансировке подшипников, развальцовке опоры, чрезмерному нагреву. Так, в основном, выполняется посадка подшипника на вал, который работает под нагрузкой.
Для неподвижного кольца небольшой зазор даже полезен, а возможность проворота не чаще одного раза за сутки делает износ опорной поверхности более равномерным, минимизирует его.
Основные термины
Рассмотрим подробнее основные термины и понятия, определяющие посадки подшипников. Современное машиностроение основано на принципе взаимозаменяемости. Любая деталь, изготовленная по одному чертежу должна устанавливаться в механизм, выполнять свои функции, быть взаимозаменяемой.
Для этого чертеж определяет не только размеры, но и максимальные, минимальные отклонения от них, то есть допуски. Значения допусков стандартизованы единой системой для допусков, посадок ЕСДП, разбиты по степеням точности (квалитетам), приводятся в таблицах.
Согласно ГОСТ 25346-89 определены 20 квалитетов точности, но в машиностроении обычно используются с 6 по16. Причем, чем ниже номер квалитета, тем выше точность. Для посадок шарико и роликоподшипников актуальны 6,7, реже 8 квалитеты.
В пределах одного квалитета размер допуска одинаков. Но верхнее и нижнее отклонение размера от номинала расположены по-разному и их сочетания на валах и отверстиях образуют различные посадки.
Существуют посадки обеспечивающие гарантию зазора, натяга и переходные, реализующие как минимальный зазор, так и минимальный натяг. Посадки обозначают латинскими строчными буквами для валов, большими для отверстий и цифрой, указывающей на квалитет, то есть степень точности. Обозначения посадок:
- с зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
- переходных js, k, m, n;
- с натягом p, r, s, t, u, x, z.
По системе отверстия для всех квалитетов оно имеет допуск H, а характер посадки определяется допуском вала. Такое решение позволяет уменьшить количество необходимых контрольных калибров, инструмента режущего и является приоритетным. Но в отдельных случая используется система вала, в которой валы имеют допуск h, а посадка достигается обработкой отверстия. И именно таким случаем является вращение наружного кольца шарикоподшипника. Примером подобной конструкции могут служить ролики или барабаны натяжные конвейеров ленточных.
Выбор посадки подшипников качения
Среди основных параметров определяющих посадки подшипников:
- характер, направление, величина нагрузки, воздействующей на подшипник;
- точность подшипника;
- скорость вращения;
- вращение или неподвижность соответствующего кольца.
Ключевое условие, определяющее посадку – неподвижность либо вращение кольца. Для неподвижного кольца подбирается посадка с малым зазором и постепенное медленное проворачивание считается положительным фактором, уменьшающим общий износ, препятствующим местному износу. Вращающееся кольцо обязательно сажают с надежным натягом, исключающим проворот по отношению к посадочной поверхности.
Следующим важным фактором, которому должна соответствовать посадка под подшипник на валу или в отверстии, является вид нагружения. Различают три ключевых типа нагружения:
- циркуляционное при вращении кольца относительно постоянно действующей в одном направлении радиальной нагрузки;
- местное для неподвижного кольца относительно радиального нагружения;
- колебательное при радиальной нагрузке колеблющейся относительно положения кольца.
Согласно ГОСТ 520 степени точности подшипников в порядке их увеличения соответствуют пяти классам 0,6,5,4,2. Для машиностроения при нагрузках невысокой и средней величины, например для редукторов, обычным является класс 0, который не указывается в обозначении подшипников. При более высоких требованиях к точности используется шестой класс. На повышенных скоростях 5,4 и только в исключительных случаях второй. Пример обозначения подшипника шестого класса 6-205.
В процессе реального проектирования машин посадка подшипника на вал и в корпус выбирается в соответствие с условиями работы по специальным таблицам. Они приведены в томе втором Справочника конструктора-машиностроителя Василия Ивановича Анурьева.
Для местного типа нагрузки таблица предлагает следующие посадки.
При условиях циркуляционного нагружения, когда радиальное усилие воздействует на всю дорожку качения, учитывают интенсивность нагружения:
Pr=(k1xk2xk3xFr)/B, где:
k1 – коэффициент перегрузки динамической;
k2 – коэффициент ослабления для полого вала или корпуса тонкостенного;
k3 – коэффициент, определяемый воздействием осевых усилий;
Fr – усилие радиальное.
Значение коэффициента k1 при перегрузках менее, чем в полтора раза, небольшой вибрации и толчках принимают равным 1, а при возможной перегрузке от полутора до трех раз, сильных вибрациях, ударах k1=1,8.
Значения k2 и k3 подбираются по таблице. Причем для k3 учитывают соотношение осевой нагрузки к радиальной, выраженное параметром Fc/Fr x ctgβ.
Соответствующие коэффициентам и параметру интенсивности нагружения посадки подшипников приведены в таблице.
Обработка посадочных мест и обозначение посадок под подшипники на чертежах.
Посадочное место под подшипник на валу и в корпусе должно иметь заходные фаски. Шероховатость посадочного места составляет:
- для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
- для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5 Ra=0,63 а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25;
- для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
- для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5,4 Ra=0,63, а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25.
На чертеже также указывают отклонение формы места посадки подшипников, торцовое биение заплечиков для их упора.
Пример чертежа, в котором указана посадка подшипника на валу Ф 50 к6 и отклонения формы.
Значения отклонений формы принимаются по таблице в зависимости от диаметра, который имеет посадка подшипника на валу либо в корпусе, точности подшипника.
На чертежах указывают диаметр вала и корпуса под посадку, например, Ф20к6, Ф52Н7. На сборочных чертежах можно просто указывать размер с допуском в буквенном обозначении, но на чертежах деталей желательно кроме буквенного обозначения допуска приводить и его численное выражение для удобства рабочих. Размеры на чертежах указываются в миллиметрах, а величина допуска в микрометрах.
Внимание покупателей подшипников
Посадку с натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение . Наличие зазора между циркуляционно-нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо. [31]
Посадку с натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение . Наличие зазора между циркуляционно-нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо. При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки рп на посадочную поверхность. [33]
Посадку с натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение . Наличие зазора между циркуляционно-нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо. При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки рн на посадочную поверхность. [34]
Рь и испытывает местное пагружение, а наружное неподвижно и испытывает циркуляционное нагружение . [35]
Допустимые зазоры и натяги для сопряжений колец, испытывающих местное или циркуляционное нагружение , зависят от нагрузки на подшипник и частоты вращения. [36]
В случае применения упорных сферических роликоподшипников с комбиниро ванными нагрузками при циркуляционном нагружении тугого кольца посадочные места валов рекомендуется обрабатывать с полем допуска &6 или тб. [37]
Подбираем поле допуска для соединения корпуса с наружным кольцом подшипника, испытывающим циркуляционное нагружение . [38]
Монтаж подшипника с натягом производится преимущественно по тому кольцу, которое испытывает циркуляционное нагружение . [40]
Вместе с тем внутреннее кольцо этого подшипника вращается относительно Рг и испытывает циркуляционное нагружение , так как через зону действия РГ последовательно проходят все точки его дорожки качения. [41]
Монтаж подшипника с натягом производят преимущественно по тому кольцу, которое испытывает циркуляционное нагружение . Наличие зазора между циркуляционно нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо. При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки на валы и в корпуса выбирают по величине PR - интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности. [42]
Монтаж подшипника с натягом производится преимущественно по тому кольцу, которое испытывает циркуляционное нагружение . Натяг исключает возможность обкатки и проскальзывания кольца по посадочной поверхности вала или отверстия корпуса в процессе работы под нагрузкой. Наличие зазора между циркуля-ционно-нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцовыванию и истиранию металла сопряженной детали, что недопустимо. [43]
Чем вызвано обязательное образование посадок с натягом для присоединительных поверхностей колец, испытывающих циркуляционное нагружение . [44]
Расчетная оценка ресурса прямобочных и эвольвентных шлицевых соединений при основном для этих соединений циркуляционном нагружении возможна на основе результатов эксплуатационных или экспериментальных данных для аналогов проектируемых соединений. [45]
Читайте также: