6. Выбор посадок для подшипников качения и их обозначение на чертежах.
Подшипники качения являются широко распространенными стандарт-ными узлами, изготавливаемыми на специализированных подшипниковых заводах. Они применяются практически во всех машинах и механизмах в качестве опор валов и осей. Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью (по присоединительным размерам), то есть по наруж-ному D и внутреннему d диаметрам колец. В свою очередь подшипники качения обладают неполной внутренней взаимозаменяемостью. Обусловлено это малыми допусками и зазоров и допусками на размеры тел качения (шариков или роликов). В связи с этим детали подшипников качения изготавливают с расширенными допусками, а затем применяют селективную сборку. Полная взаимозаменяемость по присоединительным размерам позволяет производить быструю замену, вышедших из строя подшипников с сохранением требуемого качества узлов.
При прочих равных условиях качество подшипников качения определяется следующими факторами:
точностью присоединительных размеров d, D и шириной кольца В, а для роликовых радиально-упорных подшипников – точностью монтажной высоты Т (рис. 5.1);
Рис. 5.1. Схемы подшипников качения: радиального (а) и конического радиально – упорного (б)
точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипников и их шероховатостью;
точностью формы, размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей;
точностью вращения, которая характеризуется осевым и радиальным биением беговых дорожек колец подшипника, а также торцовым биением колец подшипника.
В зависимости от указанных факторов, определяющих точность подшипников по стандарту СТ СЭВ 774 – 77установлено пять классов точности подшипников качения, обозначаемых цифрами (в порядке увеличения точности): 0; 6; 5; 4; 2. Различия в требованиях к точности для каждого класса очень существенны. Например, для радиальных и радиально – упорных подшипников качения d = 80 ….. 120 мм допустимое радиальное биение дорожки качения внутреннего кольца и биение торца подшипника 2 – го класса составляет 2,5 мкм, а у подшипников 0 – го класса указанные биения составляют 25 мкм, то есть различаются в 10 раз.
5.1.2. Допуски и посадки подшипников качения
С целью сокращения номенклатуры выпускаемых подшипников качения их изготавливают с отклонениями наружного и внутреннего диаметров колец, не зависящими от посадок, по которым они будут монтироваться в машине или механизме. Для всех, без исключения, классов подшипников наружный диаметр наружного кольца (посадочный размер в корпус) изготавливается как основной вал. Следовательно, верхнее отклонение у него равно нулю, а нижнее имеет знак “минус” (рис. 5.2, а).
Рис. 5.2. Схемы полей допусков наружного (а) и внутреннего (б) колец подшипника качения
Внутреннее кольцо подшипника качения изготавливается с полем допуска основного отверстия (штриховой прямоугольник на рис. 5.2, б), но для получения большего числа посадок кольца с небольшим натягом из числа переходных посадок, поле допуска внутреннего кольца переворачи-вается (сплошной прямоугольник на рис. 5.2, б). Следовательно, для внут-реннего кольца подшипника посадки с небольшим гарантированным натягом можно получить, используя основные отклонения, применяемые для переходных посадок: k, m, n. Посадки с большими натягами для подшип-ников качения не применяются, так как тонкостенные кольца подшипника будут деформироваться и возникнут сложности в обеспечении необходимого рабочего зазора между телами качения и беговыми дорожками колец.
В целях обеспечения высокого качества подшипниковых узлов непостоянство диаметров колец (овальность) и средняя конусообразность колец шариковых и роликовых радиально – упорных подшипников 5 – 2-го классов точности допускается не более 50% допуска на диаметры колец (Dm и dm). В свободном состоянии подшипника овальность и конусообразность могут быть больше 50% от допуска, но при монтаже подшипника его кольца выправляются. Вследствие овальности, конусообразности и других погрешностей при измерениях диаметры колец в разных сечениях могут быть неодинаковыми, что, безусловно, оказывает влияние на характер соединения кольца с соответствующей сопрягаемой деталью(посадка в корпус или на вал).
В связи с изложенным, стандартом устанавливаются предельные отклонения предельные отклонения номинальных значений D, d и среднего значения диаметров Dm, dm . Величины Dm и dm определяют как среднее арифметическое наибольшего и наименьшего значений диаметра, измеренных в двух крайних сечениях кольца. Для посадок колец подшипников качения применяют поля допусков, показанные на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Схема применяемых полей допусков для посадок колец под-шипников качения
Из рис. 5.3 видно, что для наружного и внутреннего колец подшипников качения поля допусков выполняются по различным квалитетам. Существует общая закономерность – размеры посадочных мест для внутреннего кольца подшипника (валы) выполняются на один квалитет точнее, чем размеры посадочных мест для наружного кольца. Эта закономерность распространяется на все классы точности подшипников.
Высокие требования предъявляются к шероховатости посадочных и торцовых поверхностей колец подшипников качения. Повышенные требования к шероховатости поверхностей предъявляются и для валов и посадочных мест корпусов. Например, у колец подшипников качения 4 и 2 – го классов точности диаметром до 250 мм шероховатость указанных выше поверхностей должна быть в пределах Rа = 0,63 … 0,32 мкм. Особые требования предъявляются к шероховатости поверхностей тел качения и беговых дорожек колец подшипников: например, уменьшение шероховатости этих поверхностей от Rа = 0,32....0,16 мкм до Rа = 0,16 … 0,06 мкм повышает ресурс подшипника более чем в два раза, а дальнейшее уменьшение шероховатости поверхностей тел качения и беговых дорожек колец подшипника до Rа = 0,08 .. 0,04 мкм увеличивает ресурс подшипника еще на 40 %.
Примеры указания требований к точности деталей подшипникового узла приведены на рис.5.4. Для соединения колец подшипников с валами и корпусами применяют специальные, так называемые, подшипниковые посадки. Отличие подшипниковых посадок от посадок по ГОСТ 25346 – 89 состоит в том, зазоры и натяги в этих посадках имеют другие величины. Это обусловлено тем, что предельные отклонения колец подшипников качения по СТ СЭВ 774 – 77 отличаются от предельных отклонений устанавливаемых ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 – 88). Если для соединения колец подшипника с валом и корпусом принять предельные отклонения размеров колец по ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 – 88), то характер соединения будет совершенно другой.
По СТ СЭВ 774 – 77 посадка подшипника качения указывалась одним полем допуска. Например, 40k6, 90Н7, то есть указывалось поле допуска сопрягаемой с кольцом подшипника детали, а поле допуска кольца подшипника не указывалось. По ГОСТ 3325 – 85 в подшипниковых посадках наружное и внутреннее кольцо обозначаются буквой l и L, после которых указывается класс точности подшипника. Например, l0,L0. Цифра 0 означает класс точности подшипника качения. Следовательно, посадки колец подшипника будут выглядеть следующим образом: 40k6/L0, 90Н7/l0.
Рис. 5.4. Обозначение посадок подшипников качения на сборочных чертежах (а) и полей допусков на чертежах деталей: зубчатое колесо (б); крышка подшипника (в); отверстие в корпусе (г); вал пустотелый (д); распорная втулка (е)