2. Расчет и выбор посадки с натягом.

Данные:

номинальный диаметр D = 40 мм;

диаметр осевого отверстия в вале d1 = 20 мм;

диаметр втулки d2 = 120 мм;

длина соединения L = 60 мм;

вращающий момент Мвр = 1200 Н*м;

осевое усилие Рос = 0,1 кН = 100 Н;

материал вала – ст30;

материал втулки – ст30;

Расчет:

1. Вычислим эксплуатационное давление:

где f = 0,2 - коэффициент трения сцепления.

2. Определим характер деформирования, вызываемого давлением:

– предел прочности отверстия.

– предел прочности вала.

Деформация охватываемой и охватывающей деталей находится в упругой зоне при и

3. Вычислим наибольшее допускаемое удельное давление:

4. Определим предельные значения натягов:

где С_А и С_В – геометрические коэффициенты, определяемые как:

где μ_А и μ_В – коэффициенты Пуассона (μ_А = μ_В = 0,27), Е_А и Е_В – модули упругости (Е_А = Е_В = 2,1 ∙ 10¹¹).

5. Рассчитаем предельные значения натягов с учетом компенсаций.

А) Задавшись Rz_A = 20,8 мкм и Rz_B = 20,4 мкм, определяем:

где К_А = К_В = 0,5.

Б)

где t_Р и t_Н – рабочая и нормальная температура,

t_Р =40 °С, t_Н = 20 °С,

α_А, α_В – коэффициенты линейного расширения отверстия и вала,

α_А = 11,5∙10^-6 1/°С, α_В = 11,5∙10^-6 1/°С,

В) Вследствие отсутствия разницы коэффициентов линейного расширения материалов вала и отверстия случайная суммарная погрешность:

где

Величиной пластической деформации N_P пренебрегаем, так как разборка соединения не предполагается. Скорость вращения сопряженных деталей низка, поэтому N_C =0.

Тогда

В зависимости от N_min и N_max по ГОСТ 25347-82 выбираем посадку .

Выбранная посадка обеспечивает достаточные запасы прочности соединения и соединяемых деталей. Запас прочности соединения при эксплуатации составляет Δзэ = 5,8 мкм, а запас прочности соединяемых деталей, гарантирующий их не разрушение при сборке соединения Δзс = 60,2 мкм.

3. Расчет и выбор посадки для подшипника качения.

Данные:

основное условное обозначение подшипника - 1610;

класс точности подшипника - 6;

вращается ли внутреннее колесо - да;

вращается ли наружное колесо - нет;

диаметр осевого отверстия в вале, если он полый d_отв = 10 мм;

наружный диаметр корпуса D_корп = 300 мм;

значения нагрузок

радиальной R = 24 кН = 24000 Н,

осевой А = 2кН = 2000 Н;

характер нагрузки: 3 – Нагрузка с умеренными толчками, вибрациями и кратковременными перегрузками до 150% от номинальной нагрузки;

направление действия нагрузок постоянно;

Расчет:

Используя справочник находим для подшипника 1610 (шарикоподшипник радиальный двухрядный сферический средней широкой серии) номинальные значения присоединительных размеров:

D = 110 мм, d = 50 мм, B = 40 мм, r = 3,0 мм, α = 16 °.

Так как на подшипник действует единственная нагрузка, постоянная по направлению, то его вращающееся внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, а не вращающееся наружное кольцо – местное нагружение.

Поскольку наружное кольцо испытывает местное нагружение, то для выбора его посадки на вал воспользуемся рекомендациями таблицы:

Номинальный посадочный диаметр, мм		Основные отклонения
свыше	До	Вала (оси)	Отверстия в корпусе
			неразъемном	Разъемном
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией с перегрузкой до 150%
-	80	h	H	H
80	260	g, f	G
260	500	f
500	1600		F
Нагрузка с ударами и вибрацией и перегрузкой до 300%
-	80	h	JS	JS
80	260		H
260	500	g
500	1600

И найдем, что рекомендуемое основное отклонение сопрягаемого с этим кольцом отверстия в корпусе отклонение Н и рекомендуемые квалитет 7 (т.к. класс точности подшипника 6). Таким образом, получаем посадку , где l6 – поле допуска наружного кольца подшипника.

Так как внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение, то для выбора его посадки в корпус предварительно вычислим интенсивность радиальной нагрузки на посадочную поверхность:

где b = B – 2r = 40 – 2·3=40 – 6 = 34 мм – рабочая ширина посадочного места;

R – радиальная нагрузка на подшипник;

k_n = 1,0 – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки;

F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале или массивном корпусе F = 1). Т.к. D/D_отв = 110/300 = 0,37 и D/d = 110/50 = 2,2, то F = 1 по таблице:

D/Dотв или dотв/d		Значения F
		При посадке на вал			При посадке в корпус для любых подшипников
свыше	до	Для подшипников с D/d<1,5	Для подшипников с D/d=(1,5…2)	Для подшипников с D/d>2
0 0,4 0,7 0,8	0,4 0,7 0,8 -	1,0 1,2 1,5 2,0	1,0 1,4 1,7 2,3	1,0 1,6 2,0 3,0		1,0 1,1 1,4 1,8

F_A – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки R между рядами тел качения в двухрядных подшипниках или между сдвоенными однорядными подшипниками при действии на них дополнительной осевой нагрузки А (для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом F_A = 1 для любого подшипника при отсутствии осевой нагрузки). Т.к. , то F_A = 1,2 по таблице:

		FA
свыше	До
0 0,2 0,4 0,6 1,0	0,2 0,4 0,6 1,0 -	1 1,2 1,4 1,6 2

Согласно рекомендациям таблицы:

Номинальный диаметр, мм		Допускаемые значения PR, Н/мм
Для посадки внутреннего кольца подшипника		Основные отклонения вала
свыше	до	js	k	m	n
18 80 180	80 180 360	до 300 до 600 до 700	300-1400 600-1200 700-3000	1400-1600 2000-2500 3000-3500	1600-3000 2500-4000 3500-6000
Для посадки наружного кольца подшипника в корпус		Основные отклонения отверстия корпуса
свыше	до	K	M	N	P
50 180 360	180 360 630	до 800 до 1000 до 1200	800-1000 1000-1500 1200-2000	1000-1300 1500-2000 2000-2600	1300-2500 2000-3300 2600-4000

находим, что основное отклонение сопрягаемого с внутренним кольцом вала k, а квалитет 6 (т.к. класс точности 6). Таким образом, получаем посадку , где L6 – поле допуска внутреннего кольца подшипника.

Далее находим предельные отклонения для и , используя справочник [1], а также предельные отклонения для и , используя справочник [2] или справочник [3].

Используя найденные предельные отклонения, строим схемы расположения полей допусков:

П риводим сборочный эскиз подшипникового узла и деталировочные эскизы. При этом сам подшипник качения допускается изображать упрощенно, в соответствии с ГОСТ2.420-69 (без указания его типа и конструктивных особенностей). Требования к отклонениям формы, расположения и шероховатости поверхности, сопрягаемых с кольцами подшипника, назначаем согласно рекомендациям справочника [3].