1.5. Выбор посадок подшипников качения на валы и в

корпус

Посадку нужно выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность обкатки и проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности вала или отверстия в корпусе в процессе работы под нагрузкой; другое кольцо нужно монтировать с зазором.

Исходя из этого необходимо:

• при вращающемся вале иметь неподвижное соединение внутреннего кольца с валом; наружное кольцо соединять с корпусом с небольшим зазором;

• при неподвижном вале внутреннее кольцо должно иметь посадку на валу с небольшим зазором, а наружное кольцо – неподвижную в корпусе.

С зазором монтируют то кольцо, которое испытывает местное нагружение. При такой посадке устраняется заклинивание шариков, а кольцо, смонтированное с зазором, под воздействием толчков и вибраций постепенно поворачивается по посадочной поверхности, благодаря чему износ беговой дорожки качения происходит равномерно по всей окружности кольца. Рекомендации по выбору полей допусков валов и отверстий для местно нагруженных колец приведены в табл. 1.2.

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 корпус выбирают по величине интенсивности радиальной нагрузки P_r на посадочной поверхности, которые подсчитываются по средним значениям посадочных натягов и приведены в табл. 1.3.

Интенсивность радиальной нагрузки рассчитывается по формуле

(1.3)

где F_r – радиальная нагрузка на опору;

b – рабочая ширина посадочного места, см;

K₁– динамический коэффициент посадки (при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрациях К₁= 1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрациях К₁= 1,8);

Таблица 1.2

Рекомендуемые поля допусков валов и отверстий корпусов под подшипники качения с местно нагруженными кольцами

Типы подшипников	Номинальный диаметр, мм	Поля допусков
		валов (осей)			отверстий в корпусе
					неразъемные		разъемные
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150%
Все типы, кроме штампованных игольчатых	До 80		h5, h6, q5, g6, f6, js6	H6, H7		H6, Н7, Н8*
	Свыше 80 до 260			G6, G7
	Свыше 260 до 500		f6, js6
Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300%
Все типы, кроме штам-пованных игольчатых и роликовых коничес-ких двухрядных	До 80		h5, h6	Js6, Js7		Js6, Js7
	Свыше 80 до 260			H6, H7
	Свыше 260		g5, g6
Роликовые конические двухрядные	До 120		h5, h6	H6, H7		Js6, Js7
	Свыше 120		g5, g6
Нагрузка любая
Игольчатые штампованные	Все размеры	k5, k6** Js5, js6**			K6, K7*** Js6, Js7		Js6, Js7 (в стальной стакан)
*Поля допусков f6 и H8 применять при частоте вращения не более 60% от предельно допустимой. **Соединения подшипников с валами k5, k6, js5, js6 осуществляют с помощью селективной сборки. ***Для корпусов из цветного металла.

Таблица 1.3

Допустимые нагрузки на посадочные поверхности вала и корпуса

Диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника, мм		Допустимое значение Pr, кгс/см
		при посадке на вал
свыше	до	js5, js6	k5, k6	m5, m6	n5, n6
18 80 180 360	80 180 360 630	До 300 600 700 900	300-1400 600-2000 700-3000 900-3500	1400-1600 2000-2500 3000-3500 3500-4500	1600-3000 2500-4000 3500-6000 4500-8000
Диаметр D наружного кольца, мм		при посадке в корпус
свыше	до	K6, K7	M6, M7	N6, N7	P7
50 180 360 630	80 360 630 1600	До 800 1000 1200 1600	800-1000 1000-1500 1200-2000 1600-2500	1000-1300 1500-2000 2000-2600 2500-3500	1300-2500 2000-3300 2600-4000 3500-5500

К₂– коэффициент (табл. 1.4), учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале К₂= 1,0);

К₃– коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки F_r между рядом роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки F_a на опору.

,

где В – ширина подшипника;

r – радиус скругления кромок отверстия внутреннего кольца.

Таблица 1.4

Значения коэффициента К

dотв/d или D/Dкорп		Значения коэффициента К для
		Вала			Корпуса
свыше	до	D/d 1,5	D/d (1,5 2,0)	D/d (2 3)	Для всех подшипников
- 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 1,0 1,4 1,8
Примечание.; Dкорп – диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса; dотв – диаметр отверстия полого вала.

Значения коэффициента К зависят от соотношения величин F_a и F_r,

(1.4)

где β– угол контакта тел качения с дорожками качения наружного кольца.

Для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом К=1. Зависимость между величиной следующая:

	до 0,2	0,2-0,4	0,4-0,6	0,6-1,0	св. 1,0
	1,0	1,2	1,4	1,6	2

По рассчитанной P_r и размеру кольца в табл. 1.3. находят рекомендуемую посадку. Пример расположения полей допусков колец подшипников качения и соответствующих им полей допусков валов и отверстий корпусов приведены на рис. 1.4.

ПРИМЕР 1.6. Выбрать посадку циркуляционно нагруженного внутреннего кольца радиального однорядного подшипника №205 класса точности 6.

Диаметр отверстия внутреннего кольца d = 25 мм, диаметр наружной поверхности наружного кольца D = 52 мм, ширина подшипника B = 15 мм, радиус скругления r = 1,5 мм. Расчетная радиальная реакция опоры F_r = 3000 Н, нагрузка ударная, перегрузка составляет 200%, осевая нагрузка отсутствует.

Динамический коэффициент посадки К₁ – 1,8, т.к. перегрузка составляет 300%. Коэффициент К₂ = 1, согласно табл. 1.2. Коэффициент К₃ = 1, т.к. осевая нагрузка на опору F_a = 0. Интенсивность нагрузки определим по формуле 1.3. кН/м.

По табл. 1.3 заданным условиям соответствует поле допуска k6, образующее с кольцом посадку.

Когда динамический коэффициент К найти точно затруднительно, посадку можно определить по минимальному натягу между циркуляционно нагруженным кольцом и поверхностью сопрягаемой с ним детали. Приближенно минимальный натяг можно определить по формуле

Рис. 1.4. Схема расположения полей допусков на диаметры колец подшипников качения (КВ- внутреннего; hВ- наружнего), отверстий в корпусах и валов (отклонения в мкм).

(1.5)

где F_r – радиальная нагрузка;

N’ – коэффициент: для легкой серии подшипников N’ = 2,8;

для средней N’ = 2,3;

для тяжелой N’ = 2,0.

По найденной величине N_min выбирают ближайшую посадку. Во избежание разрыва колец подшипника наибольший натяг посадки не должен превышать величину допустимого натяга

(1.6)

где – допустимое напряжение на растяжение (для подшипниковой стали = 400 МН/м ≈ 40 кгс/мм).

При назначении больших натягов необходимо проверять, чтобы после сборки подшипникового узла радиальные зазоры не выходили за допустимые пределы.