Вибір правильної посадки, забезпечення необхідної чистоти і значення допусків розмірів поверхонь під підшипники є ключовим фактором, що забезпечує довговічність, надійність механізмів.
Правильна посадка - найважливіша умова працездатності підшипників.
Виходячи з особливостей роботи підшипника, кільце, яке обертається має закріплюватися на опорній поверхні нерухомо, з натягом, а нерухоме кільце сідати в отвір з мінімальним зазором, відносно вільно.
Установка з натягом обертового кільця не дає йому провертатися, що могло б призвести до зносу опорної поверхні, контактної корозії, розбалансування підшипників, розвальцьовуванні опори, надмірного тепла. Так, в основному, виконується посадка підшипника на вал, який працює під навантаженням.
Для нерухомого кільця невеликий зазор навіть корисний, а можливість проворота не частіше одного разу за добу робить знос опорної поверхні більш рівномірним, мінімізує його.
Основні терміни
Для цього креслення визначає не тільки розміри, але і максимальні, мінімальні відхилення від них, тобто допуски. Значення допусків стандартизовані єдиною системою для допусків, посадок ЕСДП, розбиті за ступенями точності (квалітетам), наводяться в таблицях.
Їх також можна знайти в першому томі Довідника конструктора-машинобудівника Анурьева, і ГОСТах 25346-89, а також 25347-82 або 25348-82.
Довідник конструктора-машинобудівника в 3 томах (комплект)
Довідник конструктора-машинобудівника. Том 1В першому томі наведені загальнотехнічні відомості, довідкові дані за матеріалами, шорсткості поверхні, допуски і посадкам, граничних відхилень форми і розташування поверхонь, конструктивних елементів деталей, кріпильних виробів.
Згідно ГОСТ 25346-89 визначені 20 квалітетів точності, але в машинобудуванні зазвичай використовуються з 6 по16. Причому, чим нижче номер квалітету, тим вище точність. Для посадок кулько і роликопідшипників актуальні 6,7, рідше 8 квалітети.
В межах одного квалітету розмір допуску однаковий. Але верхнє і нижнє відхилення розміру від номіналу розташовані по-різному і їх поєднання на валах і отворах утворюють різні посадки.
Існують посадки забезпечують гарантію зазору, натягу і перехідні, що реалізують як мінімальний зазор, так і мінімальний натяг. Посадки позначають латинськими малими літерами для валів, великими для отворів і цифрою, що вказує на квалітет, тобто ступінь точності. Позначення посадок:
- з зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
- перехідних js, k, m, n;
- з натягом p, r, s, t, u, x, z.
За системою отвори для всіх квалитетов воно має допуск H, а характер посадки визначається допуском вала. Таке рішення дозволяє зменшити кількість необхідних контрольних калібрів, інструменту ріжучого і є пріоритетним. Але в окремих випадку використовується система вала, в якій вали мають допуск h, а посадка досягається обробкою отвори. І саме таким випадком є обертання зовнішнього кільця шарикопідшипника. Прикладом подібної конструкції можуть служити ролики або барабани натяжні конвеєрні стрічкових.
Вибір посадки підшипників кочення
Серед основних параметрів що визначають посадки підшипників:
- характер, напрямок, величина навантаження, що впливає на підшипник;
- точність підшипника;
- швидкість обертання;
- обертання або нерухомість відповідного кільця.
Ключова умова, що визначає посадку - нерухомість або обертання кільця. Для нерухомого кільця підбирається посадка з малим зазором і поступове повільне провертання вважається позитивним фактором, що зменшує загальний знос, що перешкоджає місцевому зносу. Кільце, що обертається обов'язково садять з надійним натягом, що виключає проворот по відношенню до посадкової поверхні.
Наступним важливим фактором, якому повинна відповідати посадка під підшипник на валу або в отворі, є вид навантаження. Розрізняють три ключових типу навантаження:
- циркуляційний при обертанні кільця щодо постійно діючої в одному напрямку радіальної навантаження;
- місцеве для нерухомого кільця щодо радіального навантаження;
- коливальний при радіальному навантаженні хитається щодо положення кільця.
Згідно ГОСТ 520 ступеня точності підшипників в порядку їх збільшення відповідають п'яти класів 0,6,5,4,2. Для машинобудування при навантаженнях невисокою і середньої величини, наприклад для редукторів, звичайним є клас 0, який не вказується в позначенні підшипників. При більш високих вимогах до точності використовується шостий клас. На підвищених швидкостях 5,4 і тільки у виняткових випадках другий. Приклад позначення підшипника шостого класу 6-205.
У процесі реального проектування машин посадка підшипника на вал і в корпус вибирається у відповідність з умовами роботи за спеціальними таблицями. Вони наведені в томі другому Довідника конструктора-машинобудівника Василя Івановича Анурьева.
Для місцевого типу навантаження таблиця пропонує наступні посадки.
За умов циркуляційного навантаження, коли радіальне зусилля впливає на всю доріжку кочення, враховують інтенсивність навантаження:
Pr = (k1xk2xk3xFr) / B. де:
k1 - коефіцієнт перевантаження динамічної;
k2 - коефіцієнт ослаблення для полого валу або корпусу тонкостенного;
k3 - коефіцієнт, який визначається впливом осьових зусиль;
Fr - зусилля радіальне.
Значення коефіцієнта k1 при перевантаженнях менш, ніж в півтора рази, невеликий вібрації і поштовхах приймають рівним 1, а при можливій перевантаження від півтора до трьох разів, сильних вібраціях, ударах k1 = 1,8.
Значення k2 і k3 підбираються по таблиці. Причому для k3 враховують співвідношення осьового навантаження до радіального, виражене параметром Fc / Fr x ctgβ.
Відповідні коефіцієнтами і параметру інтенсивності навантаження посадки підшипників наведені в таблиці.
Обробка посадочних місць і позначення посадок під підшипники на кресленнях.
Посадочне місце під підшипник на валу і в корпусі повинно мати заходная фаски. Шорсткість посадкового місця складає:
- для шийки вала діаметром до 80 мм під підшипник класу 0 Ra = 1,25, а при діаметрі 80 ... 500 мм Ra = 2,5;
- для шийки вала діаметром до 80 мм під підшипник класу 6,5 Ra = 0,63 а при діаметрі 80 ... 500 мм Ra = 1,25;
- для отвору в корпусі діаметром до 80 мм під підшипник класу 0 Ra = 1,25, а при діаметрі 80 ... 500 мм Ra = 2,5;
- для отвору в корпусі діаметром до 80 мм під підшипник класу 6,5,4 Ra = 0,63, а при діаметрі 80 ... 500 мм Ra = 1,25.
На кресленні також вказують відхилення форми місця посадки підшипників, торцеве биття заплічок для їх упору.
Приклад креслення, в якому вказана посадка підшипника на валу Ф 50 к6 і відхилення форми.
Значення відхилень форми приймаються за таблицею в залежності від діаметра, який має посадка підшипника на валу або в корпусі, точності підшипника.
На кресленнях вказують діаметр вала і корпуса під посадку, наприклад, Ф20к6, Ф52Н7. На складальних кресленнях можна просто вказувати розмір з допуском в буквеному позначенні, але на кресленнях деталей бажано крім літерного позначення допуску приводити і його чисельне вираження для зручності робітників. Розміри на кресленнях вказуються в міліметрах, а величина допуску в мікрометрів.