ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Нагружение колец подшипников

Нормирование точности соединений

С подшипниками качения

Цель работы – ознакомление с назначением, конструкцией и типами подшипников качения; изучение методики нормирования их точности – выбор посадок для наружных и внутренних колец подшипников в зависимости от вида нагружения подшипника и его режима работы.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.1. Ознакомиться с теоретическими сведениями по нормированию точности подшипников качения.

1.2. По выбранному подшипнику качения определить его тип и параметры.

1.3. Определить режим работы подшипника качения.

1.4. Выбрать посадки для наружного и внутреннего колец подшипника для 2-х случаев нагружения:

а) внутреннее кольцо – циркуляционное нагружение, наружное – местное нагружение;

б) внутреннее кольцо – местное нагружение, наружное – циркуляционное нагружение.

1.5. Построить схемы расположения полей допусков для внутреннего и наружного колец подшипника.

1.6. Сделать эскиз сборочного узла с условными обозначениями посадок, сделать эскизы вала и корпуса, проставить на них численные значения отклонений размера, отклонений формы и расположения поверхностей, а также параметров шероховатости посадочных поверхностей.

Теоретические сведения

2.1 Соединения с подшипниками качения

Подшипники качения, работающие при самых разнообразных нагрузках и частотах вращения, должны обеспечивать точность, бесшумность и равномерность перемещений подвижных частей машин и приборов, а также обладать высокой долговечностью. Работоспособность подшипников качения в большой степени зависит от точности их изготовления и характера соединения с сопрягаемыми деталями.

Подшипники качения имеют следующие основные преимущества по сравнению с подшипниками скольжения:

• обеспечивают более точное центрирование вала;

• имеют более низкий коэффициент трения;

• имеют небольшие осевые размеры.

К недостаткам подшипников качения можно отнести:

• повышенную чувствительность к неточностям монтажа и установки;

• жесткость работы, отсутствие демпфирования колебаний нагрузки;

• относительно большие радиальные размеры.

Телами качения являются шарики, ролики или иглы (в игольчатых подшипниках).

Основными присоединительными размерами, по которым осуществляется полная (внешняя) взаимозаменяемость, являются наружный диаметр D наружного кольца и внутренний диаметр d внутреннего кольца.

Внутренняя взаимозаменяемость в подшипниках между телами качения, кольцами и сепаратором является неполной и осуществляется селективной сборкой.

Основным параметром подшипника качения, определяющим его точность вращения, грузоподъемность, бесшумность работы, равномерность распределения нагрузки и другие эксплуатационные свойства, является радиальный зазор между телами качения и дорожками качения. Его величина зависит от точности размеров присоединительных поверхностей к корпусу и валу изделия, точности формы и расположения поверхностей колец (радиальное и торцевое биение, непараллельность торцов колец), шероховатости их поверхностей (особенно дорожек качения), точности формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатости их поверхностей; величины бокового биения по дорожкам качения внутреннего и наружного колец.

2.2 Основные типы подшипников. Краткая характеристика

Шариковый радиальный однорядный подшипник (рис. 5.1, I), предназначен, главным образом, для восприятия радиальных нагрузок, но он может воспринимать и значительные осевые нагрузки. Этот подшипник, как и другие радиальные шарикоподшипники, обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. Подшипник широко распространен в машиностроении благодаря тому, что он дешев, допускает некоторые перекосы вала и работает с малыми потерями на трение.

Рисунок 5.1 – Шариковые подшипники качения

Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник (рис. 5.1, II) предназначен для комбинированных (радиальных и односторонних осевых) нагрузок. Подшипник может воспринимать чисто осевую нагрузку. Применяется для жестких валов с большой частотой вращения.

Шариковый радиально-упорный однорядный подшипник (рис. 5.1, III) предназначен для восприятия совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок. Применяется главным образом при средних и высоких частотах вращения вала.

Шариковый радиально-упорный двухрядный подшипник (рис. 5.1, IV) предназначен для восприятия значительных радиальных нагрузок, а также осевых и комбинированных нагрузок при значительно высоких требованиях к жесткости опор вала.

Шариковый упорный одинарный (рис. 5.1, V) и двойной (рис. 5.1, VI) подшипники предназначены для восприятия только осевых нагрузок: однорядный – односторонних, а двойной – сложных. Упорные шарикоподшипники работают удовлетворительно только при низких и средних частотах вращения вала.

Роликоподшипники отличаются повышенной (в 1,7...3,0 раза) радиальной нагрузочной способностью, но тяжелее и дороже аналогичных шариковых. Роликоподшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами легко подвижен в осевом направлении и удобен при больших температурных деформациях валов. Подшипник легко разбирается в осевом направлении и допускает некоторое осевое взаимное смещение колец. Он предназначен для восприятия больших радиальных нагрузок. Различают 8 конструктивных разновидностей. Основные из них: подшипники без бортов на наружном кольце (рис. 5.2, I), подшипники без бортов на внутреннем кольце (рис. 5.2, II), подшипники с одним бортом на внутреннем кольце и с упорным кольцом (рис. 5.2, III).

Роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник (см. рис. 5.2, IV) предназначен для восприятия очень больших радиальных нагрузок. Может работать при значительных углах перекоса 2...3°. Подшипник можно отнести к наиболее совершенным, но он слишком сложный и дорогой.

Игольчатый роликоподшипник (см. рис. 5.2, V) применяется при весьма стесненных радиальных габаритах. Подшипник не имеет сепаратора и нормально работает при скоростях на валу до 5 м/с, а также при качательных движениях (поршневые пальцы, муфты карданного вала). Обладает высокой радиальной грузоподъемностью, но осевых нагрузок не воспринимает.

Роликовый радиально-упорный однорядный конический подшипник (см. рис. 5.2, VI) предназначен для восприятия значительных совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок при частотах вращения вала до 15 м/с. Подшипник широко распространен в машиностроении, так как он удобен при монтаже и демонтаже машин, а также регулировке зазоров.

Рисунок 5.2 – Роликовые подшипники качения

2.3 МАРКИРОВКА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Общее обозначение

Схема основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм (кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм):

1 - диаметр отверстия, два знака;

2 - серия диаметров, один знак;

3 - тип подшипника, один знак;

4 - конструктивное исполнение, два знака;

5 - размерная серия (серия ширин или высот), один знак;

6 - класс точности (является знаком условного обозначения).

Знаки условного обозначения:

Слева: категория подшипника;

момент трения;

группа радиального зазора по ГОСТ 21810;

класс точности.

Справа: материал деталей;

конструктивные изменения;

температура отпуска;

смазочный материал;

требования к уровню вибрации.

Диаметр отверстия

Внутренний диаметр подшипника указывают первые две цифры справа. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти две цифры следует умножить на 5, чтобы получить фактический внутренний диаметр в мм. Для подшипников с диаметром до 20 мм принято следующее обозначение внутреннего диаметра:

Размерные серии

Серия подшипника по наружному диаметру обозначается третьей цифрой справа.

Серия подшипника – один из установленных стандартами нормальных рядов подшипников, отличающихся по наружному диаметру (третья цифра справа) и ширине (седьмая цифра справа – при наличии), при одинаковых конструкциях и внутреннем диаметре.

Приняты следующие обозначения:

1 - особо легкая серия;

2 - легкая серия;

3 - средняя серия;

4 - тяжелая серия;

5 - легкая широкая серия;

6 - средняя широкая серия.

Тип подшипника

Тип подшипника обозначается четвертой цифрой справа. Приняты следующие обозначения типов:

0 - радиальный шариковый однорядный;

1 - радиальный шариковый сферический двухрядный;

2 - радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный;

3 - радиальный роликовый сферический игольчатый с длинными цилиндрическими роликами двухрядный;

4 - радиальный роликовый игольчатый однорядный;

5 - радиальный роликовый с витыми роликами 4-х рядный;

6 - радиально-упорный шариковый однорядный;

7 - радиально-упорный роликовый конический однорядный;

8 - упорный шариковый однорядный;

9 - упорный роликовый;

шс, ш - шарнирные.

Классы точности

В зависимости от точности указанных параметров ГОСТ 520-2002 для шариковых и роликовых подшипников устанавливает классы точности, которые, как правило, обозначаются арабскими цифрами в порядке повышения точности:

· 7, 8 - пониженный;

· 0 - нормальный (не указывается), если перед ним нет цифры;

· 6 - повышенный;

· 5 - высокий (сверхточный);

· 4 - особо высокий (прецизионный);

· 2 - сверхвысокий (сверхпрецизионный).

Классы точности определяют:

• допуски размеров, формы и взаимного положения элементов деталей подшипника качения (дорожек качения, тел качения и т.д.);

• допуски размеров и формы посадочных поверхностей наружного и внутреннего колец под­шипника качения;

• допустимые значения параметров, характеризующих точность вращения подшипников.

Класс точности выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. В машино- и приборостроении при средних и малых нагрузках и нормальной точности вращения применяют подшипники нормального класса точности. При тех же условиях, но при повышенных требованиях к точности вращения, используют подшипники класса точности 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяются при больших числах оборотов и в тех случаях, когда требуется высокая точность при вращении, например, для шпинделей шлифовальных и других прецизионных станков, высокооборотных двигателей и т. п. Подшипники класса точности 2 используют в прецизионных приборах.

2.4 Поля допусков

Устанавливаются следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры колец подшипника по классам точности:

для среднего внутреннего диаметра отверстия подшипников –

Ld_m, L0, L6, L5, L4, L2,

где Ld_m – общее обозначение поля допуска на средний диаметр отверстия d_m подшипника;

L0, L6, L5, L4, L2 – обозначение полей допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности подшипников;

0, 6, 5, 4, 2 – классы точности подшипников по ГОСТ 520-2002;

L – обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия подшипника;

для среднего наружного диаметра подшипников –

LD_m, l0, l6, l5, l4, l2,

где LD_m – общее обозначение поля допуска для среднего наружного диаметра D_m подшипника;

l0, l6, l5, l4, l2 – обозначение полей допусков для среднего наружного диаметра подшипников lD_m по классам точности;

l – обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра подшипника.

Рисунок 5.3 – Схема расположения полей допусков на d_m и D_m по классам точности

Предельные отклонения полей допусков диаметров подшипников приведены в таблицах 5.1-5.4.

Таблица 5.1 – Предельные отклонения диаметра отверстия подшипника.

Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные.

Классы точности 0, 6, 5

Таблица 5.2 – Предельные отклонения наружного диаметра подшипника.

Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные.

Классы точности 0, 6, 5

Таблица 5.3 – Предельные отклонения диаметра отверстия подшипника.

Подшипники роликовые конические. Классы точности 0, 6, 5

Таблица 5.4 – Предельные отклонения наружного диаметра подшипника.

Подшипники роликовые конические. Классы точности 0, 6, 5

2.5 Выбор посадок для колец подшипников

При выборе полей допусков на вал и отверстие под внутреннее и наружное кольца подшипника необходимо учитывать следующее:

• класс точности подшипника качения;

• вид нагружения колец подшипника;

• тип подшипника;

• режим работы подшипника;

• геометрические размеры подшипника.

Нагружение колец подшипников

Различают три случая нагружения колец подшипников:

- кольцо вращается относительно радиальной нагрузки, подвергаясь так называемому циркуляционному нагружению;

- кольцо неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению;

- кольцо нагружено равнодействующей радиальной нагрузкой, которая не совершает полного оборота, а колеблется на определенном участке кольца, подвергая его колебательному нагружению.

Циркуляционное нагружение кольца – такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожке качения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса.

Местное нагружение кольца – такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса.

Колебательным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению F_r и вращающейся F_c, меньшей или равной по величине F_r.

Типовые схемы механизмов и особенности работы подшипников в них:

1. Первая типовая схема (рис. 5.4). Внутренние кольца подшипников вращаются вместе с валом, наружные кольца, установленные в корпусе, неподвижны. Радиальная нагрузка Р постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса.

В этом случае внутреннее кольцо воспринимает радиальную нагрузку Р последовательно всей окружностью дорожки качения, такой вид нагружения кольца называется циркуляционным. Наружное кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузку лишь ограниченным участком окружности дорожки качения, такой характер нагружения кольца называется местным.

Дорожки качения внутренних колец подшипников изнашиваются равномерно, а наружных – только на ограниченном участке.

Рисунок 5.4 – Первая типовая схема

2. Вторая типовая схема (рис 5.5). Наружные кольца подшипников вращаются вместе с зубчатым колесом. Внутренние кольца подшипников, посаженные на ось, остаются неподвижными относительно корпуса. Радиальная нагрузка Р постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса.

В этом случае наружное кольцо воспринимает радиальную нагрузку Р последовательно всей окружностью дорожки качения, т.е. имеют циркуляционное нагружение. Внутреннее кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузку лишь ограниченным участком окружности дорожки качения, т.е. имеют местное нагружение.

Рисунок 5.5 – Вторая типовая схема

3. Третья типовая схема (рис. 5.6). Внутренние кольца подшипников вращаются вместе с валом, наружные кольца, установленные в корпусе, – неподвижны. На кольца действуют две радиальные нагрузки, одна постоянна по величине и по направлению Р, другая, центробежная Р_ц, вращающаяся вместе с валом.

Рисунок 5.6 – Третья типовая схема

Многолетней практикой установлено, что соединение с валом или корпусом колец, вращающихся относительно нагрузки, должно быть осуществлено обязательно с натягом, исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряженной детали и, как следствие, развальцовку посадочных поверхностей и контактную коррозию.

Посадки неподвижных относительно нагрузки колец назначают более свободными, допускающими наличие небольшого зазора, так как обкатывание кольцами сопряженных деталей в этом случае не происходит. Нерегулярное проворачивание вращающегося кольца полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения. Кроме того, такое сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазоров в подшипниках и при температурных деформациях валов.

Виды нагружения колец подшипников качения при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5 – Виды нагружения подшипников

Режимы работы подшипников

По интенсивности нагружения подшипниковых узлов, определяемой отклонением радиальной нагрузки и радиальной динамической грузоподъемности, режимы их работы подразделяют на легкий нормальный, тяжелый и режим «особые условия».

Основным критерием интенсивности нагружения является динамическая эквивалентная нагрузка P_r, выраженная в долях динамической грузоподъемности C_r или P_r/C_r.

Режимы работы подшипников и соответствующие отношения нагрузки к динамической грузоподъемности приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6 – Режим работы подшипников

Порядок выбора посадок

1. Установить по исходным данным тип, класс точности, характер нагружения колец подшипника.

2. Установить основные размеры и динамическую грузоподъемность подшипника и определить режим его работы по табл. 5.6.

3. Назначить посадку на вал внутреннего кольца по табл. 5.8 и посадку в корпус наружного кольца по табл. 5.9.

4. Определить числовые значения предельных отклонений присоединительных диаметров подшипника по табл. 5.1-5.4.

5. Определить числовые значения предельных отклонений посадочных мест вала и корпуса согласно выбранным посадкам по ГОСТ 25347-82.

6. Построить схемы расположения полей допусков и рассчитать характеристики посадок по наружному и внутреннему диаметрам подшипника.

7. Определить процент натягов или зазоров в соединениях.

Примечание: Если выбрана посадка с зазором (с натягом), то вероятность зазора (натяга) составляет 100%. Если же выбрана переходная посадка, то вероятность зазора или натяга должна быть рассчитана по следующей методике:

1) Определяется среднеквадратичное отклонение зазора (натяга)

,

где T_d и T_D – допуски размеров для вала и отверстия.

2) Вычисляется среднее значение зазора или натяга

или .

3) Рассчитывается безразмерное отношение

или .

Это значение является аргументом для функции, определяющей вероятность образования зазора или натяга в соединении.

4) По найденному значению из таблицы 5.7 определяется процентная вероятность получения зазора (натяга) в соединении.

Для использования выбранной посадки необходимо, чтобы вероятность зазора (натяга) превышала 95%. Если это условие не выполняется, то требуется выбрать другую посадку для соединения.

8. Вычертить эскизные изображения подшипникового узла и сопрягаемых с подшипником деталей. Указать посадки подшипника, допуски формы, допуски торцового биения, шероховатость и точность изготовления посадочных поверхностей.