26
Полученные значения шероховатости необходимо сравнить с предельными значениями для посадок с натягом [4]. Предельные условия выглядят так:
RaВ 0,8...1,6 мкм для вала; RaA 1,6...3,2 мкм для отверстия. При Rz=4 Ra значения шероховатости для обеих поверхностей удов-
летворяют указанным условиям и в корректировке не нуждаются. Окончательно принимаем RzА=4 мкм, RzВ=4 мкм.
Тогда
N=2 (0,6 4+ 0,6 4)=9,6 мкм,
NТ.MAX= 111+9,6=120,6 мкм; NТ.MIN= 45+9,6=54,6 мкм.
3. По полученным технологическим натягам выбираем стандартную посадку ЕСДП с натягом в системе отверстия по табл. П.12. Условия выбора посадки:
а) NЕСДП.MIN NТ.MIN |
– условие противодействия прокручиванию |
(главное, обязательное условие выбора посадки); |
|
б) NЕСДП.MAX NТ.MAX |
– условие от разрушения. |
|
Д |
В нашем примере поле допуска основного отверстия будет H7. Ука- |
|
занным условиям выбора посадки в табл. П.12 удовлетворяет посадка |
||||||||||||||||||
|
H7 |
0,035 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
||
85 |
|
|
|
(NЕСДП.MIN=56 мкм, NЕС П.MAX=113 мкм). |
|
|||||||||||||
t6 |
|
|
||||||||||||||||
|
0,113 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0,091 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если условия выбора не выполняются, необходимо скорректировать |
|||||||||||||||||
значения шероховатости, |
изменив квалитет либо степень относительной |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
геометрической точности о ра откиАв табл. П.16 по согласованию с пре- |
||||||||||||||||||
подавателем (повтор ть расчет, начиная с п. 2.3). |
|
|||||||||||||||||
|
4. Проверим выбраннуюбпосадку на прочность и оценим возникаю- |
|||||||||||||||||
щие напряжения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Для этого определим максимальное удельное давление выбранной |
|||||||||||||||||
посадки (усилие запрессовки): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
СP |
NЕСДП.MAX 1,2 Rz1 Rz2 10 6 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
MAX.П |
|
|
|
C1 |
|
|
C2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
E |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
113 1,2 4 4 10 6 |
|
3,57 107 Н/м 2 . |
|||||||||||
|
|
|
|
|
3,46 |
|
4,17 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
0,085 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
11 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
2 10 |
2 10 |
|
|
|
|
|
||||||
Напряжения, возникающие в соединении, будут равны:
|
2 PMAX.П |
|
|
|
|
7 |
|
|||
1 |
|
2 3,57 10 |
|
17 107 Н/м2 для вала; |
||||||
2 |
|
0,065 |
|
2 |
||||||
|
d1 |
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
d |
|
|
0,085 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
1 |
d d2 |
2 |
P |
13,8 107 Н/м2 для втулки. |
|
|
d d2 |
2 |
||||
|
2 |
1 |
MAX.П |
|
|||
Оценим прочность соединения по пределу текучести. Должны выполняться условия:
1< Т1; 2< Т2, где 1, 2 – напряжения вала и втулки при максимальном натяге выбран-
ной посадки; Т1, Т2 – пределы текучести материалов вала и втулки соответственно.
Если данные условия выполняются, посадка выбрана верно. Если нет, необходимо скорректировать значения шероховатости посадочных
поверхностей по согласованию с преподавателем. |
|
|
|
||
В рассматриваемом примере условия 1< Т1; 2< Т2 выполняются: |
|
||||
17 107<3 108; |
13,8 107<3 108. |
|
|
|
|
|
|
H7 |
0,035 |
|
|
Запишем вывод: по условию |
прочности посадка 85 |
|
|
|
|
t6 |
|
||||
|
|
0,113 |
|
||
|
|
|
0,091 |
|
|
выбрана верно.
Н; характер нагрузки наружного и внутреннего колец подшипника; режим работы подшипника.
5. Необходимо построить схему полей допусков выбранной посадки |
||||
|
|
|
|
И |
по примеру задачи № 1 в развернутом виде (см. рис. 6), а также графиче- |
||||
скую часть сборочного чертежа по примеру задачи № 2 (см. рис. 10). |
||||
|
|
|
Д |
|
Задача № 4. Расчет и вы ор посадок подшипника качения |
||||
|
|
А |
|
|
Исходные данные: d –д аметр сопряжения подшипника с валом, мм; |
||||
|
б |
|
|
|
D – диаметр сопряжен я подш пника с корпусом, мм; R – реакция опоры, |
||||
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Шариковые, роликовые и игольчатые подшипники принято называть общим названием «подшипники качения». Каждый такой подшипник состоит из наружного и внутреннего колец и расположенных между ними шариков, или роликов, или игл. В настоящее время подшипники качения являются основным видом опор в машинах. Долговечность подшипников качения определяется величиной и характером нагрузки, точностью изготовления, правильной посадкой на вал и в отверстие корпуса, качеством монтажа.
Точность подшипников качения определяется по ГОСТ 3478–79, в котором установлено пять классов точности: Р0, Р6, Р5, Р4 и Р2 (в порядке повышения точности). В каждом классе точности для подшипников регламентируются: отклонения посадочных размеров колец, постоянство ширины колец, предельное радиальное биение дорожки качения кольца, биение
28
базового торца подшипника. Наибольшее распространение в машиностроении имеет нулевой класс точности Р0.
Подшипник качения – это стандартный узел, поэтому присоединительные поверхности наружного и внутреннего колец являются основными и определяют систему посадок. Из этого следует, что посадка внутреннего кольца подшипника назначается в системе отверстия, а посадка наружного кольца подшипника – в системе вала.
При этом поле допуска на отверстие внутреннего кольца подшипника, в отличие от обычных (не подшипниковых) посадок в системе отверстия, ограничивается нулевой линией и одним отрицательным отклонением. Такое правило установлено в машиностроении с целью получения точных переходных посадок при сопряжении внутренних колец подшипника со стандартными валами, имеющими одно отрицательное отклонение.
Посадки подшипников качения на вал и в корпус назначаются в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, величины и характера действующих на него нагрузок и от характера нагружения колец. Различают три вида нагружения колец: местное (М), циркуляционное (Ц) и колебательное (К).
Вид нагружения кольца подшипника качения существенно влияет на |
||||
|
|
|
|
И |
выбор его посадки. Рассмотрим типовые схемы механизмов и особенности |
||||
работы подшипников в них. |
|
Д |
||
|
|
|
||
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 12.Типовые схемы нагружения колец подшипников: а – вращается внутреннее кольцо при постоянной по направлению нагрузке на него; б – вращается наружное кольцо при постоянной по направлению нагрузке на него; в – вращается внутреннее кольцо при двух составляющих нагрузки на него; г – вращается наружное кольцо при двух составляющих нагрузки на него
29
Первая типовая схема (рис. 12, а). Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом, наружное кольцо, установленное в корпусе, неподвижно. Радиальная нагрузка R постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса.
Вэтом случае внутреннее кольцо воспринимает радиальную нагрузку R 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 называ-
ется местным.
Дорожки качения внутренних колец подшипников изнашиваются равномерно, а наружных – только на ограниченном участке.
При назначении посадок подшипников качения существует правило:
кольца, имеющие местное нагружение, устанавливаются так, чтобы обеспечивалась возможность их проворота с цельюИболее равномерного износа дорожек качения (посадки с зазором); при циркуляционном нагружении, напротив, кольца сажают по более плотнымДпосадкам (с натягом).
Вторая типовая схема (рис. 12, б). Наружные кольца подшипников
вращаются вместе с зубчатым колесом. Внутренние кольца подшипников, посаженные на ось, остаются неподвижнымиА относительно корпуса. Радиальная нагрузка R постоянна по величине и не меняет своего положения относительно корпуса. б
Вэтом случае наружное кольцо воспринимает радиальную нагрузку R последовательно всейиокружностью дорожки качения, т.е. имеет циркуляционное нагружен е. Внутреннее кольцо подшипника воспринимает радиальную нагрузкуСл шь огран ченным участком окружности дорожки качения, т.е. имеет местное нагружение.
Третья типовая схема (рис. 12, в). Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом, наружное кольцо, установленное в корпусе, – неподвижно. На кольца действуют две радиальные нагрузки, одна постоянна по величине и по направлению R; другая, центробежная RЦ, меньше по величине и вращается вместе с валом.
Равнодействующая сил R и RЦ совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления действия силы R. На рис. 12, в штриховыми линиями показано последовательное положение эпюры нагружения наружного кольца подшипника на ограниченном участке дорожки качения, которая смещается справа налево и меняется по величине. Такой режим нагружения кольца называется колебательным. При этом режиме нагружения кольца рекомендуется назначать переходные посадки.
Внутреннее кольцо воспринимает суммарную радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения, т.е. имеет циркуля-
ционное нагружение.
30
Четвертая типовая схема (рис. 12, г). Наружное кольцо подшипника вращается, внутреннее кольцо, установленное на валу, неподвижно. На кольца действуют две радиальные нагрузки: одна постоянна по величине и по направлению R, другая, центробежная RЦ, меньше по величине и вращается вместе с наружным кольцом. Внутреннее кольцо при этом нагружено колебательно, наружное – циркуляционно.
Рис. 13. Схема расположения полейДдопусковИпосадочных диаметров подшипникаАи сопряженных с ним деталей для классов точности 0 и 6
Используемые посадкибдля колец подшипников классов точности 0 и 6 при всех четырех схемахинагружения перечислены в табл. П.17.
Из приведенной на р с. 13 схемы видно, что для подшипников 0 и 6 классов точности все поля допусков сопрягаемых валов располагаются в 6 квалитете, а поляСдопусков отверстий корпусов – в 7 квалитете.
Методику выполнен я данной задачи рассмотрим на примере следующих значений исходных данных: d = 70 мм; D = 125 мм; R = 18 000 Н; характер нагрузки внутреннего кольца – циркуляционный (Ц), наружного
– местный (М); режим работы подшипника – нормальный, перегрузка не более 150 %, осевой нагрузки нет. Подшипник используется шариковый радиальный однорядный класса точности Р0. Вал, на который садится внутреннее кольцо подшипника, – сплошной.
Порядок выполнения:
1.По ГОСТ 8338–75 определяем размеры подшипника (по табл. П.18, из легкой серии диаметров 2): d = 70 мм, D = 125 мм, B = 24 мм, r = 2,5 мм, условное обозначение подшипника – 214.
2.По табл. П.17, зная характер нагрузки наружного (М) и внутреннего (Ц) колец, выписываем все используемые посадки для двух сопрягаемых диаметров подшипника класса точности Р0: для внутреннего, цирку- ляционно-нагруженного кольца L0/n6, L0/m6, L0/k6, L0/js6, для наружного,
местно-нагруженного кольца G7/l0, H7/l0, JS7/l0, K7/l0, M7/l0.