Л 7. Система допусків і посадок для підшипників кочення

З'єднання підшипників кочення з деталями машин, механізмів і приладів - окремий випадок гладких циліндричних з'єднань, поширений, що має свої специфічні особливості. Ці особливості зумовлюються централізованим виготовленням підшипників кочення, які потребую уніфікації та стандартизації їх приєднуючих розмірів, і особливим впливом посадки підшипників на умови їх монтажу і роботи.

Терміни і визначення основних понять в області допусків на підшипники кочення, їх деталей і окремі елементи встановлені ГОСТ 25256-82 та ДСТУ 3012-95.

Промисловість виготовляє шарикові і роликові підшипники кочення з отворами діаметром від 0,6 до 2000 мм, за загальними технічними умовами згідно з ДСТУ ГОСТ 520-2003 і ДСТУ 3012-95

Загальні положення. Класи точності підшипників та вимоги до них

Підшипники кочення є стандартними вузлами машин, які служать рухомими опорами валів і осей. За конструкцією і функціями розрізняють радіальні, радіальноупорні та упорні підшипники. За формою тіл кочення розрізняють шарикові і роликові підшипники.

Підшипники кочення (рис.23) складаються з таких деталей:

- зовнішнього і внутрішнього кілець, які, як правило, мають до­ ріжки кочення;

- тіл кочення (кульок або роликів), які котяться по доріжках кочення;

- сепараторів, які розділяють і направляють тіла кочення.

Рис. 23

Для шарикових і роликових радіальних і шарикових радіально-упорних підшипників у ДСТУ ГОСТ 520-2003 встановлені класи точності 0, 6, 5, 4, 2 (в порядку підвищення точності); для решти типів підшипників - 0, 6Х, 6, 5, 4 і 2. Крім того, передбачені додаткові класи точності (8 і 7), грубіші за клас точності 0, які виготовляють зя замовленням для застосування у невідповідальних механізмах чи їхніх вузлах, та клас Т, точніший за клас точності 2. (8 – дуже грубої точності, 7 – грубої точності, 0 - нормальна точність, 6 – підвищенної, 5- високої, 4 - особо високої, 2 - понад високої точності.)

Крім класів точності, у ДСТУ ГОСТ 520-2003 передбачені три категорії підшипників - А, В і С, якими визначені додаткові технічні вимоги. До категорії А відносять підшипники класів точності 5, 4, 2 і Т однією з п'ятнадцяти додаткових вимог згідно з п. 2.3 ДСТУ ГОСТ 520-2003. До категорії В відносять підшипники класів точності 0, 6Х, 6 і 5 з однією з дев'яти додаткових вимог. До категорії С відносять підшипники класів точності 8,7,0 і 6, до яких не висувають додаткових вимог.

Від класу точності і категорії підшипника залежать такі параметри:

- точність виконання (допуски) розмірів діаметрів D і d, а також ширини підшипника - B;

- точність виготовлення тіл кочення (шариків і роликів) та однаковість їхніх розмірів у одному підшипнику;

- точність форми тіл кочення;

- точність форми доріжок кочення;

- значення радіального і осьового биття кілець підшипника;

- рівень вібрацій;

- рівень моменту тертя;

- значення кута контакту.

У ДСТУ ГОСТ 520-2003 передбачені певні значення твердості кілець і роликів від 59 до 66 одиниць НRС_Е в залежності від марки сталі, а також наведені вимоги до шорсткості посадочних поверхонь (R_а) кілець в залежності від класу точності підшипника та номіналь­них діаметрів D і d із значенням R_а від 0,32 до 2,5 мкм.

Клас точності вказують через дефіс перед умовною позначкою підшипника: 6–205, 4–215, 2–314. Нульовий клас, як найпоширеніший, не позначають: 205 – підшипник нульового класу.

Найбільш часто в загальному машинобудуванні використовуються підшипники класів точності 0 і 6. Підшипники класів точності 5 і 4 застосовуються при великій частоті обертання й у тих випадках, коли потрібна висока точність при обертанні, наприклад, для шпинделів шліфувальних і інших прецизійних верстатів, високооборотних двигунів і т.п. Підшипники класу точності 2 призначаються для гіроскопічних і інших прецизійних приладів і машин.

Нас, як споживачів більш всього цікавить точність приєднуваних поверхонь.

Допуски даються на середній і номінальний розміри: d_m ,d, D_m й D. Це робиться тому, що кільця завжди змінюють форму. Середній діаметр D_m й d_m, циліндричних поверхонь підшипника визначаються, як середнє арифметичне:

Якщо підшипник не відповідає одному з параметрів, то підшипник бракується. Наприклад: підшипник 0 класу Ø 100 мм-діаметр отвору

d_m=100_-0,020

якщо при вимірюванні,

d_max=100,004 d_min.=99,998

тут d_m - брак, хоча по d допуск проходить.

Зазори в підшипниках

Для забезпечення нормальної роботи підшипників треба, щоб між кільцями (доріжками кочення) і тілами кочення були радіальні і осьові зазори певної величини.

Зазори поділяють на початкові, посадочні і робочі. Крім того, зазори, які передбачені стандартом, є теоретичними, тобто можуть мати найбільше і найменше граничні значення, а дійсний зазор по­винен знаходитись між ними.

Початковий зазор буває в підшипнику до його монтажу на ро­боче місце у вузлі або механізмі.

Посадочний зазор є в підшипнику після його посадки на вал або в корпус. Він завжди менший за початковий, тому що внаслідок по­садочних натягів деформується одне з кілець підшипника.

Робочий зазор у підшийнику з'являється при робочому наван­таженні і при сталому температурному режимі вузла. Він зменшу­ється від температурного розширення внутрішнього кільця, одноча­сно збільшуючись під дією навантажень, які викликають деформації в місцях контакту тіл кочення з кільцями. Робочий зазор, як прави­ло, більший за посадочний.

Зазначений вище взаємозв'язок між трьома видами зазорів не стосується підшипників регульованих типів (радіально-упорних та упорних), оскільки в них зазор, потрібний для експлуатації підшип­ника, встановлюють регулюванням осьового положення кілець під час монтажу або в процесі експлуатації.

Початкові радіальні G_r і осьові зазори G_а нормуються у ГОСТ 24810-81. Радіальні зазори нормують так, щоб забезпечити раціо­нальний розподіл навантаження між тілами кочення, максимально зменшити вібрації й шум підшипника під час його роботи та об­межити зміщення вала або корпусу в радіальному і осьовому на­прямках.

У ГОСТ 24810-81 для кожного типу підшипників визначена пе­вна кількість груп зазорів. Наприклад, для шарикових радіальних однорядних підшипників із циліндричним отвором передбачені 6-а, нормальна, 7, 8 і 9-а групи зазорів. У 6-й групі зазори найменші, а в 9-й - найбільші. Всього у стандарті передбачені 11 груп зазорів: 0, 1, 2, 3,4, 5, б, 7, 8, 9-а і нормальна.

Величина зазору залежить від типу й розміру підшипника, ви­мог щодо жорсткості опори, режиму роботи, границь коливань ро­бочої температури вузла, точності виготовлення підшийників та з'єднуваних із ними деталей. Наприклад, у верстатобудуванні бажа­но забезпечити найменші зазори, а у вузлах, де є великі перепади температур, зазори збільшують.