Допуски формы и расположения поверхностей деталей под подшипники качения

В настоящее время подшипники качения являются основным видом опор в машинах. В этой связи особое значение приобретает оптимальный выбор допусков расположения поверхностей, предна­значенных для установки подшипников качения.

Взаимный перекос внутреннего и наружного колец подшипников вызывает появление допол­нительного сопротивления вращению вала. Чем больше этот перекос, тем больше потери энергии и меньше срок службы подшипников.

Суммарный угол взаимного перекоса колец подшипника (рис. 3.7) в общем случае состоит из ряда углов, вызванных отклонениями расположения базовых элементов деталей:
,

где — суммарный допустимый угол взаимного перекоса колец подшип­ников качения, рекомендуемые значения угла, установленные ГОСТ 3325—85, приведены в табл. 3.8;

— угол, вызванный отклонением от соосности посадочной поверх­ности вала относительно общей оси (рис. 3.8, а);

— угол, вызванный отклонением от перпендикулярности базового торца вала или деталей, установленных на нем, относительно общей оси посадочных поверхностей вала (рис. 3.8, б); допустимые значения угла и соответствующие ему торцовые биения, установленные ГОСТ 3325—85, приведены в табл. 3.9;

— угол прогиба линии вала под действием нагрузки (рис. 3.8, в);

значение угла рассчитывается по соответствующим формулам;

— угол, вызванный отклонением от соосности посадочной по­верхности отверстия относительно общей оси отверстий (рис. 3.8, г);

— угол, вызванный отклонением от перпендикулярности базового торца корпуса относительно общей оси (рис. 3.8, д); допускаемые значения угла и соответствующие ему торцовые биения, установлен­ные ГОСТ 3325—85, приведены в табл. 3.10.

Таблица 3.8

Тип подшипника	Допускаемый угол перекоса
Радиальные однорядные шариковые	8'
Радиально-упорные шариковые	6'
Радиальные с цилиндрическими роликами с модифицированным контактом	6'
Радиально-упорные конические с модифицированным контактом на наружном кольце	8'
Радиально-упорные конические с небольшим модифицированным контактом	4'

В общем случае синтез погрешностей должен проводиться, безусловно, с учетом вероятности возникновения причин, вызывающих перекосы у колец подшипника качения. Но сложение всех уг­лов вероятностным методом не оправдано, так как при вращении вала перекос внутреннего коль­ца подшипника в результате отклонения от соосности шеек вала в каждый момент времени может как складываться с остальными погрешностями, так и вычитаться. Поэтому в учебных целях будем рассматривать самые неблагоприятные расположения погрешностей, когда суммарный угол пере­коса равен сумме составляющих погрешностей.

Зная допустимый суммарный перекос и ряд составляющих его частей, можно найти долю перекоса, приходящуюся на отклонения, например, от соосности поверхностей вала и корпу­са :

Между углами перекоса колец подшипника и соответствующими предельными отклонениями у деталей существует определенная зависимость. Например, отклонения от соосности рассчитыва­ют на основании геометрических построений:

• для вала (см. рис. 3.8, а):

• для отверстий в корпусе (см. рис. 3.8, г):

где и — углы, вызванные отклонением от соосности, рад;

— длины посадочных поверхностей, мм.

Связь между торцовыми биениями и вызываемыми ими углами перекоса 62 и 65 более слож­ная, поэтому эти значения рассчитаны по рекомендациям [5, 8] (табл. 3.9 и 3.10).

Рассмотрим подробнее причины, вызывающие появление углов перекоса и . Для опреде­ления допусков взаимного расположения, влияющих на эти параметры, необходимо рассмотреть различные крепления подшипников в корпусе и на валу.

Таблица 3.9

Интервал номинальных диаметров валов d, мм	Допуск торцового биения заплечика вала, не более
Класс точности подшипника
0	6
Биение , мкм	Угол	Биение , мкм	Угол
Свыше 18 до 30	21	1.50'	13	1.10'
Свыше 30 до 50	25	16
Свыше 50 до 80	30	0.75'	19	0.40'
Свыше 80 до 120	35	22

Таблица 3.10

Интервал номинальных диаметров отверстий в корпусах D, мм	Допуск торцового биения заплечика корпуса, не более
Класс точности подшипника
0	6
Биение , мкм	Угол	Биение ,мкм	Угол
Свыше 30 до 50	39	1.50'	25	1.10'
Свыше 50 до 80	46	30
Свыше 80 до 120	54	1.10'	35	0.50'
Свыше 120 до 180	63	0.90'	40	0.45'
Свыше 180 до 250	72	0.85'	46	0.40'

При анализе разного вида креплений подшипников на валу можно выделить три наиболее ха­рактерные схемы.

Схема 1 (рис. 3.9, а). На точность положения внутреннего кольца подшипника влияет только торцовое биение заплечиков вала, следовательно, допуск на отклонение берется непосредственно из табл. 3.9.

Схема 2 (рис. 3.9, б). На точность положения кольца подшипника влияют отклонения от парал­лельности торцов втулки и торцовое биение заплечиков вала. В этом случае табличное значение делится на две части, одна из которых относится к отклонению от параллельности торцов втулки, а другая — к торцовому биению заплечиков вала.

Схема 3 (см. рис. 3.9, в). Зубчатое колесо сопрягается с валом по одной из посадок с натягом и l/d? 0.8. В этом случае основной базой является цилиндрическая посадочная поверхность коле­са, а перекос подшипника вызывается отклонением от параллельности торцов втулки и биением торца колеса относительно оси посадочного отверстия.

Если l/d < 0.8 или зубчатое колесо сопрягается с валом по переходной посадке, на положение кольца подшипника будут влиять отклонения от параллельности торцов втулки и колеса, а также торцовое биение заплечиков вала. Отклонения каждой из деталей будут составлять одну треть табличной величины.

При креплении подшипника в корпусе наиболее характерными с точки зрения влияния на точ­ность его позиционирования являются три схемы.

Схема 1 (рис. 3.10, а). На точность положения наружного кольца подшипника влияет только отклонение от перпендикулярности заплечиков корпуса. Допуск на торцовое биение берется из табл. 3.10.

Схема 2 (рис. 3.10, б). На точность положения кольца подшипника влияют отклонения от парал­лельности торцов крышки и от перпендикулярности платиков корпуса. В этом случае допуск распо­ложения каждой из двух деталей будет составлять половину табличного.

Схема 3 (рис. 3.10, в). На точность положения кольца влияют отклонения трех деталей: крыш­ки, стакана и корпуса. Допуски параллельности торцов крышки и стакана, а также перпендикуляр­ности платика корпуса относительно общей оси будут составлять по одной трети табличного значе­ния.

На качестве работы подшипников сказываются отклонения формы дорожек качения колец, ко­торые копируют неровности посадочных поверхностей вала и корпуса. С целью ограничения этого влияния стандартом устанавливаются жесткие требования к цилиндричности посадочных поверхно­стей вала и корпуса.

Для подшипников классов точности 0 и 6 допуск круглости и допуск профиля продольного сече­ния не должен превышать IT/4, где IT — допуск размера посадочной поверхности вала или отвер­стия.