1.3 Посадки
Эффективная работа подшипников во многом связана с посадкой, т.е. видом соединения подшипника с корпусом и валом. Посадкой регламентируется положение наружного и внутреннего колец подшипников в радиальном направлении, а также фиксация от проворота относительно корпусных деталей. Посадочная поверхность корпусной детали должна плотно соприкасаться с поверхностью подшипника, поэтому на ней недопустимы выступы, заусенцы, разные неровности, которые будут снижать грузоподъемность подшипника. При наличии недопустимого зазора между посадочными поверхностями подшипника и корпусной детали между ними может возникнуть скольжение, что способствует быстрому износу или повреждению посадочной поверхности. Подшипники должны быть смонтированы таким образом, чтобы температурные изменения не вызывали их защемления или недопустимых зазоров. Это обычно решается подвижным («плавающим») в осевом направлении подшипником. Наконец, в большинстве машин требуется, чтобы подшипник можно было легко монтировать и демонтировать.
Для выбора посадки большое значение имеет направление нагрузки относительно кольца подшипника. Если кольцо подшипника находится в покое относительно направления действия нагрузки, то такую нагрузку принято называть местной.
Если кольцо подшипника вращается по отношению к направлению действия нагрузки, то такую нагрузку на кольцо называют циркуляционной. В данном случае кольцо воспринимает нагрузку последовательно всей окружной поверхностью дорожки качения.
При одновременном воздействии на кольцо подшипника нагрузки, постоянной по направлению (например, сила веса), и переменной (например, вращающейся массы), нагрузку называют колебательной. Таким образом, при одном и том же направлении нагрузки наружное и внутреннее кольцо подшипника испытывают разное нагружение в зависимости от того, какое из них вращается.
Если кольцо, какое то время находится под циркуляционной нагрузкой, а остальное время — под местной или колебательной нагрузкой, то такую нагрузку называют неопределенной.
При местной нагрузке на кольцо применяют посадки движения с зазором, если не требуется посадка с натягом по другим соображениям. Чрезмерное увеличение зазора не приводит к провороту кольца на валу или в корпусе, но ухудшает распределение нагрузки.
При циркуляционной нагрузке на кольцо, колебательной и неопределенной нагрузке посадки вращающихся колец подшипников применяют с натягом. Прочность соединения кольца с валом или корпусом (натяг в посадке) должна быть тем больше, чем тяжелей режим работы подшипника, характеризуемый соотношением эквивалентной нагрузки и динамической грузоподъемности и чем больше его размеры. Для роликовых подшипников, как правило, назначают более тугие посадки, чем для шариковых.
Поле допуска на диаметр отверстия подшипника обозначается Ldmp, т.е. для классов точности подшипников 0, 6, 5, 4, 2 должны применять обозначения полей допусков диаметра отверстия в посадке L0, L6, L5, L4, L2.
Например посадка подшипника класса точности 6 с диаметром отверстия 30 мм на вал квалитета h6 обозначается
Подшипники качения монтируют в отверстие корпуса в системе основного вала. Поле допуска для среднего наружного диаметра подшипника обозначают lDmp, т.е. для разных классов точности подшипников применяются обозначения полей допусков наружного диаметра в посадке l0, l6, l5, l4, l2. Например, посадку подшипника с наружным диаметром 72 мм класса точности 6 в отверстие 7?го квалитета обозначают
Для монтажа на вал и в корпус используют систему посадок:
На практике чаще реализуют следующие посадки:
- при посадке на вал g6, h6, j6, k6, m6, n6, p6, r6,
или при высоких требованиях к точности вращения h5, j5, k5,m5. - при посадке в корпус G7, Н8, Н7, J7, К7, М7, N7, Р7
при высоких требованиях к точности вращения J6, К6, М6, N6, Р6.
С целью сочетания с подшипниками разных классов точности применяют следующие квалитеты валов: для подшипников классов точности 0 и 6 — 6?й квалитет вала; для классов точности 5?го и 4?го — 5?й квалитет вала; для класса точности 2?го — 4?й и 3?й квалитет вала.
Для сочетания подшипников разных классов точности применяют следующие квалитеты отверстий:
- для подшипников классов точности 0 и 6 — 7?й квалитет отверстия;
- для классов точности 5?го и 4?го — 6?й квалитет отверстий;
- для класса точности 2?го — 5?й и 4?й квалитеты отверстия.
Режим работы подшипников по интенсивности нагружения условно оценивают по отношению нагрузки к динамической грузоподъемности как легкий (Р_0,07С), нормальный (Р_0,15С), тяжелый (Р_0,15С).
Посадки для подшипников, работающих при ударных и вибрационных нагрузках (в железнодорожных и трамвайных буксах, на коленчатых валах двигателей, в узлах дробилок, прессов, экскаваторов и т.п.), выбирают как для тяжелого режима работы, независимо от величины нагрузки.
При выборе посадок с натягом (часть переходных и прессовых посадок) необходимо учитывать, что зазор в подшипнике может уменьшаться от 50 до 80% от измеренного натяга в зависимости от жесткости колец подшипника и материала сопрягаемых деталей из?за растяжения внутренних колец и сжатия наружных. Это относится особенно к небольшим нежестким шарикоподшипникам, имеющим незначительный радиальный зазор. Следовательно, в таких случаях желательно принимать посадки с минимальным натягом или без него.
В упорных подшипниках вращающееся кольцо монтируют по посадке с натягом, а неподвижное — по посадке с зазором, при чем опорные поверхности сопрягаемых деталей должны быть перпендикулярны оси вращения, чтобы нагрузка распределялась равномерно на все тела качения. Для фероупорных роликоподшипников, которые кроме осевой нагрузки воспринимают и радиальную, посадки выбирают по тем же параметрам, что и для радиальных подшипников.
При использовании корпусов из легких сплавов необходимы более плотные посадки, чем в случае стали и чугуна, из-за меньшей твердости и большего коэффициента температурного расширения. В отдельных случаях при монтаже подшипника в разъемный корпус следует избегать посадок с натягом вследствие возможного защемления наружного кольца, что может привести к его деформации и нарушению распределения сил в подшипнике.
При циркуляционном и колебательном нагружениях требуется, как правило, неподвижное соединение кольца с валом или корпусом, при местном - более свободное.
Выбор посадок по опыту применения по аналогии с существующими подшипниковыми узлами, работающими в равных или близких условиях, является самым распространенным и проверенным. В общем монтаж и демонтаж подшипников при посадке с зазором удобней, чем при посадке с натягом. Однако это обстоятельство не должно служить причиной отказа от посадки с натягом, если таковая требуется по другим соображениям.
Подшипники с коническим отверстием монтируют непосредственно на конический вал или с помощью закрепительных или закрепительно-стяжных втулок, имеющих соответствующую конусную поверхность.
Применение таких конструкций облегчает монтаж?демонтаж, монтаж на втулках позволяет осуществить крепление подшипников на гладком валу, а порой и отрегулировать величину радиального зазора.