Посадки подшипников

Посадки

Важность правильной посадки

        Если подшипник качения с внутренним кольцом посажен на вал только с натягом, может возникнуть опасное кольцевое скольжение между внутренним кольцом и валом.

        Это скольжение внутреннего кольца, которое называется «проскальзыванием», приводит к кольцевому сдвигу кольца относительно вала, если посадка с натягом недостаточно тугая.

        Когда возникает проскальзывание, подогнанные поверхности становятся шероховатыми, вызывая износ и значительное повреждение вала.

        Ненормальный нагрев и вибрация могут также возникнуть из-за абразивных металлических частиц, проникающих внутрь подшипника.

    Важно предотвратить проскальзывание, надёжно закрепив с достаточным натягом то кольцо, которое вращается, либо к валу, либо в корпусе.

Проскальзывание не всегда можно устранить посредством осевого затягивания через наружную поверхность кольца подшипника.

Однако, как правило, нет необходимости обеспечивать натяг колец, подвергающихся только статическим нагрузкам.

Посадка иногда делается без какого-либо натяга как внутреннего, так и наружного кольца, чтобы приспособиться к определённым рабочим условиям, либо чтобы способствовать установке и разборке.

В этом случае для предотвращения повреждения пригоночных поверхностей вследствие проскальзывания, следует рассмотреть смазывание или другие применимые методы.

Условия нагрузки и посадки

Посадки между радиальными подшипниками и отверстиями корпуса

Условия нагрузки			Примеры	Допуски для отверстий корпусов	Осевое смещение наружного кольца	Примечания
Неразъёмные корпуса	Вращательная нагрузка на наружное кольцо	Большие нагрузки на подшипник в тонкостенном корпусе или тяжёлые ударные нагрузки	Ступицы автомобильных колёс (роликовые подшипники), подъёмный кран, рабочие колёса	Р7	Невозможно	—
		Нормальная или большая нагрузка	Ступицы автомоюильных колёс (шарикоподшипники), вибрационные экраны	N7
		Лёгкие или колеблющиеся нагрузки	Конвейерные ролики, канатные шкивы, натяжные шкивы	М7
	Направление нагрузки не определено	Тяжёлые ударные нагрузки	Тяговые электродвигатели
Неразъёмные или разъёмные корпуса		Нормальные или большие нагрузки	Насосы, коленвалы, коренные подшипники, средние и большие моторы	К7	Обычно невозможно	Если не требуется осевое смещение наружного кольца
		Нормальные или лёгкие нагрузки		JS7 (J7)	Возможно	Осевое смещение наружного кольца необходимо
	Вращательная нагрузка на внутреннее кольцо	Нагрузки всех видов	Общее применение подшипников, железнодорожные осевые буксы	Н7	Легко возможно	—
		Нормальные или высокие нагрузки	Корпусные подшипники	Н8
		Значительный подъём температуры внутреннего кольца в вале	Сушилки для бумаги	G7
Неразъёмные корпуса		Желательно точное функционирование при нормальных или лёгких нагрузках	Задние шарикоподшипники шлифовального шпинделя, шарнирные опоры высокоскоростного центробежного компрессора	JS6 (J6)	Возможно	Для больших нагрузок используетс более плотная посадка, чем К. Когда требуется высокая точность, для посадки следует использовать очень строгие допуски
	Направление нагрузки не определено		Передние шарикоподшипники шлифовального шпинделя, неподвижные подшипники (опоры) высокоскоростного центробежного компрессора	К6	Обычно невозможно
	Вращательная нагрузка на внутренне кольцо	Желательно точное функционирования и высокая жёсткость при колеблющихся нагрузках	Цилиндрические роликовые подшипники для шпинделя металлорежущего станка	M6 или N6	Невозможно
		Требуется минимальный уровень шума	Бытовая техника	Н6	Легко возможно	—

 Примечания к таблице:

1. Настоящая таблица применима к чугунным и стальным корпусам. Для корпусов, сделанных из лёгких сплавов, посадка должна быть плотнее, чем в данной таблице.
2. Не применимо для специальных посадок.

Посадки между радиальными подшипниками и валами

Условия нагрузки		Примеры	Диаметр вала, мм			Допуск вала	Примечания
			Шарикоподшипники	Цилиндрические и конические роликовые подшипники	Сферические роликовые подшипники
РАДИАЛЬНЫЕ ПОДШИПНИКИ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ОТВЕРСТИЯМИ
Вращательная нагрузка на внешнее кольцо	Желательно лёгкое осевое смещение внутреннего кольца на валу	Колёса на статичных осях	Все диаметры валов			g6	Использование g5 и h5 там, где требуется точность. В случае крупных подшипников, можно использовать f6 для лёгкого осевого движения
	Лёгкое осевое смещение внутреннего кольца на валу не требуется	Натяжные шкивы, канатные шкивы				h6
Вращательная нагрузка на внутреннее кольцо или неопределённое направление нагрузки	Лёгкая нагрузка или колеблющаяся нагрузка	Электрические бытовые приборы, насосы, вентиляторы, транспотные средства, прецизионные станки, металлорежущие станки	<18	—	—	js5	—
			18-100	<40	—	js6 (j6)
			100-200	40-140	—	k6
			—	140-200	—	m6
	Нормальные нагрузки	Общее применение подшипников, средние и крупные моторы, турбины, насосы, коренные подшипники двигателя, редукторы, деревообрабатывающие станки	<18	—	—	js5 (j5-6)	k5 и m6 можно использовать для однорядных конических роликовых подшипников и однорядных радиально-упорных подшипников вместо k5 и m5
			18-100	<40	<40	k5-6
			100-140	40-100	40-65	m5-6
			140-200	100-140	65-100	m6
			200-280	140-200	100-140	n6
			—	200-400	140-280	p6
			—	—	280-500	r6
			—	—	свыше 500	r7
	Высокие нагрузки или ударные нагрузки	Железнодорожные осевые втулки, промвшленные транспортные средства, тяговые электродвигатели, сооружения, оборудование, дробильные установки	—	50-140	50-100	n6	Внутренний зазор подшипника должен быть больше, чем CN
			—	140-200	100-140	p6
			—	свыше 200	140-200	r6
			—	—	200-500	r7
Только осевые нагрузки			Все диаметры вала			js6 (j6)	—
РАДИАЛЬНЫЕ ПОДШИПНИКИ С КОНИЧЕСКИМИ ОТВЕРСТИЯМИ И ВТУЛКАМИ
Все виды нагрузок		Общее применение подшипников, железнодорожные буксовые узлы	Все диаметры валов			H9/IT5	IT5 и IT7 означают, что отклонение вала от его истинной геометрической формы, например, круглой или цилиндрической, должно быть в пределах допусков IT5 и IT7 соответственно
		Трансмиссионные валы, шпиндели деревообрабатывающего оборудования				h20/IT7

Примечание: Данная таблица применима только к валам из твёрдой стали.

Посадка подшипников | Главный механик

Выбор правильной посадки, обеспечение требуемой чистоты и значения допусков размеров поверхностей под подшипники является ключевым фактором, обеспечивающим долговечность, надежность механизмов.

Правильная посадка – важнейшее условие работоспособности подшипников.

Исходя из особенностей работы подшипника, кольцо, которое вращается должно закрепляться на опорной поверхности неподвижно, с натягом, а неподвижное кольцо садиться в отверстие с минимальным зазором, относительно свободно.

Установка с натягом вращающегося кольца не дает ему проворачиваться, что могло бы привести к износу опорной поверхности, контактной коррозии, разбалансировке подшипников, развальцовке опоры, чрезмерному нагреву. Так, в основном, выполняется посадка подшипника на вал, который работает под нагрузкой.

Для неподвижного кольца небольшой зазор даже полезен, а возможность проворота не чаще одного раза за сутки делает износ опорной поверхности более равномерным, минимизирует его.

Основные термины

Рассмотрим подробнее основные термины и понятия, определяющие посадки подшипников. Современное машиностроение основано на принципе взаимозаменяемости. Любая деталь, изготовленная по одному чертежу должна устанавливаться в механизм, выполнять свои функции, быть взаимозаменяемой.

Для этого чертеж определяет не только размеры, но и максимальные, минимальные отклонения от них, то есть допуски. Значения допусков стандартизованы единой системой для допусков, посадок ЕСДП, разбиты по степеням точности (квалитетам), приводятся в таблицах.

Их также можно найти в первом томе Справочника конструктора-машиностроителя Анурьева, и ГОСТах 25346-89, а также 25347-82 или 25348-82.

–

Согласно ГОСТ 25346-89 определены 20 квалитетов точности, но в машиностроении обычно используются с 6 по16. Причем, чем ниже номер квалитета, тем выше точность. Для посадок шарико и роликоподшипников актуальны 6,7, реже 8 квалитеты.

В пределах одного квалитета размер допуска одинаков. Но верхнее и нижнее отклонение размера от номинала расположены по-разному и их сочетания на валах и отверстиях образуют различные посадки.

Существуют посадки обеспечивающие гарантию зазора, натяга и переходные, реализующие как минимальный зазор, так и минимальный натяг. Посадки обозначают латинскими строчными буквами для валов, большими для отверстий и цифрой, указывающей на квалитет, то есть степень точности. Обозначения посадок:

• с зазором a, b, c, d, e, f, g, h;
• переходных js, k, m, n;
• с натягом p, r, s, t, u, x, z.

По системе отверстия для всех квалитетов оно имеет допуск H, а характер посадки определяется допуском вала. Такое решение позволяет уменьшить количество необходимых контрольных калибров, инструмента режущего и является приоритетным. Но в отдельных случая используется система вала, в которой валы имеют допуск h, а посадка достигается обработкой отверстия. И именно таким случаем является вращение наружного кольца шарикоподшипника. Примером подобной конструкции могут служить ролики или барабаны натяжные конвейеров ленточных.

Выбор посадки подшипников качения

Среди основных параметров определяющих посадки подшипников:

• характер, направление, величина нагрузки, воздействующей на подшипник;
• точность подшипника;
• скорость вращения;
• вращение или неподвижность соответствующего кольца.

Ключевое условие, определяющее посадку – неподвижность либо вращение кольца. Для неподвижного кольца подбирается посадка с малым зазором и постепенное медленное проворачивание считается положительным фактором, уменьшающим общий износ, препятствующим местному износу. Вращающееся кольцо обязательно сажают с надежным натягом, исключающим проворот по отношению к посадочной поверхности.

Следующим важным фактором, которому должна соответствовать посадка под подшипник на валу или в отверстии, является вид нагружения. Различают три ключевых типа нагружения:

• циркуляционное при вращении кольца относительно постоянно действующей в одном направлении радиальной нагрузки;
• местное для неподвижного кольца относительно радиального нагружения;
• колебательное при радиальной нагрузке колеблющейся относительно положения кольца.

Согласно ГОСТ 520 степени точности подшипников в порядке их увеличения соответствуют пяти классам 0,6,5,4,2. Для машиностроения при нагрузках невысокой и средней величины, например для редукторов, обычным является класс 0, который не указывается в обозначении подшипников. При более высоких требованиях к точности используется шестой класс. На повышенных скоростях 5,4 и только в исключительных случаях второй. Пример обозначения подшипника шестого класса 6-205.

В процессе реального проектирования машин посадка подшипника на вал и в корпус выбирается в соответствие с условиями работы по специальным таблицам. Они приведены в томе втором Справочника конструктора-машиностроителя Василия Ивановича Анурьева.

Для местного типа нагрузки таблица предлагает следующие посадки.

При условиях циркуляционного нагружения, когда радиальное усилие воздействует на всю дорожку качения, учитывают интенсивность нагружения:

Pr=(k1xk2xk3xFr)/B, где:
k1 – коэффициент перегрузки динамической;
k2 – коэффициент ослабления для полого вала или корпуса тонкостенного;
k3 – коэффициент, определяемый воздействием осевых усилий;
Fr – усилие радиальное.

Значение коэффициента k1 при перегрузках менее, чем в полтора раза, небольшой вибрации и толчках принимают равным 1, а при возможной перегрузке от полутора до трех раз, сильных вибрациях, ударах k1=1,8.

Значения k2 и k3 подбираются по таблице. Причем для k3 учитывают соотношение осевой нагрузки к радиальной, выраженное параметром Fc/Fr x ctgβ.

Соответствующие коэффициентам и параметру интенсивности нагружения посадки подшипников приведены в таблице.

Обработка посадочных мест и обозначение посадок под подшипники на чертежах.

Посадочное место под подшипник на валу и в корпусе должно иметь заходные фаски. Шероховатость посадочного места составляет:

• для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
• для шейки вала диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5 Ra=0,63 а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25;
• для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 0 Ra=1,25, а при диаметре 80…500 мм Ra=2,5;
• для отверстия в корпусе диаметром до 80 мм под подшипник класса 6,5,4 Ra=0,63, а при диаметре 80…500 мм Ra=1,25.

На чертеже также указывают отклонение формы места посадки подшипников, торцовое биение заплечиков для их упора.

Пример чертежа, в котором указана посадка подшипника на валу Ф 50 к6 и отклонения формы.

Значения отклонений формы принимаются по таблице в зависимости от диаметра, который имеет посадка подшипника на валу либо в корпусе, точности подшипника.

На чертежах указывают диаметр вала и корпуса под посадку, например, Ф20к6, Ф52Н7. На сборочных чертежах можно просто указывать размер с допуском в буквенном обозначении, но на чертежах деталей желательно кроме буквенного обозначения допуска приводить и его численное выражение для удобства рабочих. Размеры на чертежах указываются в миллиметрах, а величина допуска в микрометрах.

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

themechanic.ru

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

themechanic.ru

10. Подходит | Техническая информация

При использовании шарикоподшипника он всегда устанавливается на вал и/или в отверстие корпуса. Посадка – это величина натяга между валом и отверстием подшипника, а также посадки между корпусом и наружным диаметром подшипника, когда подшипник установлен. Посадки подразделяются на посадки с зазором, промежуточные посадки и посадки с натягом.

Подходит для

Целью выбора надлежащего состояния посадки является подавление вибрации во время вращения, а также фиксация внутреннего кольца и вала шарикоподшипника, а также корпуса и наружного кольца от проскальзывания (проскальзывания). Когда происходит ползучесть, из-за износа скольжения образуется аномальное тепловыделение и изнашиваемый порошок.
Аномальное выделение тепла ускоряет износ смазки, и частицы износа попадают в подшипники, вызывая вибрацию и износ. Необходимо выбрать правильную посадку для каждого применения, потому что неправильная посадка может не только ухудшить работу подшипника, но и вызвать заклинивание из-за выделения тепла и преждевременного выхода из строя.
В случае посадки с натягом натяг вызывает изменение радиального внутреннего зазора. Изменение радиального зазора, вызванное натягом, можно рассчитать, как показано ниже. (от ТИМОШЕНКО)

Уменьшение внутреннего зазора из-за посадки с натягом

Посадка с натягом вала и внутреннего кольца

Пунктирная линия на рис. 10-1 представляет собой схему до установки, а сплошная линия — схему после установки.
Диаметр внутренней кольцевой канавки d2 увеличивается на δ при запрессовке с натягом i.
То есть δ представляет собой величину уменьшения радиального зазора из-за посадки.

Посадка с натягом наружного кольца и корпуса

Пунктирная линия на рис. 10-2 представляет собой схему до установки, а сплошная линия — схему после установки.
При запрессовке с натягом I диаметр канавки наружного кольца D1 уменьшается на величину Δ.
То есть Δ представляет собой величину уменьшения радиального зазора из-за посадки.

Фиксация посадки с зазором с помощью клея

Когда подшипник устанавливается на вал и корпус с помощью клея и без помех, необходимо выбрать правильный зазор для повышения эффективности клея. Рекомендуется проконсультироваться с производителем клея, поскольку надлежащий зазор зависит от типа клея.
Обратите внимание, что округлость кольца дорожек качения может ухудшиться из-за напряжения отверждения клея.

Excerpt from JIS B 0401-1

Dimensional tolerance of commonly used fitting holes

unit : μm

Dimensional tolerance of commonly used fitting shafts

unit : μm

Excerpt from JIS B 1566

Fitting of radial подшипник к внутреннему кольцу

^*1

Установка радиального подшипника к наружному кольцу

^*3

*1 Допуск отверстия подшипника основан на JIS B 1514-1
*2 Обозначение класса зоны допуска основано на JIS B 0401
. *3 Допуск наружного диаметра подшипника основан на JIS B 1514-1.

Определения

Вращающаяся нагрузка внутреннего кольца  :
Линия действия нагрузки вращается относительно внутреннего кольца подшипника.
Стационарная нагрузка на внутреннее кольцо:
Линия действия нагрузки не вращается относительно внутреннего кольца подшипника.
Стационарная нагрузка на наружное кольцо:
Линия действия нагрузки не вращается относительно наружного кольца подшипника.
Вращающаяся нагрузка на внешнее кольцо:
Линия действия нагрузки вращается относительно наружного кольца подшипника.
Нагрузка в неопределенном направлении :
Направление нагрузки не может быть определено.

Связанная страница

Поддержка / контакт

По вопросам, связанным с продуктом, пожалуйста, свяжитесь с нами, используя форму ниже.

Расчет посадки с натягом подшипника — НОВОСТИ ПОДШИПНИКОВ

Кольцо подшипника, вращающееся относительно нагрузки, должно быть установлено с натягом во избежание проскальзывания кольца. В таком случае посадка с натягом уменьшит эффективный зазор подшипника. Температура и центробежные силы будут иметь дополнительное влияние на эффективный зазор и свойства посадки с натягом. Онлайн-расчет посадок с натягом с учетом натяга, температуры и центробежных сил представлен по адресу https://www.mesys.ag/?page_id=2077

Обычно посадка с натягом рассчитывается с использованием теории толстых колец, предполагающих два цилиндрических кольца и плоское напряжение. Интерференция между деталями определяется производственными допусками, и можно учитывать некоторую заделку из-за шероховатости поверхности. В стандарте DIN 7190 (2001 г.) предлагается снижение эффективной интерференции на 0,8*Rz, которая была уменьшена до 0,4*Rz в DIN 7190 (2017 г.). Следует учитывать сумму шероховатости поверхности двух соприкасающихся частей, но, поскольку в большинстве случаев кольцо подшипника будет иметь гораздо более гладкую поверхность, чем вал и корпус, достаточно учитывать шероховатость поверхности вала/корпуса. только.

Для расчета посадки с натягом необходимо соотношение внутреннего и внешнего диаметра каждого кольца. Для наружного диаметра внутреннего кольца и внутреннего диаметра наружного кольца возникает вопрос, как определить этот диаметр. В некоторых каталогах подшипников указаны диаметры дорожек качения, в других — средний диаметр между диаметром дорожек качения и плечами.

Для оценки влияния заплечиков колец подшипников на изменение эффективного зазора в программу расчета подшипников MESYS был добавлен осесимметричный расчет методом конечных элементов. Диаметральное расширение по внешнему контуру кольца показано на диаграмме в сравнении с расчетом цилиндрических колец по теории толстых колец. Рассматриваются два варианта теории толстых колец. Либо делительный диаметр плюс/минус диаметр шара D _pw ±D _w используется для второго диаметра кольца или диаметра, приводящего к той же площади поперечного сечения, что и реальное поперечное сечение, включая плечи.

                               Рис. 1 Расширение 71910C с натягом Iw = 13 мкм и n = 0 об/мин

На рис. 1 показано диаметральное расширение внутреннего кольца подшипника 71910C с учетом натяга Iw = 13 мм и нулевой скорости. Сплошная линия показывает расширение внешнего контура кольца согласно расчету FEA, пунктирная линия показывает расширение с использованием теории толстого кольца и диаметра для эквивалентного поперечного сечения, а пунктирная линия показывает расширение для теории толстого кольца и наружный диаметр D _pw -D _w .

Видно, что расширение в середине подшипника очень близко к значению без учета заплечиков, а значение у левого заплечика ближе к значению для эквивалентного поперечного сечения. Следует отметить, что разница составляет около 0,3 мм, поэтому влияние ненадежного сглаживания шероховатости поверхности выше этой вариации.

                             Рис. 2. Расширение 71910C с помехами Iw = 13 мкм и n = 30000 об/мин

На рис. 2 показан результат того же примера, но со скоростью вращения 30000 об/мин. Здесь расширение случая равного сечения больше, чем в случае без учета плеч. Причина в большей массе и большем эффективном диаметре для центробежных сил.

На рис. 3 показана сетка, использованная в этих двух расчетах. Ширина вала немного больше ширины подшипника, как и в реальных приложениях. Используются квадратичные элементы.

                           Рис. 3. Сетка МКЭ, использованная для приведенных выше расчетов

Для того же примера на рисунках 4 и 5 рассматривается полый вал с внутренним диаметром d _si = 30 мм вместо сплошного вала. На рисунке 4 показана большая разница для двух случаев, основанная на теории толстого кольца. Случай с эквивалентным сечением здесь слишком жесткий. С учетом центробежных сил различия снова невелики.

                     Рисунок 4: Расширение 71910C с интерференцией Iw = 13 мкм, n = 0 об/мин и dsi = 30 мм              Рисунок 5: Расширение 71910С с натягом Iw = 13 мкм, n = 30000 об/мин и dsi = 30 мм

Эти примеры показывают, что учет плеч для расчета посадок во многих случаях не требуется и расчет с использованием упрощенного подхода с D _pw ±D _w может привести к более точным результатам для случаев с низкой скоростью. Тем не менее, в большинстве случаев различия намного меньше, чем влияние шероховатости поверхности.

Если бы использовалась ширина вала, равная ширине подшипника, расширение кольца, основанное на расчете МКЭ, было бы меньше и ближе к результатам с учетом эквивалентного поперечного сечения. Но поскольку в реальных приложениях ширина вала и корпуса почти во всех случаях больше ширины подшипника, это также было принято при расчете МКЭ.