 |
Задача 3 расчет и выбор посадок с зазором
|
|
|
|
Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации отклонений формы и расположения поверхностей, погрешности сборки. Для наиболее ответственных соединений, которые должны работать в условиях жидкого трения, зазоры определяют на основе гидродинамической теории смазки. Жидкостная смазка создается в определенном диапазоне диаметральных зазоров, ограниченном наименьшим Smin F и наибольшим Smax F функциональными зазорами, рисунок 3.
3.1 Выписать данные к задаче из таблицы 3.1.
Таблица 3.1 – Варианты задания
| Порядковый номер идекса варианта | I индекс | II индекс | III индекс | |||||
| Рm MН/м | n, об/мин | DN, мм | l, мм | η.Нс/м | rZD,mкм | Rzd, мкм | Система | |
| 1.1 | 0,040 | 8,0 | 6,3 | СН | ||||
| 1,3 | 0,036 | 6,3 | 6,3 | Ch | ||||
| 1,5 | 0,034 | 6.3 | 5.0 | СН | ||||
| 1.7 | 0,030 | .5.0 | 5,0 | Ch | ||||
| 1,9 | 0,028 | 5.0 | 4,0 | СН | ||||
| 2,1 | 0,024 | 4,0 | 4,0 | Ch | ||||
| 2,3 | 0,022 | 4,0 | 3,2 | CH | ||||
| 2.5 | 0.018 | 3,2 | 3,2 | Ch | ||||
| 2,7 | 0,016 | 3,2 | 2,5 | CH | ||||
| 2,9 | 0,012 | 2,5 | 2,5 | Ch |
3.2 Рассчитать значение hS по формуле:
где 
- толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей вала и подшипника в рабочем состоянии, м; S - зазор между валом и подшипником скольжения в состоянии покоя, м; Pm - удельное давление на опору, МН/м2; η - абсолютная вязкость масла при рабочей температуре, Н с/м2; С — коэффициент длины подшипника;
,
d - номинальный диаметр; 
- длина подшипника; ω - угловая скорость, рад/с;
;
- частота вращения, об/мин.
3.3 Определить наивыгоднейший зазор;
|
|
|
Sopt= 
.
3.4 Определить предельные расчетные зазоры:
Smax расч ≈ Sopt
Smin расч ≈ 0,644Sopt
3.5 Определить предельные функциональные зазоры:
SmaxF = Smax расч – 2 (RzD + Rzd);
SminF = Smin расч – 2 (RzD + Rzd).
3.6 Выбрать посадку по ГОСТ 25347—82, обосновать выбор табличных зазоров.
h min Ts
 |
h opt
h ж. с
 |
S min F S opt S max F
Рисунок 3 – Зависимость наименьшей толщины масляного слоя от диаметрального зазора
3.7 Построить схему полей допусков выбранной посадки.
3.8 Определить наименьший, слой смазки при наибольшем зазоре выбранной посадки
hmin = 
3.9 Проверить достаточность слоя смазки
hmin ≥ RzD+Rzd.
3.10 Рассчитать предельно-допустимый зазор
Sпред= 
,
где Σh прир – сумма высот неровностей на поверхности вала и подшипника. Принять Σh прир согласно данным таблицы 3.2
3.11 Определить коэффициент запаса точности
KT = 
Рекомендуемое значение КТ ≥ 2
Таблица 3.2 – Высоты неровностей после приработки
Размеры в миллиметрах
| Квалитет | Σh прир Н (отверстия) | Σh прир h (вала) |
| 8-9 | 0,0025 0,004 0,0045 0,005 0,008 0,0105 | 0,0025 0,004 0,0045 0,005 0,008 0,0105 |
| Σh прир = Σh прир Н + Σh прир h |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Назначение посадок с зазором.
2. Принцип расчета подшипников скольжения, работающих в условиях жидкостного трения.
3. Какие основные отклонения образуют посадки с зазорами в системе вала и в системе отверстия?
4. Зависимость толщины масляного слоя от диаметрального зазора.
5. Условие, при котором выполняется жидкостное трение?
Задача 4 ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ СОЕДИНЕНИЙ
С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ
Подшипники качения - это опоры вращающихся или качащихся деталей. Их устанавливают между вращающимися и не вращащимися деталями конструкции. Подбор подшипников качения производят по динамической грузоподъемности, долговечности подшипника, частоте вращения вращающегося кольца.
|
|
|
Одним из важнейших условий хорошей работы подшипников является обеспечение в них оптимальных зазоров. Увеличение радиальных зазоров понижает точность вращения, увеличивает вибрации. Уменьшение зазоров ухудшает способность шарикоподшипников воспринимать осевую нагрузку, приводит к повышению температуры и снижает максимально допустимые частоты вращения.
Рабочий зазор в подшипнике - это
S = f(Sнач, ut, uнагр),
Sнач - начальный геометрический зазор в подшипниках, установленный соответствующими нормативами; ut - температурное изменение зазора; uнагр - контактные деформации от радиальной нагрузки.
Для обеспечения максимальной несущей способности пошипника очень важно правильно подобрать посадки подшипников на вал и в корпус.
Посадку кольца подшипника определяет вид нагружения кольца (циркуляционно, местно или колебательно нагруженное).
Для циркуляционно нагруженных колец подшипников посадка определяется в зависимости от интенсивности радиальной нагрузки, для местно нагруженных колец - по характеру распределения нагрузки (с умеренными толчками, спокойная, с ударами, вибрацией).
4.1 Выписать исходные данные в соответствии с вариантом из таблицы 4.1 и оформить их по форме таблицы 4.2.
Таблица 4.1 – Варианты задания
| Индекс | 1-й | 2-й | 3-й | |||
| Порядковый номер индекса варианта | номер се- рии подшипника | Кn | R, кН | номер подшипника в серии | значение коэффициента F для циркуляционно нагруженного кольца подшипника | |
| наружного | внутренн. | |||||
| 1,0 | 16,5 | 1,0 | — | |||
| 1,2 | — | 1,0 | ||||
| 1,4 | 13,5 | 1,1 | — | |||
| 1,2 | — | 1.4 | ||||
| 1,8 | 10,5 | 1,4 | — | |||
| 1,6 | — | 1,7 | ||||
| 1,4 | 7,5 | 1,6 | — | |||
| 1,6 | — | 2,0 | ||||
| 1,8 | 4,5 | 1,8 | –– | |||
| 1,0 | 14,5 | — | 2,3 |
Таблица 4.2 – Исходные данные
| Условное обозначения подшипника | R, kH | Kn | F | Вид нагружения колец подшипника | |
| внутреннего | наружного | ||||
4.2 Записать в таблицу 4.3 основные габаритные размеры подшипника по ГОСТ 8338—75 (СТ СЭВ 402—76).
Таблица 4.3 – Основные габаритные размеры подшипника
| d, мм | D, мм | В, мм | г, мм |
4.3 Определить интенсивность радиальной нагрузки
|
|
|
, 
,
где R - радиальная нагрузка или реакция опоры на подшипник, кН; В - ширина кольца, м; r – радиус скругления фаски, м;
Кn - коэффициент, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150 % с умеренными толчками и вибрацией Kn = 1, при перегрузке до 300 %, сильных ударах и вибрация Кn = 1,8); F- коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами шариков (роликов) в двухрядных подшипниках при наличии осевой нагрузки; FA - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале (FA=1).
4.4 Выбрать поле допуска поверхности детали, сопрягаемой с циркуляционно нагруженным кольцом подшипника по таблице 4.5.
4.5 Выбрать поле допуска поверхности детали, сопрягаемой с местно нагруженным кольцом подшипника по таблице 4.6 (принять корпус неразъемным).
4.6 Определить предельные отклонения присоединительных диаметров подшипников качения поГОСТ 520—71 ( СТ СЭВ 774—77), таблице 4.7.
4.7 Построить схемы полей допусков сопряжений:
а) внутреннее кольцо подшипника — вал;
б) корпус — наружное кольцоподшипника.
4.8 Вычертить сборочный и рабочие эскизы деталей. Указать на эскизах точность размера, допуск формы, допуск радиального бие-нияторца, шероховатость, таблица 4.8. Пример обозначения точности в соединениях с подшипниками качения представлен на рисунке 4.
Таблица 4.4 – Нормальные габаритные размеры подшипников (ГОСТ 8338-75, СТ СЭВ 402-76)
| Условное обозначение подшипников | Габаритные размеры, мм | |||||
| внутренний диаметр | наружный диаметр | Ширина (кроме конических роликоподшипников) | Радиус закругления фаски, мм | |||
| Легкая серия | ||||||
| 1,5 | ||||||
| 1,5 | ||||||
| 1,5 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| Средняя серия | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,0 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| Продолжение таблицы 4.4 | ||||||
| Условное обозначение подшипников | Габаритные размеры, мм | Радиус закругления фаски, мм | ||||
| внутренний диаметр | наружный диаметр | Ширина (кроме конических роликоподшипников) | ||||
| 3,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 4,0 | ||||||
| 4,0 | ||||||
| Тяжелая серия | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 4,0 | ||||||
| 4,0 | ||||||
|
|
|
Таблица 4.5 – Допускаемые интенсивности нагрузок на посадочной поверхности вала и корпуса по ГОСТ 3325–85
| Диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника, мм | Допускаемые значения PR, kH/м | |||||
| поля допусков для вала | ||||||
| свыше | до | js6 | k6 | m6 | n6 | |
| 300-1350 550-2000 700-3000 900-3400 | 1350-1600 2000-2500 3000-3500 3400-4500 | 1600-3000 2500-4000 3500-6000 4500-8000 | ||||
| Диаметр наружного кольца, мм | Поля допусков для корпуса | |||||
| K7 | M7 | N7 | P7 | |||
| Свыше | до | |||||
| 800-1000 | 1000-1300 | 1300-2500 | ||||
| 1000-1500 | 1500-2000 | 2000-3300 | ||||
| 1200-2000 | 2000-2600 | 2600-4000 | ||||
| 1600-2500 | 2500-3500 | 3500-5500 |
Таблица 4.6 – Посадки для местно нагруженных колец подшипников по ГОСТ 3325—85
| Диаметр, мм | Посадки | Типы подшипников | |||
| свыше | до | на вал (ось) | в корпус стальной или чугунный | ||
| неразъемный | разъемный | ||||
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией Кn=1
| — | h6 | H7 | H7, H8 | Все типы, кроме штампо- ванных игольчатых | |
| g6, f7 | G7 | ||||
| f7 | |||||
| Нагрузка с ударами и вибрацией Кn>1 | |||||
| — | JS7 | Все типы, кроме штампованных игольчатых, роликовых двухрядных | |||
| h6 | IS7 | ||||
| g6 | H7 |
Таблица 4.7 – Отклонения присоединительных диаметров подшипников качения по ГОСТ 520—71 (СТ СЭВ 774—77)
| Номинальные размеры среднего диаметра, мм | Отклонения диаметра отверстия подшипника, мкм | Номинальные размеры среднего диаметра, мм | Отклонения наружного диаметра подшипника, мкм | ||||
| свыше | до | вернее | нижнее | свыше | до | верхнее | нижнее |
| —8 | — | —8 | |||||
| —10 | —9 | ||||||
| ––12 | —11 | ||||||
| —15 | —13 | ||||||
| —20 | —15 | ||||||
| —25 | —18 | ||||||
| —30 | —25 | ||||||
| ––35 | —30 | ||||||
| —35 | |||||||
| —40 | |||||||
| —45 |
Таблица 4.8 – Шероховатость и отклонения формы посадочных и опорных торцовых поверхностей подшипников по ГОСТ 3325-85 класс точности подшипников 0,6 (выборка)
|
|
|
Интервалы размеров в миллиметрах
| Посадочные поверхности | Шероховатость Ra, мкм не более | Допуск круглости, допуск профиля продольного сечения, мкм, не более | ||||||
| до 80 | св.80 до500 | св.18 до30 | св.30 до50 | св.50 до80 | св.80 до120 | св.120 до180 | св.180 до250 | |
| Валов | 1,25 | 2,5 | 3,5 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 6,0 | 7,0 |
| Отверстий Корпусов | 1,25 | 2,5 | 5,0 | 6,0 | 7,5 | 9,0 | 10,0 | 11,5 |
| Опорных торцов заплечиков валов и корпусов | 2,5 | 2,5 | Допуски торцевого биения заплечиков валов, заплечиков отверстий корпусов, мкм, не более | |||||
| 
| 
| 
| 
| 
| |||
| Примечание: * числитель для валов, знаменатель для корпусов |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Классы точности подшипников качения.
2. Материалы, применяемые для изготовления подшипников качения.
3. Значение рабочего зазора для обеспечения несущей способности подшипника.
4. Виды нагружения колец подшипников качения.
5. Как выбрать поле допуска для деталей, сопрягаемых с подшипником?
6. Что влияет на интенсивность радиальной нагрузки?
7. Какие поля допусков валов образуют посадки с натягами при сопряжении с внутренним кольцом подшипника?
8. Расскажите о расположении полей допусков внутреннего и наружного колец подшипника относительно линии номинала.
8. Подшипники качения отремонтированные.
 | |||
 |
 |
|
Ø 
   | |||||
 | |||||
  | |||||
|
Рисунок 3.2 - Обозначение точности подшипников качения на
чертежах
|
|
|
