5.2. Допуски и посадки подшипников качения

Для сокращения номенклатуры подшипники изготовляют с отклонениями размеров внутреннего и наружного диаметров, не зависящими от посадки, по которой их будут монтировать. Для всех классов точности верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю. Таким образом, диаметры наружного D и внутреннего кольца d приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия, а следовательно, посадку соединения наружного кольца с корпусом назначают в системе вала, а посадку соединения внутреннего кольца с валом – в системе отверстия. Однако поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца расположено в «минус» от номинального размера, а не в «плюс», как у обычного основного отверстия, т. е. не в «тело» кольца, а вниз от нулевой линии (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема расположения посадочных размеров подшипников

качения и сопряженных деталей

При таком перевернутом расположении поля допуска отверстия внутреннего кольца для получения соединения колец с валами с небольшим натягом не нужно прибегать к специальным посадкам, их можно получать, используя для валов поля допусков n6, m6, k6, j_s6 или те же поля допусков квалитетов 5 и 4. Соединение вала, имеющего одно из указанных полей допусков (кроме j_s6, j_s5 и j_s4), с внутренним кольцом подшипника дает посадку с небольшим гарантированным натягом. Посадки с большими натягами не применяют из-за тонкостенной конструкции колец подшипников и трудности получения в них требуемых рабочих зазоров.

На рис. 5.2 показаны поля допусков отверстий и валов, рекомендованные для выбора посадок в зависимости от класса точности подшипника.

5.3. Выбор посадок подшипников качения

Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец. Различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.

При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению результирующую радиальную нагрузку F_r (например, натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции) лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение возникает, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки (рис. 5.3, а). Посадки для местно нагруженных колец подшипников качения выбирают в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Рекомендуемые поля допусков валов и отверстий корпусов

под подшипники качения с местно нагруженными кольцами

Типы подшипников	Номинальный диаметр, мм	Поля допусков
		валов (осей)	отверстий в корпусе
			неразъемном	разъемном
Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150 %
Все типы, кроме штампованных игольчатых	До 80	h5, h6, g5, g6, f6*, js6	H6, H7	H6, H7, H8*
	Св. 80 до 260		G6, G7
	Св. 260 до 500	f6, js6
Нагрузка с ударами и вибрацией, перегрузка до 300 %
Все типы, кроме штампованных игольчатых и роликовых конических двухрядных	До 80	h5, h6	JS6, JS7	JS6, JS7
	Св. 80 до 260		H6, H7
	Св. 260	g5, g6
Роликовые конические двухрядные	До 120	h5, h6	H6, H7	JS6, JS7
	Св. 120	g5, g6
Примечание. * Поля допусков f6 и H8 применять при частоте вращения не более 60 % от предельно допустимой.

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку F_r последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке F_r или при вращающейся относительно рассматриваемого кольца радиальной нагрузке F_c (рис. 5.3, б).

При колебательном нагружении невращающееся кольцо воспринимает равнодействующую F_r+c двух радиальных нагрузок (F_r — постоянная по направлению, F_c вращающаяся, причем F_r > F_c) ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Равнодействующая нагрузка F_r+c не совершает полного оборота, а колеблется между точками А и В (рис. 5.3, в).

Посадки следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность обкатки и проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности вала или отверстия в корпусе в процессе работы под нагрузкой; другое кольцо должно быть установлено с зазором. Следовательно, при вращающемся вале соединение внутреннего кольца с валом должно быть неподвижным, а наружное кольцо установлено в корпусе с небольшим зазором; при неподвижном вале соединение внутреннего кольца с валом должно иметь посадку с небольшим зазором, а наружного кольца с корпусом должно быть неподвижным. Рекомендуемые посадки для подшипников качения и примеры их применения приведены в ГОСТ 3325.

Варианты видов нагружения колец шарико- и роликоподшипников приведены в табл. 5.2.

Циркуляционно нагруженные кольца должны иметь неподвижную посадку, которая назначается в зависимости от величины и интенсивности

нагрузки Р_r на посадочной поверхности кольца:

, (5.1)

где F_r – радиальная нагрузка на подшипник, кН; b – рабочая ширина посадочного места, м; k₁ - динамический коэффициент посадки (при нагрузке с умеренными толчками и вибрациями k₁ = 1,0; при сильных ударах и вибрациях k₁ = 1,8); k ₂ - коэффициент, учитывающий снижение посадочного натяга (при полом вале или тонкостенном корпусе k₂  1, при сплошном вале и толстостенном корпусе k₂ = 1); k₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (F_r) между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой силы F_a на опору.

Таблица 5.2

Варианты нагружения колец шарико- и роликоподшипников

по ГОСТ 3325

Радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипником	Вращающееся кольцо	Вид нагружения колец
		внутреннего	наружного
Постоянная по направлению	Внутреннее	Циркуляционное	Местное
	Наружное	Местное	Циркуляционное
Постоянная по направлению и вращающаяся – меньшая по величине	Внутреннее	Циркуляционное	Колебательное
	Наружное	Колебательное	Циркуляционное
Постоянная по направлению и вращающаяся – большая по величине	Внутреннее	Местное	Циркуляционное
	Наружное	Циркуляционное	Местное
Постоянная по направлению	Внутреннее и наружное кольца в одном или противоположных направлениях	Циркуляционное	Циркуляционное
Вращающаяся с внутренним кольцом		Местное	Циркуляционное
Вращающаяся с наружным кольцом		Циркуляционное	Местное

Значения k₃, зависящие от , где  - угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца. Для радиальных и радиально-упорных подшипников при расположении тел качения в один ряд k₃ =1. По подсчитанной интенсивности нагрузки P_r выбирается посадка (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Допускаемые интенсивности нагрузок

на посадочныхповерхностях валов и корпусов

Диаметр d отверстия внутреннего кольца подшипника, мм	Допускаемые значения PR, кН/м
	Поля допусков для валов
	js6, js5	k6, k5	m6, m5		n6, n5
Св. 18 до 80 » 80 » 180 » 180 » 360 » 360 » 630	До 300 » 600 » 700 » 900	300 - 1400 600 - 2000 700 - 3000 900 - 3500	1400 - 1600 2000 - 2500 3000 - 3500 3500 - 5400		1600 - 3000 2500 - 4000 3500 – 6000 5400 - 8000
Диаметр D наружного кольца, мм	Поля допусков для корпусов
	K7, K6	M7, M6	N7, N6	P7
Св. 50 до 180 » 180 » 360 » 360 » 630 » 630 » 1600	До 800 » 1000 » 1200 »1600	800 -1000 1000 – 1500 1200 – 2000 1600 - 2500	1000 – 1300 1500 – 2000 2000 – 2600 2500 - 3500	1300 – 2500 2000 – 3300 2600 – 4000 3500 - 5500
Примечания. 1. Допускаемые значения PR подсчитаны по средним значениям посадочных натягов. 2. Значения PR получены пересчетом данных 1кгс/см ≈ 1кН/м.

Колебательно нагруженные кольца подшипников устанавливаются в корпус с основными отклонениями k и J_S, а на вал – с отклонениями k, j_S, h. Точность выполнения посадочных поверхностей в корпусе и на валу определяется классом точности подшипника. Для классов точности 0 и 6 рекомендуется для валов назначить квалитет IT6, а для отверстий – IT7, для классов точности 2, 4 и 5 – соответственно IT5 и IT6.