Общие требования к посадочным поверхностям

Технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов обусловле­ны малыми размерами площадок контакта тел качения с поверхностями качения ко­лец и малой длиной посадочной поверхно­сти колец относительно их диаметров.

Расчетный ресурс подшипника качения может быть обеспечен только при правиль­ном сопряжении его колец с валом и кор­пусом, т.е. при правильном выборе поса­док, соблюдении требований к шероховато­сти, размерной точности, отклонениям формы и расположения посадочных мест.

Большое значение имеет правильность геометрических форм посадочных поверх­ностей, так как кольца подшипников явля­ются тонкостенными деталями и при по­садках с натягом деформируются, принимая форму посадочного места.

Необходимо обеспечить точность поло­жения колец подшипников относительно оси вращения, обусловливаемую в основ­ном отсутствием перекосов. Геометриче­ские оси колец подшипников не должны значительно отклоняться по направлению от оси вращения вала.

Должны быть также предприняты кон­структивные меры для обеспечения пра­вильного монтажа, демонтажа и необходи­мого обслуживания подшипников в экс­плуатации.

Технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов регламенти­рованы ГОСТ 3325-85 и распространяются на подшипниковые узлы машин, механиз­мов и приборов, посадочные поверхности и опорные торцы которых предназначены для монтажа подшипников качения с номи­нальным диаметром отверстия до 2500мм, отвечающие совокупности следующих усло­вий:

— валы — сплошные или полые толстостенные;

— корпуса — толстостенные;

— материалы валов и корпусов сталь или чугун;

— нагрев подшипников при работе 100°С включительно.

Под толстостенными понимают валы корпуса с соотношением диаметров:

d/d_в ≥ 1,25 — для валов;

D_к/D ≥ 1,25 — для корпусов, где d — диаметр отверстия подшипника;

d_b — диаметр отверстия вала;

D_к — наружный диаметр корпуса;

D — наружный диаметр подшипника.

ГОСТ 3325-85 стандарт устанавливает поля допусков, посадки, требования к шероховатости, отклонениям формы и положения посадочных поверхностей подшипника и опорных торцовых поверхностей, значения допустимых углов взаимного перекоса колец и рекомендации по монтажу подшипников качения.

Шероховатость посадочных и опорных торцовых поверхностей

Посадочные поверхности под подшипники и торцовые поверхности заплечиков валов и корпусов должны быть тщательно обработаны во избежание смятия и среза микронеровностей в процессе запрессовки и эксплуатации, а также появления коррозии.

Параметры шероховатости Ra и Rz в посадочных поверхностей под подшипники в валах и в корпусах из стали, а также опорных торцов заплечиков не должны превышать значений, указанных в табл. 96.

Параметр шероховатости Ra посадочных поверхностей валов для  подшипников в закрепительных или стяжных втулках не должен превышать 2,5мкм.

Допускается значение параметра шероховатости Ra посадочных поверхностей, опорных торцов заплечиков в чугунных корпусах принимать не более 2,5мкм для диаметров сопряжений до 80мм и параметра Rz не более 20мкм для диаметров свыше 80мм при установке подшипников класса точности 0 и 6 и при условии обеспечения заданного ресурса работы подшипникового узла.

96. Параметры шероховатости посадочных поверхностей валов и корпусов из стали

Примечания.

1. В скобках указаны значения параметра шероховатости Ra, применение которого менее предпочтительно.

2. В технически обоснованных случаях по согласованию потребителей с изготовителями для номинальных диаметров валов до 10мм под подшипники класса точности 2 допускается ше­роховатость посадочной поверхности вала до 0,32мкм.

Допускается значение параметра шеро­ховатости Ra посадочных мест и опорных торцов заплечиков на валах и в корпусах, выполненных из стали, для малонагруженных подшипников класса точности 0, при­нимать не более 2,5мкм для диаметров сопряжений до 80мм и Rz не более 20мкм Для диаметров более 80мм.

К малонагруженным относят подшип­ники, работающие с частотой вращения, не превышающей 0,05 предельной n_пр, при радиальной нагрузке Fr, не превышающей 0,05 радиальной динамической грузоподъемности C_r, и при коэффициенте безопасности К_Б = 1

Отклонения формы посадочных и опорных торцовых поверхностей

Отклонения формы посадочных поверхностей вала и корпyca могут передаваться на поверхности качения подшипников, искажая их и вызывая повышенный уровень вибрации и изнашивание.

Показатели отклонений формы – отклонение от круглости, отклонение профиля продольного сечения, непостоянство диа­метра в поперечном и продольном сечени­ях. Допуски формы посадочных мест валов (осей) и отверстий корпусов в радиусном измерении (допуск круглости, допуск про­филя продольного сечения) и в диамет­ральном измерении (допуски непостоянства диаметра в поперечном и продольном сече­ниях) не должны превышать значений, ука­занных в табл. 97 и 98.

В технически обоснованных случаях по согласованию потребителей с изготовите­лями для номинальных диаметров валов до 10мм под подшипники класса точности 2 разрешается допуски круглости и профиля продольного сечения выдерживать до 0,6 мкм или допуски непостоянства диа­метра в поперечном и продольном сечениях до 1,2мкм.

Выбор параметров контроля отклонений формы в радиусном или диаметральном измерениях осуществляет разработчик из­делия.

Определение допуска круглости и до­пуска профиля продольного сечения — по ГОСТ 24642-81.

97. Допуски формы посадочных поверхностей валов, мкм, не более

98. Допуски формы посадочных поверхностей отверстий корпусов, мкм, не более

Непостоянство диаметра  в поперечном сечении посадочной поверхности — разность наибольшего и наименьшего единичных диаметров, измеренных в одном и том же поперечном сечении.

Непостоянство диаметра в продольном сечении посадочной поверхности — разность между наибольшим и наименьшим диаметрами измеренными в одном и том же продольном сечении.

Допуск непостоянства диаметра в попе­речном сечении — наибольшее допустимое непостоянство диаметра в поперечном се­чении.

Допуск непостоянства диаметра в про­дольном сечении — наибольшее допустимое непостоянство диаметра в продольном се­чении.

Значения непостоянства диаметра в по­перечном и продольном сечениях установ­лены в табл. 97 и 98 из расчета: половина допуска на диаметр посадочной поверхно­сти при посадке подшипников классов точ­ности 0 и 6,. треть допуска — при посадке подшипников классов точности 5 и 4, чет­верть допуска — при посадке подшипников класса точности 2.

Допуски непостоянства диаметра в по­перечном и продольном сечениях посадоч­ных поверхностей отверстий чугунных кор­пусов под подшипники класса точности 0, а также валов и отверстий корпусов малонагруженных подшипников разрешается принимать равными 3/4 допуска на диа­метр.

Допуски непостоянства диаметра в по­перечном и продольном сечениях посадоч­ных поверхностей валов, предназначенных для посадки подшипников на закрепитель­ных или стяжных втулках, не должны пре­вышать 1/4 допусков на диаметр посадоч­ной поверхности, соответствующих полям допусков h8, h9, h10, установленных для вала.

Отклонения от постоянства диаметра определяют в трех сечениях по длине и в четырех плоскостях каждого сечения.

Торцовые биения опорных торцов за­плечиков валов и корпусов не должны пре­вышать значений, указанных в табл. 99 и 100. В результате измерения торцового биения при повороте вала или детали на 360° вокруг продольной оси выявляют форму торца — волнистость, неплоскост­ность (вогнутость или выпуклость) и его расположение — отклонение от перпендику­лярности к оси (перекос торца).

Допуски на диаметр конических шеек ва­лов с конусностью 1:12, предназначенных для посадки подшипников с коническим отверстием, и допуски утла конуса АТ_D, определяемого как разность диаметров вала, рас­положенных друг от друга на расстоянии, составляющем 0,7 ширины внутреннего коль­ца монтируемого подшипника, должны соот­ветствовать указанным в табл. 101.

99. Допуски торцового биения заплечиков валов, мкм, не более

100. Допуски торцового биения заплечиков отверстий корпусов, мкм, не более

Примечания.

1. Если по условиям работы в узлах вместо применяемых подшипников классов точности 5 и 4 могут быть использованы подшипники классов точности 0 и 6, технические требования к посадочным и опорным торцам заплечиков вала и отверстия корпуса устанавливают как под посадку подшипников соответственно классов точности 0 и 6 по табл. 99 и 100.

2. Для подшипников, фиксированных в осевом направлении методом вальцовки или кернения, а также для подшипников, установленных с осевым зазором по торцам колец, шероховатость и биения торцов заплечиков валов и отверстий корпусов ГОСТ 3325-85 не регламентирует.

101. Допуски на диаметр конической шейки вала, мкм, не более

Примечание. Все отклонения допускаются только на «плюс» от номинального размера.

Допустимые углы взаимного перекоса колец подшипников качения

Относительный перекос наружного и внутреннего колец подшипников увеличивает сопротивление вращению вала, приводит к неравномерному распределению напряжений по площадке контакта, снижает ресурс подшипников.

Суммарное допустимое отклонение от соосности колец, вызванное неблагоприятным сочетанием всех видов погрешностей обработки, сборки и деформации подшипников вала и деталей корпуса под действием нагрузок, оценивают предельно допустимым углом θ_mах взаимного перекоса между осями внутреннего и наружного колец подшипников качения, смонтированных в подшипниковых узлах.

В качестве предельно допустимого при­нимают наибольший угол θ_mах взаимного перекоса колец подшипников, при котором может быть обеспечен ресурс не ниже требуемого.

Значения углов θ_mах для различных ти­пов подшипников классов точности 0 и 6 приведены в табл. 102.

По согласованию предприятия-изготовителя с потребителем для высоко­точных подшипниковых узлов допустимые углы перекоса могут быть уменьшены по сравнению со значениями, указанными в табл. 102.

102. Предельно допустимые углы θ_mах взаимного перекоса колец подшипников

Примечание. Эксплуатационный перекос колец не должен превышать 0,7 θ_mах.

Отклонения расположения посадочных и опорных поверхностей вала и корпуса

С целью ограничения взаимного пере­коса колец подшипников на чертежах за­дают допуски расположения посадочных поверхностей вала и корпуса. Перекос ко­лец могут вызвать:

— отклонения от соосности посадочных поверхностей вала и корпуса;

— отклонения от перпендикулярности опорных торцов вала и корпуса;

— деформации вала, корпуса и деталей подшипника  в работающем  узле. Допуски расположения поверхностей двух опор подшипниковых узлов задают относительно общей оси.

Общая ось — прямая, проходящая через точки пересечения осей двух посадочных поверхностей для подшипников качения с их средними сечениями. Вследствие неизбежных погрешностей общая ось, например вала, не совпадает с осью вращения заготовки при его изготовлении.

Кольцо подшипника, устанавливаемое с натягом, должно плотно прилегать торцом к опорной поверхности по всей окружности. Так как кольца обладают сравнительно небольшой жесткостью, то расположение торца подшипника при этом повторяет расположение опорного торца.

Если пренебречь погрешностями формы опорного торца, то отклонение от перпендикулярности можно контролировать по торцовому биению заплечиков (табл. 99, 100).

В ГОСТ 3325 рассмотрен простейший случай монтажа подшипников, когда торцы колец непосредственно прилегают к запле­чикам вала или корпуса. Очень часто коль­цо подшипника своим торцом упирают не в заплечик вала или корпуса, а в промежу­точную деталь: дистанционное кольцо, крышку и т.д. В этом случае нормы, ограничивающие отклонение от перпендику­лярности (табл. 99, 100), следует относить к опорному торцу детали, прилегающей к базовому торцу подшипника. Фактическое отклонение опорного торца может быть найдено в результате суммирования по­грешностей изготовления всех сопряжен­ных деталей подшипникового узла, числен­ные значения которых должны быть назна­чены как некоторая доля от обшей величи­ны допустимой погрешности. Допуски рас­положения поверхностей деталей в общем случае определяют вероятностным расчетом в зависимости от конкретной конструктив­ной схемы.

За основу при назначении допусков расположения посадочных поверхностей вала и корпуса в соответствии с ГОСТ 3325-85 принимают предельно допустимый угол θ_mах взаимного перекоса колец под­шипников.

Угол взаимного перекоса колец, вы­званный деформацией валов и корпусов в работающем узле θ_д, не должен превышать θ_д ≤ 0,2 θ_mах.

За допустимый угол θ_τ = τ_в + θ_к переко­са осей вала и корпуса от технологических погрешностей их обработки и сборки при­нимают не более половины угла θ_mах вза­имного перекоса колец подшипников: θ_τ ≤ θ_mах / 2.

Угол перекоса θ_в, вызываемый погреш­ностями обработки вала, не должен превышать θ_в ≤ θ_τ /3, а угол перекоса θ_к, вызываемый погрешностями обработки и сборки корпуса, не должен превышать θ_к ≤ 2 θ_τ / 3.

Допускается в обоснованных случаях перераспределять между собой по значению углы перекоса θ_τ и θ_д при  условии,  что (θ_τ + θ_д) ≤ 0,7θ_mах

Углы перекоса θ_τ, θ_в, θ_к не должны пре­вышать значений, указанных в табл. 103.

Допуски соосности в диаметральном выражении посадочных поверхностей отно­сительно общей оси определяют по форму­лам:

для вала: ØТ_рс^в = В tg θ_в;

для корпуса: ØТ_рс^к = В tg θ_к.

При длине В = В₁ = 10мм посадочного места они должны соответствовать значе­ниям, приведенным в табл. 103. При другой длине В = B₂, мм, посадочного места для получения соответствующих допусков со­осности следует табличные значения умно­жить на 0,1 В₂.

На рис. 42 и 43 показаны обозначения допусков соосности относительно общей оси (базы А, Б) посадочных мест соответст­венно вала и корпуса.

Разрешается вместо допуска соосности указывать допуск радиального биения по­садочных мест относительно тех же баз.

Контроль плоскостности и отклонения от перпендикулярности торцов заплечиков вала и корпуса рекомендуют в отдельных случаях проводить с помощью набора фальшколец (или шаблонов) или по краске. Одно из колец набора должно прилегать к посадочной поверхности вала или отвер­стия корпуса, а своим торцом прилегать к опорному торцу заплечика без просвета (визуальная оценка).

Рис. 42. Обозначение допуска соосности посадочных мест вала относительно обшей оси

Рис. 43. Обозначение допуска соосности посадочных мест корпуса относительно обшей оси

103. Допустимые углы θ_τ, θ_в, θ_к взаимного перекоса колец от погрешностей обработки и допуски ØТ_рс^в, ØТ_рс^к (мкм) соосности посадочных поверхностей вала и корпуса в подшипниковых узлах различных типов

Закрепительные и стяжные втулки, а также гайки с резьбой диаметром свыше 190мм, поставляемые в комплекте, допус­кается изготовлять с метрической резьбой.

Значения торцового биения Sd узкого торца гайки для закрепительных точеных втулок относительно резьбы должны быть не более указанных в табл. 104.

104. Значения торцового биения S_d узкого торца гайки, мм, не более

Предельные радиусы галтелей вала и корпуса

Основные размеры монтажных фасок колец подшипников и наибольшие пре­дельные радиусы галтелей вала и корпуса установлены ГОСТ 3478-79 для радиаль­ных, радиально-упорных, упорных шарико­вых и роликовых подшипников качения (рис. 44, 45 и табл. 105-107).

На рис. 44 и 45 обозначены: А — торцовая поверхность; Б — теоретическая окруж­ность (с радиусом r_smin), за предел которой не должен выступать материал кольца; В — поверхность отверстия или наружная поверхность подшипника; r_nom – номинальный размер координаты фаски; r_smin — наименьший предельный размер координаты фаски; r_smax — наибольший предельный размер координаты фаски; r_amax – наибольший предельный размер радиуса галтели вала (рис. 45, а) или корпуса (рис. 45 б).

Рис. 44. Размеры монтажных фасок колец подшипников

Рнс. 45. Предельные размеры радиусов галтелей вала (а) и корпуса (б)

По согласованию с потребителем фаски подшипников допускается изготовлять прямыми под углом 45° и с координатами, указанными в табл. 105-107.

Допускается изготовлять подшипники с симметричными фасками в осевом и ради­альном направлениях.

Контур фаски не должен выходить за предел теоретической окружности радиусом r_smin, сопрягающейся с поверхностями тор­ца и отверстия (или наружной поверхно­стью) кольца.

Форма поверхности не регламентирует­ся.

Размеры координат фасок упорных подшипников по табл. 107 установлены на фаски:

— наружной поверхности свободного кольца и поверхности отверстия тугого кольца одинарного подшипника со стороны наружного торца;

— поверхности отверстия среднего тугого кольца двойного подшипника со стороны обоих торцов.

105. Размеры координат монтажных фасок шариковых и роликовых радиальных, шариковых радиально-упорных подшипников и радиуса галтеля вала и корпуса, мм

Примечание. Для подшипников с шириной колеи до 2мм включительно r_smaxв осевом направлении принимают равным r_smax в радиальном направлении.

106. Размеры координат монтажных фасок стороны широкого торца внутреннего и наружного колец роликовых конических подшипников и радиуса галтеля вала и корпуса, мм

Значения r_smin, r_smax и r_asmax, приведен­ные в табл. 105-107, применяют при новом проектировании подшипников и по заказу потребителя. В остальных случаях применяют значения r_smin, r_smax и r_asmax, приведенные в табл. 108.

Радиусы галтелей валов и корпусов проверяют радиусомерами или специальными шаблонами.

107. Размеры координат монтажных фасок шариковых и роликовых упорных одинарных и двойных подшипников и радиуса галтеля вала и корпуса, мм

* Относится к радиальному и осевому направлениям.

108. Размеры координат монтажных фасок подшипников и наибольшие предельные радиусы галтелей вала и корпуса, мм