Посадка в корпус и класс зазора для подшипников качения: что решают доказательства и какую посадку на вал необходимо получить от производителя

Назначайте натяг тому кольцу, которое вращается относительно нагрузки

Прежде чем выбирать поле допуска, определите, какое кольцо вращается относительно направления нагрузки. Кольцо, вращающееся относительно нагрузки, должно быть защищено от проворота, поэтому для него применяется посадка с натягом; кольцо, остающееся неподвижным относительно нагрузки, можно оставить перемещаемым¹³.

В большинстве промышленных компоновок вал вращается, а корпус неподвижен, что требует тугой посадки на внутреннее кольцо и позволяет более свободную посадку со стороны корпуса⁶. Такое распределение имеет свою цену, которую необходимо учесть.

Посадка с натягом расширяет внутреннее кольцо, а плотная посадка в корпус сжимает наружное кольцо, и оба фактора уменьшают внутренний зазор, который подшипник имел на приборе^1,23. Если это уменьшение не учтено, рабочий зазор может исчезнуть, и подшипник может работать с отрицательным зазором, повышенным трением и преждевременным выходом из строя^1,23.

Таким образом, решение о посадке определяет решение о зазоре, а не наоборот.

Определяйте класс корпуса по направлению и величине нагрузки

Класс — это не корпоративный стандарт, а функция от того, какое кольцо несёт нагрузку и насколько велика эта нагрузка. Неподвижная нагрузка наружного кольца допускает легко перемещаемую посадку, поскольку кольцо не проворачивается в отверстии.

Как только наружное кольцо вращается относительно нагрузки, посадка должна предотвращать проворот этого кольца, и таблица переходит в диапазон K7–M7–N7–P7¹³. При неопределённом направлении нагрузки класс соответствует величине нагрузки: JS7 для лёгкой или нормальной нагрузки, K7 для нормальной или тяжёлой, M7 для высокой ударной¹³.

Там, где точность вращения важнее перемещения, JS6 и K6 заменяют JS7 и K7¹³.

Назначайте класс внутреннего зазора в соответствии с посадкой и температурой

Только что выбранная посадка уменьшает зазор, поэтому зазор по прибору должен быть выбран так, чтобы после монтажа оставался рабочий зазор. Тяжёлая посадка на вал обычно требует внутреннего радиального зазора C3, а тяжёлая посадка в сочетании с высокой скоростью, как правило, требует C4¹⁹.

То же самое вызывается температурой: C3 выбирается при постоянно высокой рабочей температуре, при тяжёлых посадках на вал и в корпус или при скоростях, превышающих стандартный диапазон, тогда как C4 предназначен для исключительно высоких температур, значительной разности температур вала и корпуса, тонкостенных корпусов или сильного перекоса¹¹.

Стандартный зазор CN подходит для стабильных температур и лёгких нагрузок, где требуется точное направление вала¹¹. Источники описывают это как рекомендации, а не обязательные пределы, и ни один не даёт числового значения температуры или величины посадки, при которой C3 становится обязательным^11,19.

Если ваше применение находится вблизи границы, класс зазора — это вопрос к производителю подшипников, а не значение, которое можно взять из таблицы в этом наборе.

Настройте свободную сторону фиксированной/плавающей компоновки

В фиксированной/плавающей компоновке фиксирующий подшипник воспринимает всю осевую нагрузку и должен быть закреплён со всех четырёх сторон буртиками, стопорными кольцами или прижимными пластинами. Плавающий подшипник не воспринимает её и имеет свободную посадку в корпусе без ограничений⁶.

Посадка на вал остаётся тугой для обоих, и прессовые посадки не используются в качестве удерживающих элементов для прямых осевых нагрузок — на фиксирующей стороне всё равно требуется стопорное кольцо или пластина⁶. Плавающая сторона существует для компенсации теплового расширения и сжатия, поэтому ей нужна осевая свобода.

Там рекомендуются разъёмные подшипники; если на свободной стороне используется неразъёмный подшипник, предусматривается зазор между наружным кольцом и корпусом или, в некоторых случаях, между валом и внутренним кольцом²².

Ни один источник не указывает зону ISO для этой посадки в корпус на свободной стороне, поэтому рассматривайте зону как вопрос к производителю, а не как значение по умолчанию^6,22.

Учитывайте тип подшипника и состояние корпуса

Приведённая выше таблица корпуса составлена для радиальных подшипников. Упорные подшипники и подшипники с комбинированной нагрузкой имеют свои классы: H8 для высокоточных упорных шарикоподшипников, H7 для неподвижной нагрузки на кольцо корпуса, K7 для неопределённого направления или вращающейся нагрузки на кольцо корпуса при нормальных условиях.

И M7, где радиальная нагрузка сравнительно велика². Эта таблица применима к чугунным или стальным корпусам².

Сечение корпуса также имеет значение. Тонкостенный корпус при тяжёлой или высокой ударной нагрузке переходит к P7, что источник в основном связывает с роликоподшипниками¹³.

Это согласуется с общим разделением между шариковыми и роликовыми подшипниками: шариковые подшипники подходят для лёгких и умеренных нагрузок и высоких скоростей, роликовые — для тяжёлых нагрузок и ударных условий^8,16. Если ваш корпус тонкостенный, а нагрузка тяжёлая, проверьте строку P7, прежде чем копировать класс из стандартной таблицы для радиальных подшипников.

Ослабляйте посадку в корпус, если наружное кольцо нагревается сильнее корпуса

Разница температурных расширений изменяет посадку в процессе работы, поэтому класс, указанный для холодного состояния, может не соответствовать классу в горячем состоянии. Там, где внутреннее кольцо или вал работают при более высокой температуре, чем наружное кольцо или корпус, желателен повышенный радиальный зазор, поскольку рабочий зазор будет уменьшаться к целевому значению⁴.

Со стороны корпуса вместо H7 может применяться G7, если подшипник крупный или разность температур между наружным кольцом и корпусом велика. И вместо G7 может применяться F7 при тех же условиях¹³.

Таким образом, обе корректировки действуют в одном направлении: более горячий вал требует большего внутреннего зазора, а большая разность температур наружного кольца и корпуса требует более свободного класса корпуса^4,13. Источники не дают числового значения разности температур, при которой становится необходимой та или иная корректировка, поэтому порог следует уточнить у производителя.

Убедитесь, что шейка вала и отверстие корпуса могут обеспечить посадку

Поле допуска на чертеже стоит столько, сколько может обеспечить производство. Надлежащие посадки требуют очень точной механической обработки или шлифования наружных диаметров шеек валов и отверстий корпусов, при этом допустимые отклонения лишь немного превышают отклонения сопрягаемых деталей подшипника.

Шероховатость поверхности и отклонение от формы также имеют значение²⁰. Проверьте это до выпуска чертежа.

• ✓Убедитесь, что наружный диаметр шейки вала и отверстие корпуса могут быть отшлифованы с допусками, лишь немного превышающими допуски деталей подшипника.
• ✓Убедитесь, что заданы шероховатость поверхности и отклонение от формы, а не только диапазон диаметра.
• ✓Убедитесь в методе монтажа: запрессовка подшипника на место может потребовать специальной оснастки и должна исключать повреждение шариков, дорожек и сепаратора.
• ✓Согласуйте поле допуска вала с производителем подшипников — ни один источник в этом наборе не публикует таблицу вала.

Где источники расходятся и что проверить

Это рекомендации от двух источников-поставщиков, а не обязательные пределы, и ни один не даёт числового значения температуры или величины посадки, при которой класс меняется^11,19. Рассматривайте расхождение как повод получить класс зазора в письменном виде от производителя подшипников для ваших конкретных условий, а не выбирать более консервативный столбец.

Перед запросом ценового предложения

• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник этого набора не даёт таблицы полей допусков вала (j5, k5, m6, n6) с соответствующими натягами или зазорами — посадку вала должен указать изготовитель подшипника
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не даёт числовых порогов отношения P/C, которые сдвигали бы требуемую посадку
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не связывает конкретные классы точности (P0, P6, P5) с выбором посадки
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не даёт числовых значений твёрдости или шероховатости поверхности, привязанных к выбору посадки
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не оценивает количественно различия стоимости или доступности между классами точности
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не сравнивает напрямую j5/k5/H7 и m6/n6 по лёгкости монтажа или демонтажа
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не даёт числового порога перепада температуры, при превышении которого требуется конкретная корректировка посадки
• Данные источников не дают ответа — уточните это у поставщика: ни один источник не даёт числовой зависимости между величиной натяга и соответствующим уменьшением внутреннего зазора