Допуски и посадка подшипников качения на вал: алгоритм подбора в 5 шагов

Введение

Один из решающих факторов долгого и надежного срока службы комплектующих и подшипниковых узлов – правильный выбор посадок. Некорректная установка может привести к снижению прочности, деформации выходу подшипника из строя, потере точности механизма, вибрациям и шуму. Важно при этом учитывать специфику условий работы: степень нагрузки, частоту вращений, материал установки, длину посадочной поверхности и другие факторы.Строгое соответствие общим стандартам хотя и обеспечивает взаимозаменяемость деталей, однако во многих ситуациях этого недостаточно при работе с оригинальными конструкторскими решениями и нетипичными условиями. В таких ситуациях требуется тщательная сверка параметров со справочниками производителя или помощь специалистов. 

Прежде чем производить монтаж, необходимо определить основные параметры и критерии, чтобы в дальнейшем более детально подобрать допуски и классы точности. В данной статье совместно со специалистами Моушн Продактс мы разработали универсальный базовый алгоритм, который позволит учесть все специфические условия работы и произвести посадку подшипника с минимальными рисками.

ШАГ 1: Определение стандартов

Современные производственные технологии достаточно вариативны. Взаимозаменяемости комплектующих и сочетаемость разных брендов обеспечиваются международными и государственными стандартами. Общую основу нормативной базы в ситуации определения допусков при установке подшипников на вал составляют 3 пункта:

• ГОСТ 520-2011 –«Подшипники качения. Общие технические условия»– это ключевой межгосударственный стандарт, в котором приведены все основные технические параметры подшипников в зависимости от типа конструкции, а также описаны обозначения, размеры, классы точности и допуски внутренних и внешних колец подшипников. 
• ГОСТ 3325-85 –«Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки»– стандарт, который необходим для определения основных требований при монтаже подшипников качения с номинальным диаметров до 2500 мм. Стандарт применим в ситуациях, когда: валы сплошные или толстостенные, корпуса толстостенные, валы и корпуса выполнены из стали или чугуна, максимальный нагрев подшипника в работе – максимум 100 градусов. В данном регламенте необходимо искать информацию о классах точности, допусках валов и подшипников, а также допустимых натягах и зазорах при посадке подшипников на вал или в корпус. 
• Справочная информация от производителя – сегодня ведущие бренды-производители подшипников разработали широкий перечень справочников, к которым необходимо обращаться с целью конкретизации технических параметров по конкретным изделиям. Данные документы позволяют уточнить и сверить информацию межгосударственных стандартов с параметрами конкретно вашего подшипника. 

ШАГ 2: Определение условий работы

После того, как была определена нормативная база, по которой будет происходить сверка параметров, далее важно установить факторы эксплуатации, а именно условия работы и степень нагрузки. 
Конкретные посадки для подшипниковых узлов назначаются с учетом анализа условий эксплуатации механизма. Однако общее правило: чем тяжелее условия работы, тем плотнее должна быть посадка. 
В определенных случаях необходимо учитывать факторы, требующие увеличения натяга:

• Высокая нагрузка: абсолютная величина.
• Динамика нагрузки: большой диапазон колебаний, высокая скорость изменения нагрузки, ударный характер нагрузки.
• Вибрации.
• Высокие окружные скорости.

Классификация типов нагрузки подшипников качения и рекомендованных типов посадки на примере SKF.

В какое оборудование производится установка подшипника? Какая область применения и степень нагрузки? Ответы на эти вопросы позволят в дальнейшем определить класс точности допуска подшипника и вала.

ШАГ 3: Определение параметров подшипника: радиальный зазор

Важный параметр, который следует учитывать при определении допусков – радиальный зазор подшипника. Расстояние, на которое возможно смещение одно из колец подшипника качения относительно другого в перпендикулярном направлении относительно оси вращения, необходимо для определения 
степени натяга после установки. 

Определить радиальный зазор (минимальное и максимальное значение) можно по таблице, указанной в справочнике бренда-производителя в соответствии с типом вашего подшипника и его диаметром посадочного отверстия.

Таблица радиальных зазоров на примере ART bearings.

ШАГ 4: Определение класса точности и допуска

После того, как были установлены условия работы, тип подшипника и его радиальный зазор, далее устанавливается класс точности допуска подшипника и вала. Каждый класс точности допуска обозначается буквой и цифровой. Буква строчная для диаметра вала и прописная для диаметра отверстия в корпусе) определяет поле допуска относительно номинального размера. Цифра указывает на величину поля допуска.

Расположение наиболее часто используемых классов допуска вала и корпуса по отношению к допускам на диаметр отверстия и наружный диаметр подшипника. Источник: SKF.

Пример возможной классификации из справочника SKF.

Чаще всего применяются следующие классы точности:

• посадки на вал: g6, h6, j6, k6, m6, n6, p6, r6. В случае более высоких требований к точности вращения – h5, j5, k5, m5.
• посадки в корпус: G7, H8, H7, J7, K7, M7, N7, P7.При высоких требованиях к точности вращения: J6, K6, M6, N6, P6.

ШАГ 5: Соотнесение параметров по таблице 

Финальный шаг – сверка параметров. Перед установкой остается соотнести заданные допуски вала к допуску подшипника и определить, какая степень натяга будет после установки с учетом диаметра посадочного отверстия и вала. Для перепроверки еще раз можно обратиться к ГОСТам и справочнику – чтобы не упустить возможные специфические указания по конкретной разновидности комплектующего и оборудования. 

Данный алгоритм применим к наиболее частым стандартным вариациям подшипников качения и узлов. Однако, напоминаем: в случае сомнений или наличия нетипичных условий эксплуатации или конструкции всегда лучше обратиться за консультацией к специалистам, чтобы процедура посадки на вал гарантировано прошла без негативных последствий. В Моушн Продактс специалисты обладают профильным образованием и готовы оказать консультационную помощь в вопросах корректного подбора подшипниковых изделий. Глубина и детализация обработки каждого клиентского запроса является гарантом качественной и долгой работы производственных технологий. 

Мы всегда готовы ответить на ваш вопрос – достаточно направить запрос на почту или обратиться по телефону (бесплатно по России): 8 (800) 555-22-78.