Как устроен корпус подшипника и какую посадку отверстия заложить в чертёж

Корпус подшипника в машине делает одну работу: фиксирует наружное кольцо подшипника качения относительно рамы. Отверстие вне допуска, излом осей двух опор или посадка «на всякий случай H7» заканчиваются одинаково — кольцо проворачивается в поясе или работает кромкой, и ресурс узла садится раньше расчётного. Ниже разбор детали по чертежу: какие бывают корпуса, когда отверстие назначают H7, K7 или N7, откуда берётся соосность и какие данные нужны для расчёта.

Из чего состоит подшипниковый узел и за что отвечает корпус

Для конструктора корпус подшипника — деталь, которая фиксирует наружное кольцо подшипника качения относительно рамы или станины. Это деталь по чертежу, а не складская опора под типовой вал.

Подшипник качения стоит между валом и корпусом. Внутреннее кольцо сидит на шейке вала, наружное кольцо принимает отверстие корпуса. Корпус подшипника фиксирует наружное кольцо и передаёт силу на раму: дорожку качения корпус не несёт.

Состав узла от рамы к валу. У каждой позиции своя посадочная поверхность.

• Корпус подшипника — отверстие под наружное кольцо и плоскости крепления к раме. Посадочная поверхность — цилиндр отверстия.
• Наружное кольцо подшипника качения сидит в этом отверстии. Посадочная поверхность — наружный диаметр кольца.
• Внутреннее кольцо стоит на валу. Посадочные поверхности — отверстие кольца и шейка вала, к корпусу они не относятся.
• Бурт или крышка упирает наружное кольцо вдоль оси. Посадочная поверхность — торец бурта или плоскость крышки.
• Уплотнение закрывает полость от пыли, влаги и вытекания смазки. На диаметр посадки кольца оно не влияет.
• Крепёж к раме — лапы, фланец, болты. Присоединительные плоскости, к посадочному поясу не относятся.

Дальше — тип корпуса, поле допуска отверстия и геометрия посадочных мест.

Типы корпусов: разъёмный, неразъёмный, фланцевый и под вкладыш

Тип корпуса выбирают по способу монтажа, до выбора посадки. В чертежах повторяются четыре конструкции: неразъёмный, разъёмный, фланцевый и корпус под вкладыш. Чугун СЧ20 — типовое литьё, сталь 20 — сварной корпус, сталь 45 — удар и распор.

Неразъёмный корпус — цельная деталь. Подшипник качения заводят в отверстие с торца, поэтому вал должен проходить вдоль оси.

Разъёмный корпус делится на основание и крышку: вал ставят уже с подшипниками и закрывают сверху. Крышка и основание после расточки составляют один комплект. Половинки стягивают, отверстие растачивают в сборе и пару метят. Поменять половинки местами нельзя.

Фланцевый корпус сажают торцом на стенку или плиту. Пояс короткий, база — плоскость фланца. Перпендикулярность фланца к оси задают вместе с расточкой.

В корпусе под вкладыш отверстие сажает втулку скольжения, а не кольцо подшипника качения. Посадка берётся из чертежа вкладыша: поля H7, K7 и N7 к этой паре не относятся. Ресурс узла задаёт смазка пары трения.

Посадки отверстия под наружное кольцо: H7, K7 и N7

Поле отверстия под наружное кольцо выбирают по нагружению кольца. Наружное кольцо подшипника качения — не вал h6: допуск кольца идёт по ГОСТ 520 и смещён в минус. Поле корпуса назначают по ГОСТ 3325, натяг в микрометрах из пары h6/H7 не выводят.

Посадка H7 оставляет зазор при местном нагружении подшипника качения: вал вращается, корпус стоит, направление силы постоянное. Зазор нужен плавающей опоре — кольцо сдвигается вдоль отверстия при удлинении вала. На фиксирующей опоре вдоль оси кольцо держит бурт или крышка. Пока нагружение местное, диаметр отверстия оставляют H7.

Посадка K7 даёт переходную посадку наружного кольца подшипника качения. Кольцо уже держат в отверстии, демонтаж ещё реален. Нагружение чаще неопределённое: сила качается и не обходит всё кольцо.

Посадка N7 создаёт натяг при циркуляционном нагружении подшипника качения. Так нагружено наружное кольцо, когда вращается корпус или вращается вектор силы. Зазор в этом режиме даёт проскальзывание кольца и фреттинг пояса. Натяг проскальзывание убирает, демонтаж идёт распрессовкой.

Соосность посадочных мест и шероховатость отверстия

Верный допуск диаметра не сохраняет ресурс, если оси посадочных отверстий изломаны. При изломе наружное кольцо подшипника качения работает кромкой дорожки: нагрузка садится на край ролика или на два шарика вместо пояса. Попадание отверстия в H7, K7 или N7 этот кромочный контакт не лечит. Соосность посадочных отверстий задают отдельно от поля диаметра: так её читает ГОСТ 3325.

Для корпуса с двумя опорами на одной оси смотрят взаимное положение отверстий. Для фланцевого — перпендикулярность торца фланца к оси отверстия: перекос фланца при затяжке к плите гнёт ту же ось. Цилиндричность пояса держит пятно контакта; конус и огранка сажают кольцо на две линии.

• Соосность двух отверстий — общая ось, без излома между опорами.
• Перпендикулярность бурта к оси отверстия, иначе кольцо встаёт с перекосом на упоре.
• Цилиндричность пояса — без конуса, бочкообразности и огранки от чистового прохода.
• Фаска захода кольца — кольцо не срезает кромку отверстия при запрессовке.
• Чистота пояса — на посадке нет рисок черновой расточки.

Шероховатость посадочного пояса — чистовая. Рабочий ориентир для отверстия корпуса: не грубее Ra 1,6 мкм. Точный порог зависит от диаметра и класса точности подшипника, его задаёт чертёж по ГОСТ 3325. Таблицу шероховатости по диаметрам вместо чертежа не подставляют.

Крышки, бурты и уплотнения: как фиксируют кольцо и закрывают узел

Осевой фиксатор и уплотнение в корпусе подшипника решают разные задачи. Бурт или крышка держит наружное кольцо подшипника качения вдоль оси. Уплотнение выбирают по среде — пыль, влага или жидкая смазка — и по роли опоры: фиксирующая она или плавающая. На плавающей опоре кольцу оставляют ход вдоль оси, иначе температурное удлинение вала защемляет оба подшипника сразу.

• Глухая крышка закрывает торец корпуса и упирает наружное кольцо, вала за ней нет.
• Крышка с отверстием под вал пропускает вал и одновременно служит осевым упором кольца.
• Бурт корпуса — упор, выполненный заодно с отверстием; его торец перпендикулярен оси пояса.
• Пружинное кольцо в канавке корпуса держит торец при небольшой осевой силе.
• Манжета — контакт по валу, держит пыль и жидкую смазку.
• Лабиринт — бесконтактная щель с гребнями, для пыли и для оборотов, где манжета греется.
• Щелевой зазор — узкая щель без контакта; от крупной пыли прикрывает, жидкую смазку не держит.

Крышку, которая упирает кольцо, притягивают к торцу корпуса равномерно: перекос крышки повторяет перекос кольца. Канавка под пружинное кольцо не должна выходить на посадочный пояс.

Почему отверстие под подшипник растачивают за один установ

Соосность посадочных отверстий не появляется от поля допуска. Расточка за один установ обеспечивает соосность посадочных отверстий: оба отверстия и торец фланца в той же базе обработаны от одной оси шпинделя. Корпус при этом не отжимают. Каждая переустановка добавляет своё смещение и перекос от нового базирования, и посадка H7 это смещение не компенсирует: диаметр может быть в поле, а оси — с изломом.

У разъёмного корпуса отверстие растачивают в сборе: крышка стянута с основанием штатным крепежом, пара помечена, половинки после этого не меняют. Снятая без метки крышка возвращает излом, который снимали расточкой. Операцию ведут на сверлении и расточке: диаметр, цилиндр и общая ось снимаются с одной установки.

Как изготавливают корпус по чертежу: фрезеровка, расточка, контроль

Маршрут корпуса подшипника по чертежу заказчика идёт от заготовки к проверке посадки. Фрезерная обработка формирует базы и присоединительные плоскости: лапы, плоскость разъёма, торец фланца. Чистовую расточку за один установ делают уже от этих баз.

1. Заготовка. Литьё из чугуна СЧ20 либо прокат и сварная заготовка из стали 20 или стали 45.
2. Фрезеровка. Лапы, плоскость разъёма и торец фланца.
3. Сверление. Крепёжные отверстия в лапах и фланце.
4. Расточка. Получистовая и чистовая обработка отверстий за один установ.
5. Фаски. Заход наружного кольца, без острого края на поясе.
6. Контроль. Диаметр, форма пояса и соосность отверстий.

Чугун СЧ20 приходит литьём, припуск под расточку закрывает усадку и корку. Сталь 20 берут на сварной и умеренно нагруженный корпус, сталь 45 — когда фланец и стенка несут удар или высокий распор. Плоскость разъёма и лапы фрезеруют после сварки, по остывшей детали. В контроле сверяют диаметр пояса с полем чертежа, форму отверстия и соосность двух опор.

На тонкой стенке зажим после чистовой расточки уводит пояс в овал: круг, снятый на станке, после отжима уже не тот. Поэтому базы фрезеруют раньше, чистовую расточку оставляют последней среди размерных операций. Сверление крепежа ставят до чистового прохода, чтобы заусенец сверла не остался на поясе под кольцо.

Что прислать, чтобы рассчитать корпус подшипника

Расчёт корпуса подшипника собирают по комплекту данных, без догадок о посадке и марке. Если на чертеже нет поля допуска и шероховатости отверстия, эти пункты уточняют до расчёта и по умолчанию не подставляют. Поле подтверждают по ГОСТ 3325, из статьи его не копируют.

• Чертёж или образец. Годится чертёж с размерами посадки и баз либо деталь, с которой снимают размеры.
• Марка материала. Чугун СЧ20, сталь 20, сталь 45 или иная марка из чертежа.
• Количество. Одна деталь, установочная партия или серия — от этого зависит заготовка.
• Что вращается и куда направлена нагрузка. От этого видно, местное нагружение у наружного кольца или циркуляционное.
• Среда и удары. Пыль, влага, жидкая смазка, удар по фланцу.
• Крышки и уплотнения. Входят в комплект или торец корпуса оставляют открытым.
• Поле допуска и шероховатость отверстия. Если на чертеже их нет, пункты называют до расчёта.

По этому комплекту считают маршрут на расчёте: фрезеровка баз, расточка отверстия за один установ, контроль диаметра и соосности. Марку вне ряда чугун СЧ20, сталь 20 и сталь 45 указывают явно: литьё или сварку под неё закладывают отдельно.