Определить усилие запрессовки подшипника качения на сплошной стальной вал. Также определить температуру нагрева подшипника
при сборке соединения нагревом. При расчете внутреннее кольцо подшипника рассматривать как втулку, наружный диаметр которой на 20 % больше внутреннего. Недостающие данные принять. Значения вероятностных натягов при посадке на вал подшипников качения приведены в таблице П2 приложения.
Исходные данные
Вариант 5
№ подшипника 214
Посадка L6m6
Рис.2 Расчетная схема
Ответ
усилие запрессовки 18,6 кН, температура нагрева 700С.
Решение
Для подшипника №214 d=70 мм, а его ширина B=24 мм.
Наружный диаметр внутреннего кольца подшипника
d2=1.2∙70=84 мм.
Посадка подшипника на вал ∅70L6m6, для которой Nmin=11 мкм, а Nmax=42 мкм.
Среднее арифметические отклонение профиля сопряжённых поверхностей принимаем Ra1=0.63 мкм, Ra2=1,25 мкм.
Поправка на обмятие микронеровностей
δR=5.5∙Ra1+Ra2=5.50.63+1.25≈10 мкм.
Наибольшее значение натяга при выбранной посадке и способе образования соединения (запрессовка)
Nн=(Nmax-δR)=42-10=32 мкм.
Коэффициенты, определяющие жесткость деталей
c1=1 (т.к
. вал не полый)
c2=1+dd221-dd22=1+708421-70842≈5.5.
Наибольшее вероятностное удельное давление на поверхности сопряжения при выбранной посадке
pmax=Nнdc1-μ1E1+c2+μ2E2=32∙10-60.071-0.260.2∙1012+5.5+0.280.22∙1012≈17.6 МПа,
где примем
для охватываемой детали Е1=2,0·105 МПа, μ1=0,26 – соответственно модуль упругости и коэффициент Пуассона;
для охватывающей детали Е2=2,2·105 МПа, μ2=0,28 – соответственно модуль упругости и коэффициент Пуассона.
Сила запрессовки
Fзап=pmax∙π∙d∙B∙fп=17,6∙106∙3,14∙0,07∙0,024∙0,2≈18,6 кН,
где fп=0,2 – коэффициент трения покоя без смазки с соединении «сталь-сталь».
Разность температур деталей сопряжения при сборке соединения с натягом с помощью нагрева подшипника в масле
∆t=Nmax+∆зα∙d=42∙10-6+10∙10-615∙10-6∙0.07≈50 К,
где ∆з=10 мкм – зазор, необходимый для сборки (для вала 70 мм),
α=15∙10-6 К-1 – коэффициент линейного расширения материала внутреннего кольца подшипника.
При сборке соединения нагревом охватывающей детали температура, до которой должен быть нагрет подшипник
t2=t0+∆t=20+50=70 ℃,
где t0=20 ℃ - принятая температура в сборочном помещении.
Ответ: усилие запрессовки 18,6 кН, температура нагрева 700С.