Навігація
Головна
 
Головна arrow Техніка arrow Деталі машин. Курсове проектування
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ВИБІР І РОЗРАХУНОК ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

4.4.1.6.1. Сили, що навантажують підшипники
4.4.1.6.1.1. радіальні реакції

Вал на підшипниках, встановлених по одному в опорі, умовно розглядають як балку на шарнірно-рухомих опорах або як балку з одного шарнірно- рухомою і однією шарнірно-нерухомою опорою.

Радіальну реакцію підшипника вважають прикладеної до осі вала в точці перетину з нею нормалей, проведених через середини контактних майданчиків.

Для радіальних підшипників точка докладання реакції розташована на середині ширини підшипника.

Для радіально-наполегливих підшипників відстань а між точкою докладання реакції і торцем підшипника (рис. 4.29) може бути визначено за формулами:

Мал. 4.29

• підшипники кулькові овально-наполегливі однорядні:

• підшипники роликові конічні однорядні:

Ширину кільця В, монтажну висоту 7 коефіцієнт осьового навантаження е, кут контакту а, а також діаметри з1 і Про приймають по каталогу підшипників (табл. П.155-П.160).

Реакції опор визначають з рівнянь рівноваги. Методика визначення реакцій в опорах викладена в розд. 5.5.3.

У ряді випадків напрямок обертання може бути змінним або невизначеним, причому зміна напрямку обертання може привести до зміни не тільки напрямки, а й значний реакцій опор. У таких випадках при визначенні реакцій розглядають найбільш несприятливий варіант.

4.4.1.6.1.2. осьові реакції

При установці вала на двох радіальних кулькових або радіально-наполегливих підшипниках нерегульованих типів осьова сила, навантажує підшипник, дорівнює за величиною зовнішньої осьової силі, що діє на вал. Силу сприймає той підшипник, який обмежує осьове переміщення вала під дією цієї сили.

При визначенні осьових сил, що навантажують радіально-наполегливі підшипники регульованих типів, слід враховувати осьові сили, що виникають під дією радіальної навантаження В г внаслідок нахилу контактних ліній. Значення цих сил залежать від типу підшипника, кута контакту, значень радіальних сил, а також від того, як відрегульовані підшипники.

Якщо підшипники зібрані з великим зазором, то все навантаження сприймає тільки один або два кульки, або ролика. Осьова складова навантаження при передачі її одним тілом кочення дорівнює / 7 tgα. Умови роботи підшипників при таких великих зазорах несприятливі, і тому такі зазори неприпустимі.

Зазвичай підшипники регулюють так, щоб осьової зазор при сталому температурному режимі був би близький до нуля. В цьому випадку під дією радіальної навантаження знаходяться близько половини тіл кочення, а сумарна по всім навантаженим тілах кочення осьова складова через нахилу контактних ліній дорівнює е'Г г і являє собою мінімальну осьову силу, яка повинна діяти на радіально-завзятий підшипник при заданій радіальної силі:

У кулькових радіально-наполегливих підшипниках дійсний кут контакту відрізняється від початкового і залежить від радіального навантаження і базової статичної вантажопідйомності Со. Тому коефіцієнт е 'визначають за формулами:

• для підшипників з кутом контакту а = 12 °:

• для підшипників з кутом контакту а = 15 °:

• для підшипників з кутом контакту а> 18 °:

• для конічних роликових підшипників:

Значення коефіцієнта е в формулах (4.44) і (4.45) приймають по табл. П.163.

Під дією сили ^ ат | п зовнішнє кільце підшипника поджато до кришки

корпусу. При відсутності упору кільця в кришку воно буде віджата в осьовому напрямку, що призведе до порушення нормальної роботи підшипника. Для забезпечення нормальних умов роботи осьова сила, навантажує підшипник, повинна бути не менше мінімальної:

Ця умова має бути виконано для кожної опори.

Якщо т1П , то більше половини тіл кочення підшипника знаходяться під

навантаженням. Жорсткість опори з ростом осьового навантаження збільшується, тому в деяких опорах, наприклад, в опорах шпинделів верстатів, застосовують збірку з попереднім натягом.

Для нормальної роботи радіально-наполегливих підшипників необхідно, щоб в кожній опорі осьова сила, навантажує підшипник, була б нс менше мінімальної:

Крім того, повинна бути виконана умова рівноваги вала - рівність нулю суми всіх осьових сил, що діють на вал. Наприклад, для схеми по рис. 4.30:

Розглянемо приклад знаходження осьових реакцій в опорах.

У представленій на рис. 4.30 розрахунковій схемі прийняті позначення:

Р л і - зовнішні осьова і радіальна навантаження, що діють на вал; і - радіальні реакції опор; і Г А2 - осьові реакції опор.

Рішення щодо визначення осьових реакцій в опорах може бути знайдено при спільному задоволенні трьох умов:

Мал. 4.30

• з умови (4.46) в кожній опорі з урахуванням (4.41) слід:

• з умови рівноваги вала під дією осьових сил слід:

Для знаходження рішення застосовують метод спроб, попередньо беручи осьову силу в одній з опор рівній мінімальної.

1. Нехай, наприклад.

Тоді з умови рівноваги вала отримаємо:

Перевіряємо виконання умови;> Р ит ^ п для другої опори. Якщо при цьому

виконується умова Г А2 > е'Р г2 , то осьові сили знайдені правильно.

Якщо <<? '/ 7 2 > що неприпустимо, то потрібно зробити другу спробу. 2. Слід прийняти :

Тоді з умови рівноваги вала отримаємо:

При цьому умова буде обов'язково виконано.

4.4.1.6.2. Підбір підшипників

Основний критерій працездатності та порядок підбору підшипників залежить від значення частоти обертання кільця.

Підшипники вибирають по статичній вантажопідйомності, якщо вони сприймають зовнішнє навантаження в нерухомому стані або при повільному обертанні (п <10 об / хв).

Підшипники, що працюють при п> 10 об / хв, вибирають по динамічної вантажопідйомності, розраховуючи їх ресурс при необхідної надійності.

Підшипники, що працюють при частоті обертання п> 10 об / хв і різко змінному навантаженні, також слід перевіряти на статичну вантажопідйомність.

Попередньо призначають тип і схему установки підшипників.

Підбір підшипників виконують для обох опор вала.

У деяких виробах, наприклад, в редукторах, для обох опор рекомендується застосовувати підшипники одного типу і одного розміру. В цьому випадку підбір виконують по найбільш навантаженої опорі.

Іноді зі співвідношення радіальних і осьових сил не можна заздалегідь з упевненістю визначити, яка опора більш навантажена. Тоді розрахунок ведуть паралельно для обох опор до отримання значень еквівалентних навантажень, за якими і визначають більш навантажену опору.

4.4.1.6.2.1. Розрахунок підшипників па статичну вантажопідйомність

При розрахунку на статичну вантажопідйомність перевіряють, чи не буде статична еквівалентна навантаження на підшипник перевершувати статичну вантажопідйомність, вказану в каталозі:

При виборі і розрахунку підшипників слід мати на увазі, що допустиме статичне еквівалентна навантаження Р () г може бути менше, дорівнює або більше базової статичної вантажопідйомності. Значення цього навантаження залежить від вимог до плавності ходу, шумності і до моменту тертя, а також і від дійсної геометрії поверхонь контакту. Чим вище перераховані вимоги, тим менше значення допустимої статичної еквівалентної навантаження.

Якщо не потрібна висока плавність ходу, то можливо короткочасне підвищення Р $ г до 2 С 0 / ..

При підвищених вимогах до плавності ходу, шумності і до стабільності моменту зору рекомендується зменшити допустиму статичну еквівалентну навантаження Р до -. Коефіцієнт безпеки 5 0 для наполегливих підшипників кранових гаків і підвісів дорівнює 1,5; для приладових прецизійних поворотних пристроїв 5 () = 2; для відповідальних важконавантажених опор і поворотних кіл 5 0 = 4.

  • 4.4.1.6.2.2. Розрахунок підшипників па заданий ресурс Вихідні дані:
    • • Р г] , Р г2 - радіальні навантаження (радіальні реакції) опор двухопорного вала;
    • • Р А - зовнішня осьова сила, що діє на вал;
    • • п - частота обертання кільця (як правило, частота обертання валу);
    • • с! - діаметр посадочної поверхні вала, який беруть з компонувальною схеми;
    • • Ь $ а - необхідний ресурс при необхідній ймовірності безвідмовної роботи підшипника, в млн об .;
    • • Ь 5ак - необхідний ресурс при необхідній ймовірності безвідмовної роботи підшипника, в годинах;
    • • режим навантаження;
    • • умови експлуатації підшипникового вузла (можлива перевантаження, робоча температура та ін.).

Умови роботи підшипників вельми різноманітні й можуть бути різними за величиною короткочасних перевантажень, робочій температурі, обертанню внутрішнього або зовнішнього кільця і ін. Вплив цих факторів на працездатність підшипників враховують введенням в розрахунок еквівалентної динамічного навантаження (формули (4.34), (4.35)) і додаткових коефіцієнтів .

Підбір підшипників кочення слід виконувати в такій послідовності.

  • 1. Попередньо призначають тип і схему установки підшипників.
  • 2. Для призначеного підшипника визначають наступні дані:
    • • для кулькових радіальних і радіально-наполегливих підшипників з кутом контакту а <18 ° - значення базових динамічної З г і статичної З 0 ,. радіальних вантажопідйомності (по каталогу підшипників);
    • • для кулькових радіально-наполегливих з кутом контакту а> 18 ° - значення С г (по каталогу підшипників), а по табл. 11.163 - значення коефіцієнтів навантажень X і У, коефіцієнта осьового навантаження е;
    • • для конічних роликових - значення С ,. (За каталогом підшипників) і по табл. 11.163 визначають значення коефіцієнтів навантажень X і У, коефіцієнта осьового навантаження е.
  • 3. З умови рівноваги вала і умови обмеження мінімального рівня осьових навантажень на радіально-наполегливі підшипники визначають осьові сили р а І Р А2 *
  • 4. Для підшипників кулькових радіальних, а також кулькових радіальноупорних з кутом контакту а <18 ° по табл. П.163 відповідно до наявної ін

формацією знаходять значення X, Y і е в залежності від

5. Порівнюють відношення

з коефіцієнтом е і остаточно приймають значення коефіцієнтів X і У.

при

приймають: X = 1, У = 0.

при

для підшипників кулькових радіальних і радіально-наполегливих

остаточно приймають певні раніше (в п.2 і п.4) значення коефіцієнтів X і У.

Тут V- коефіцієнт обертання кільця:

  • • V = 1 при обертанні внутрішнього кільця підшипника щодо направлення радіального навантаження;
  • • V- 1,2 при обертанні зовнішнього кільця.
  • 6. Обчислюють еквівалентну радіальну динамічне навантаження:
    • • для кулькових радіальних і кулькових або роликових радіально-наполегливих підшипників:

• для роликових радіальних підшипників:

Значення температурного коефіцієнта К Т приймають по табл. 4.4.4, а коефіцієнта К ь безпеки - в залежності від робочої температури / раб підшипника по табл. 4.4.5.

Для роботи при підвищених температурах застосовують підшипники зі спеціальною стабілізуючою термообробкою і виготовлені з теплостійких сталей.

Таблиця 4.4.4

1

про

про

<100

125

150

175

200

225

250

Кт

1,0

1,05

1,10

1,15

1,25

1,35

1,4

Таблиця 4.4.5

характер навантаження

До ь

Галузь застосування

Спокійна навантаження без поштовхів

1,0

Малопотужні кінематичні редуктори і приводи. Механізми ручних кранів, блоків. Талі, кішки, ручні лебідки. приводи управління

Легкі поштовхи; короткочасні перевантаження до 125% номінальної на1рузкі

1,0-1,2

Прецизійні зубчасті передачі. Металорізальні верстати (крім стругальних, довбальних і шліфувальних). Гіроскопи. Електросталі і монорейкові візки. Лебідки з механічним приводом. Електродвигуни малої і середньої потужності. Легкі вентилятори і повітродувки

Помірні поштовхи; вібраційне навантаження; короткочасні перевантаження до 150% номінального навантаження

1,3-1,5

Зубчасті передачі. Редуктори всіх типів

Те ж, в умовах підвищеної надійності

1,5-1,8

Шпинделі шліфувальних верстатів. Електрошпинделі

Навантаження зі значними поштовхами і вібраціями; короткочасні перевантаження до 200% номінального навантаження

1,8-2,5

Зубчасті передачі. Дробарки і копри. Кривошипно-шатунні механізми. Валки і Ад'юстаж прокатних станів. потужні вентилятори

Навантаження з сильними ударами; короткочасні перевантаження до 300% номінального навантаження

2,5-3,0

Лісопильні рами. Холодильне обладнання

Для підшипників, що працюють при змінних режимах навантаження, що задаються циклограми навантажень і відповідними цим навантаженням частотами обертання (рис. 4.31), слід обчислювати еквівалентну динамічне навантаження при змінному режимі навантаження:

де Р { і I, - постійна еквівалентна навантаження (радіальна або осьова) на / '- м режимі і тривалість її дії, в млн об.

Мал. 4.31

Якщо задана в годинах (1 И ), то її перераховують на мільйони оборотів з урахуванням частоти обертання п., Об / хв:

Якщо навантаження на підшипник змінюється за лінійним законом від Р П1 ; П до Р тах , то еквівалентна динамічна навантаження дорівнює:

За ГОСТ 21354-87 режими роботи машин зі змінним навантаженням зведені до шести типових режимів навантаження:

  • 0 - постійного;
  • 1 - важкого;

II - середнього равновероятности;

III - середнього нормальному;

IV - легкому;

V - особливо легкому.

Для підшипників опор валів зубчастих передач, що працюють при типових режимах навантаження, розрахунки зручно вести за допомогою коефіцієнта еквівалентності До Е .

При цьому по відомим максимальним, довготривалим силам Т 7 ,. ,, Г г2 , / ^ тах , відповідним максимальному з довготривалих обертального моменту, знаходять еквівалентні навантаження:

за якими відповідно до п.п. 2-6 ведуть розрахунок підшипників, як при постійному навантаженні.

7. Визначають скоригований за рівнем надійності і умов застосування розрахунковий ресурс підшипника, год:

де С ,. - разова динамічна радіальна вантажопідйомність підшипника; Р г - еквівалентна динамічна радіальна навантаження (при змінному режимі на- 1руженія Р Ег ); до - показник ступеня (А = 3 для кулькових підшипників, А '= 3,3 - для роликових підшипників); п - частота обертання кільця; а ] - коефіцієнт, коригуючий ресурс в залежності від необхідної надійності (табл. 4.4.3); "23 - коефіцієнт, що характеризує спільне вплив на ресурс особливих властивостей підшипника і умов його експлуатації (табл. 4.4.6).

Таблиця 4.4.6

Підшипники

Значення коефіцієнта "23 для умов застосування

1

2

3

Кулькові (крім сферичних)

0,7-0,8

1,0

1,2-1,4

Роликові з циліндричними роликами. Кулькові сферичні дворядні

0,5-0,6

0,8

1,0-1,2

роликові конічні

0,6-0,7

0,9

1,1-1,3

Роликові сферичні дворядні

0,3-0,4

0,6

0,8-1,0

При виборі коефіцієнта " 23 розрізняють наступні умови застосування підшипника:

  • 1 - звичайні (матеріал звичайної плавки наявність перекосів кілець, відсутність надійної гідродинамічної плівки масла наявність в ньому сторонніх часток);
  • 2 - характеризуються наявністю пружною гідродинамічної плівки масла в контакті кілець і тіл кочення, відсутністю підвищених перекосів у вузлі; сталь звичайного виготовлення;
  • 3 - те ж, що в п.2, але кільця і тіла кочення виготовлені зі сталі електро- шлакового або вакуумно-дугового переплаву.
  • 8. Оцінюють придатність наміченого розміру підшипника.

Підшипник придатний, якщо виконується умова:

де 4 і л - розрахунковий ресурс підшипника; Ь 5ак - необхідний ресурс підшипника.

У деяких випадках в одній опорі встановлюють два однакових радіальних або радіально-наполегливих однорядних підшипника, що утворюють один підшипниковий вузол. При цьому пару підшипників розглядають як один дворядний підшипник.

  • 11ри визначенні ресурсу за формулою (4.59) замість С ,, підставляють базову динамічну радіальну вантажопідйомність З гсум комплекту з двох підшипників:
    • • для шарикопідшипників:

• для роликопідшипників:

Базова статична радіальна вантажопідйомність такого комплекту З 0гсум

дорівнює подвоєною номінальною вантажопідйомності одного однорядного підшипника З 0 ,:

При визначенні еквівалентної навантаження Р г значення коефіцієнтів X і У (табл. Г1.163) приймають як для дворядних підшипників.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук