![]() |
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Проверочный расчёт подшипников
При изучении подшипников качения нужно сначала ознакомиться с классификацией и конструкцией, а также областями применения основных типов их. Затем усвоить следующие вопросы: материалы деталей подшипников качения; смазка подшипников качения; основные правила конструирования узлов с подшипниками качения; их монтаж и регулировка; расчёт подшипников качения на долговечность по динамической грузоподъёмности и по статической грузоподъёмности и подпор их по ГОСТам. Основные типы подшипников изображены на рис. 15. Методика подбора подшипников качения подробно изложена в литературе /1/ с. 348…355, /2/ с. 101…105, /3/ с. 266…272, /4/ с. 140…150. Стандартные подшипники качения выбирают по диаметру посадочного участка вала под подшипник. Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колёс редукторов применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники, как наиболее простые по конструкции и дешёвые. Для опор валов шевронных передач применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами. При действии на опору радиальной Fr и значительной осевой силы ( Fa > 0, 25 Fr ) выбирают радиально-упорные или упорно-радиальные шариковые и роликовые подшипники. Первоначально принимают подшипники средней серии. Если при последующем расчёте грузоподъемность подшипника средней серии окажется недостаточной, принимают подшипник тяжёлой серии, если слишком большой – лёгкой серии. Подшипники особо лёгкой серии в силовых передачах применять не рекомендуется.
Рис. 15. Основные типы подшипников качения: 1 – радиальный шариковый; 2, 6 – самоустанавливающийся шариковый и роликовый; 3 – радиально-упорный шариковый; 4, 7 – радиальный роликовый и игольчатый; 5 – радиально-упорный роликовый; 8 – упорный шариковый.
При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам. Методика таких подборов подшипников также стандартизована. При частоте вращения подвижного кольца подшипника (вала) n ≥ 10 мин-1 подшипники выбирают по динамической грузоподъёмности Cr. Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчётной динамической грузоподъёмности Crp, H с базовой Cr, H или базовой долговечности L10h, час ( L10, млн. оборотов), с требуемой Lh, час по условиям: Crp ≤ Cr; L10h ≤ Lh Базовая динамическая грузоподъёмность подшипника Cr представляет собой постоянную радиальную нагрузку, которую подшипник может воспринимать при базовой долговечности, составляющей 106 оборотов внутреннего кольца. Значение Cr указаны в каталоге для каждого типоразмера подшипника (табл. 6П, 7П, 8П). Требуемая долговечность подшипников для зубчатых редукторов Lh = (10× 10³ …60× 10³ ) час. Расчётная динамическая грузоподъёмность подшипника Crp, H связана с долговечностью L, млн× об. зависимостью
где n – частота вращения вала, мин-1; m – показатель степени: m=3 для шариковых подшипников; m=3, 33 для роликовых подшипников; PE – эквивалентная динамическая нагрузка, Н учитывает характер и направления действующих на подшипник нагрузок, условия работы и зависит от типа подшипника. При расчётах следует строго следить за тем, чтобы в формулах Cr и PE были выражены в одних и тех же единицах. Для однорядных и двухрядных радиально-упорных шарико- и роликоподшипников эквивалентная нагрузка определяется по формулам: при при Для радиальных роликовых и радиальных шариковых (при Fa = 0) подшипников PE =VFrKбKT, где V – коэффициент, при вращении внутреннего кольца V=1, при вращении наружного – V=1, 2; Fr – радиальная нагрузка; Fa – осевая; e – коэффициент влияния осевого нагружения, определяется по табл. 20 в зависимости от отношения (Cor – статическая грузоподъёмность по табл. 6П, 7П, 8П); Kб – коэффициент, принимается в зависимости от характера нагрузки и вида машинного агрегата, Kб = 1…2. При умеренных толчках, кратковременных перегрузках Kб = 1, 3…1, 4; KT – коэффициент, принимается в зависимости от рабочей температуры подшипника (для стали ШХ15 при t до 100оС KT = 1; при t = 125...250oC KT = 1, 05...1, 4 соответственно); для зубчатых редукторов t < 100oC; X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок указываются в каталогах ( см. табл. 20 ). Значение X и Y различны в зависимости от отношения При расчёте эквивалентной динамической нагрузки PE важно правильно определить её силовые составляющие Fr и Fa, принимаемые в качестве расчётных. Для определения шариковых и роликовых радиальных подшипников при отсутствии осевой силы в зубчатом зацеплении Faз в качестве расчётной радиальной нагрузки Fr принимают большую радиальную нагрузку на подшипник ( суммарную реакцию опоры ). Для однорядных шариковых радиальных подшипников, воспринимающих одинаковую осевую нагрузку Fa равную осевой силе в зацеплении Faз (рис.16, а) выполняют расчёт только для подшипника с большей радиальной нагрузкой. При определении осевой нагрузки Fa для радиально-упорных подшипников следует помнить, что в них возникают дополнительные осевые составляющие S от радиальных нагрузок S = e·Fr – для радиально-упорных шариковых S = 0, 83·e·Fr – для радиально-упорных роликовых В таких случаях осевые нагрузки Fa определяют с учётом схемы действия внешних усилий в зависимости от относительного расположения подшипников. Схема нагружения подшипников и формулы для определения осевой нагрузки Fa приведены на рис. 16 и в табл. 21. Порядок подбора подшипников качения приведён в рассмотренном примере. Если в результате расчётов выполнено условие Crp ≤ Cr или L10h ≤ Lh, то предварительно выбранные подшипники пригодны. При несоблюдении этого условия рекомендуется изменить базовую динамическую грузоподъемность Cr: а) переходом из средней в лёгкую или тяжёлую серию данного типа подшипника, не изменяя диаметра вала под подшипник; б) переходом из данного типа подшипника в другой, более грузоподъёмный (например, вместо шариковых принять роликовые подшипники); в) увеличить диаметр вала под подшипник. Пример 6. Подобрать подшипники качения для тихоходного вала редуктора: осевая сила в зацеплении Fаз = 598, 5 Н; радиальные нагрузки на подшипники FrA = RA = 5796, 82 H; FrC = RC = 3948, 54 H; диаметр вала под подшипники d = 75мм; угловая скорость вала n = 301, 21 мин-1. 1. Выбираем типоразмер подшипника. Так как осевая сила в зацеплении Fаз = 598, 5 Н меньше 0, 25 . Fr, где Fr – большая радиальная опорная реакция FrA = 5796, 82 Н; выбираем радиальные однорядные шарикоподшипники средней серии 309: d = 45мм, D = 100мм, В = 25мм, Сr = 37, 8 кН, СОr = 26, 7 кН (табл. 6П). 2. Определяем составляющие эквивалентной нагрузки РЕ. Согласно схемы нагружения, рис.14а левый (опора А) и правый (опора С) подшипники воспринимают одинаковую нагрузку Fa равную осевой силе в зацеплении Fаз, поэтому расчёт выполняем только для более нагруженной опоры FrA = RA = 5796, 82 H. Определяем отношение: где V = 1; при вращении внутреннего кольца. Определяем отношение: и по табл. 20 находим е = 0, 20. При Находим по табл. 20 Х=1; Y = 0.
3. Определяем эквивалентную нагрузку по формуле: где Кб = 1, 1 при спокойной нагрузке; КТ = 1, 0 при t < 100°С.
4. Определяем долговечность подшипника: Долговечность подшипника в часах:
Подшипник пригоден.
Значения Х и У для подшипников. Таблица 20
Радиальные однорядные и двухрядные
Радиально-упорные шарикоподшипники
Формулы для определения осевой нагрузки Fa Таблица 21
Примечание: 1. Буквой В обозначен подшипник, воспринимающий осевую силу Fa в зацеплении. 2. Наклон контактных линий в радиально-упорных подшипниках (см. рис. 16, б, в) приводит к тому, что суммарные реакции в опорах подшипников RA и RB, приложенные к телам качения n, вызывают появления в них радиальных нагрузок FrA, FrB и их осевых составляющих SnA, SnB, которые стремятся раздвинуть кольца подшипников в осевом направлении. Этому препятствуют буртики вала и корпуса с соответствующими реакциями (осевыми нагрузками) FaA и FaB, велечина которых зависит от соотношения осевой силы в зацеплении Fa и суммарных осевых составляющих SA и SB. На рассматриваемых рисунках и схемах суммарные радиальные нагрузки FrA, FrB и их осевые составляющие SA, SB приведены к оси вала. Рис. 16. Схемы нагружения подшипников
1. Определяем эквивалентную нагрузку по формуле PE = VFrKбKT=1·6602, 5·1, 3·1=8583, 25 Н, где Кб = 1, 3 при умеренных толчках; KT=1, 3 при t< 100oC.
2. Определяем динамическую грузоподъёмность Crp < Cr – подшипник пригоден.
Требования к конструированию редуктора При конструктивной разработке необходимо выполнить следующие требования: 1. Уточнить длину и назначить диаметры всех участков каждого вала. 2. Подобрать по нормалям радиусы галтелей и проточек вала. 3. Подобрать по ГОСТу форму и размеры фасок выходных концов валов редуктора. 4. Определить способ осевого крепления и фиксирования колес. 5. Определить типы, размеры, схему установки и способ крепления подшипников на валу и в корпусе редуктора. 6. Подобрать по ГОСТу крышки подшипников, стаканы (если потребуется), а в случае необходимости спроектировать их. 7. Определить способ смазки зацепления и подшипников. 8. Выбрать посадки зубчатых колес и муфт на валы и подшипников на валы и в корпус. 9. Определить все необходимые размеры корпуса редуктора. 10.Подобрать по нормалям типы уплотнительных устройств. Подобрать по ГОСТу прочие мелкие детали редуктора: рым-болты, маслоуказатели, пробки, болты, крышки и т. п.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-15; Просмотров: 2550; Нарушение авторского права страницы