12.4.4. Проверка валов на кратковременную перегрузку
Данный расчет проводится с целью предупреждения пластических деформаций и разрушений с учетом кратковременных перегрузок, например, пусковых. Для исключения возникновения малых пластических деформаций валы необходимо проверить по запасу статической прочности:
,
где
– расчетный коэффициент запаса прочности;
– нормальное напряжение при перегрузке;
– касательное напряжение при перегрузке;
– требуемый коэффициент запаса прочности.
Значения напряжений в опасном сечении вала определяются по формулам:
:
,
где
– соответственно, изгибающий и крутящий
моменты в опасном сечении при перегрузке.
Пиковые нагрузки могут быть случайными, действующими ограниченное число раз. Поэтому, если их определение затруднено, то расчет можно вести на двукратную перегрузку по крутящему моменту. Данную перегрузку обеспечивает асинхронный двигатель в период пуска:
;
,
где
– максимальные моменты;
– номинальные моменты.
13. Подшипники качения
13.1. Общие сведения
Подшипники предназначены для поддержания вращающихся валов и осей в пространстве и восприятия, действующих на них нагрузок. Подшипники могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей, например, сателлиты планетарных механизмов.
Подшипники качения состоят из следующих деталей:
– наружного и внутреннего колец с дорожками качения;
– тел качения;
– сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.
В совмещенных опорах одно или оба кольца могут отсутствовать: в данном случае тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса. Может отсутствовать также сепаратор (игольчатые подшипники).
Применение
подшипников качения позволило заменить
трение скольжения трением качения.
Трение качение существенно меньше
зависит от смазки. Приведенный коэффициент
трения качения близок к коэффициенту
жидкостного трения в подшипниках
скольжения (
).
Достоинства подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:
– упрощается система смазки и обслуживание подшипника, уменьшается расход смазочных материалов;
– уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке, например, в период пуска, при резких изменениях нагрузок и скоростей;
– меньшие моменты сил трения и теплообразование; малая зависимость моментов сил трения от скорости, значительно меньшие пусковые моменты (до 5…10 раз);
– меньший расход цветных материалов;
– меньшие требования к материалу и термической обработке валов;
– конструкция подшипников качения позволяет изготавливать их в массовом количестве как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость машин и механизмов.
Недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:
– отсутствие разъемных конструкций;
– повышенные радиальные габариты;
– высокие контактные напряжения и, соответственно, ограниченный срок службы;
– ограниченная быстроходность, связанная с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и т.д.);
– низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при роботе в агрессивных средах, например в воде;
– меньшая способность демпфировать колебания, повышенный шум при высоких частотах вращения.