Анализ конструкций, расчеты подшипников качения и подшипниковых опор для редукторов

Цель работы – изучение конструкций различных типов подшипников качения, используемых в опорах валов редукторов для восприятия действующих на них нагрузок. Выполнение расчетов подшипников на статическую и динамическую грузоподъемность с целью определения долговечности работы, изучение способов установки их на валы и во втулки, а также выбор способа смазки. Изучение конструкций подшипниковых опор, которые позволяют либо жестко фиксировать вал, либо допускать его осевые перемещения.

Объект исследования – стенд с различными типами подшипников качения и альбом с конструкциями подшипниковых опор.

К онструкция и расчеты подшипников качения

d

Рис.1 Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4

Радиальные однорядные шариковые подшипники (рис.1) воспринимают радиальную и ограниченную осевую нагрузки, имеют минимальные потери на трение. Подшипники с двумя защитными шайбами (рис.2) заполняются смазочным материалом при изготовлении и в дополнительной смазке не нуждаются.

Радиально-упорные шарикоподшипники (рис.3) воспринимают как радиальные, так и осевые нагрузки. При этом величина осевого усилия зависит от угла контакта, имеющего значения = 12⁰, = 26⁰, = 36⁰.. Подшипник воспринимает осевую нагрузку только в одном направлении.

Конические роликоподшипники (рис. 4) могут воспринимать значительные радиальные и осевые нагрузки. Способность воспринимать осевую нагрузку зависит от угла конусности , который может быть равен = 12⁰, = 18⁰, = 26⁰, = 36⁰. Основные параметры шариковых и роликовых подшипников приведены в ПРИЛОЖЕНИИ.

Основными критериями работоспособности подшипника качения являются его динамическая - С и статическая - Со грузоподъемность. Расчет подшипников на статическую грузоподъемность проводят при частотах вращения n < 10 мин ^-1. Под статической грузоподъемностью понимается нагрузка, при которой общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта не превышает 0, 0001 диаметра тел качения. Величина С₀ для каждого подшипника приводится в стандартах. Расчетное значение эквивалентной статической нагрузки равно: F₀ = X₀F_r + Y₀F_ ,

но не меньше величины F₀ = F_r.

Здесь F_r , F_ – радиальная и осевая нагрузки;

X₀ и Y₀ – коэффициенты радиальной и осевой статической нагрузки из ГОСТа.

Условие подбора подшипника по статической грузоподъемности запишется в виде: F₀  C_0..

Расчет подшипников на динамическую грузоподъемность при частоте вращения n  10 об/мин проводят по эмпирической формуле ,

где С_расч –расчетная динамическая грузоподъемность;

n – рабочие обороты вала; L_h – требуемая долговечность подшипника в часах; m =  3 - для шарикоподшипников и m = 10/3 – для роликоподшипников.

Эквивалентную нагрузку F для радиальных и радиально-упорных подшипников вычисляют из соотношения:

,

где F_r, F_a – радиальная и осевая нагрузки на подшипники;

X и Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки, представленные в стандарте на подшипники;

V = 1 – при вращающемся внутреннем кольце;

V = 1, 2 – при вращающемся наружном кольце подшипника;

k_ = 1…1,7- коэффициент безопасности, зависящий от характера нагрузки (спокойная или динамическая);

k_t = 1…1,4- коэффициент рабочей температуры подшипника ;

Для обеспечения работоспособности подшипника необходимо соблюдение следующего соотношения: С_расч    С, где С – табличная динамическая грузоподъемность, т.е. такая постоянная нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение одного миллиона оборотов без появления признаков усталости не менее чем у 90 подшипников, подвергнутых испытаниям.

Для определения расчетной долговечности подшипника в часах проверочные расчеты выполняют по формуле   L_зад. ,

где L_зад – заданный ресурс работы подшипника в часах.

Суммарная осевая нагрузка F_a , действующая на радиально-упорный подшипник, определяется с учетом осевой составляющей S от радиальной нагрузки F_r .

Силу S определяют по следующим формулам:

для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников- S = e F_r ,

для конических роликоподшипников - S = 0,83 e F_r ,

где e - коэффициент осевого нагружения, зависит от угла контакта α и отношения параметров F_а / C_{0 .} Осевая нагрузка на каждый из двух подшипни-ков ( S₁ и S₂ ) вала может быть определена по формулам, приведенным в таблице

Условные случаи нагружения	Значения осевых нагрузок
S1 ≥ S2 Fa ≥ 0	Fa1 = S1 , Fa2 = S1 + Fa
S1 < S2 Fa ≥ S2 – S1
S1 < S2 Fa ≤ S2 – S1	Fa1 = S2 - Fa , Fa2 = S2