Подбор подшипников

 Основной критерий работоспособности и порядок подбора подшипников зависит от значения частоты вращения кольца. Подшипники выбирают по статической грузоподъемности, если они воспринимают внешнюю нагрузку в неподвижном состоянии или при медленном вращении  (n ≤ 10 об/мин). Подшипники, работающие при n > 10 об/мин, выбирают по динамической грузоподъемности, рассчитывая их ресурс при требуемой надежности. Подшипники, работающие при частоте вращения n > 10 об/мин и резко переменной нагрузке, также следует проверять на статическую грузоподъемность.  Предварительно назначают тип и схему установки подшипников (см. выше). Подбор подшипников выполняют для обеих опор вала. В некоторых изделиях, например в редукторах, для обеих опор применяют подшипники одного типа и одного размера. Тогда подбор выполняют по наиболее нагруженной опоре. Иногда из соотношения радиальных и осевых сил нельзя заранее с уверенностью сказать, какая опора более нагружена. Тогда расчет ведут параллельно для обеих опор до получения значений эквивалентных нагрузок, по которым и определяют более нагруженную опору.  

Расчет подшипников на статическую грузоподъемность

 Значения базовой статической грузоподъемности для каждого подшипника заранее подсчитаны по формулам (1)-(4) и указаны в каталоге.  При расчете на статическую грузоподъемность проверяют, не будет ли статическая эквивалентная нагрузка на подшипник превосходить статическую грузоподъемность, указанную в каталоге:

Р_or ≤ С_or      или      Р_oa ≤ С_oa  

 При выборе и расчете подшипников следует иметь в виду, что допустимая статическая эквивалентная нагрузка Р_o может быть меньше, равна или больше базовой статической грузоподъемности. Значение этой нагрузки зависит от требований к плавности хода, малошумности и к моменту трения, а также и от действительной геометрии поверхностей контакта. Чем выше перечисленные требования, тем меньше значение допустимой статической эквивалентной нагрузки.  Если не требуется высокая плавность хода, то возможно кратковременное повышение Р_ог(Р_оа) до 2С_or(2С_оa). При повышенных требованиях к плавности хода, малошумности и к стабильности момента трения рекомендуют уменьшить допускаемую статическую эквивалентную нагрузку Р_ог(Р_оа) до С_or/S_o(С_оa/S_o). Коэффициент запаса S_Q = 1,5 для упорных подшипников крановых крюков и подвесов; S_Q =2 для приборных прецизионных поворотных устройств; S_Q = 4 для ответственных тяжелонагруженных опор и поворотных кругов.

Расчет подшипников на заданный ресурс

 Исходные данные: F₁, F₂ -радиальная нагрузка (радиальная реакция) каждой опоры двухопорного вала, Н:  F_a-внешняя осевая сила, действующая на вал, Н; п -частота вращения кольца (как правило, частота вращения вала), об/мин; d -диаметр посадочной поверхности вала, который берут из компоновочной схемы, мм;L'_sa, L'_sah - требуемый ресурс при необходимой вероятности безотказной работы подшипника соответственно в млн. об. или в ч; режим нагружения; условия эксплуатации подшипникового узла (возможная перегрузка, рабочая температура и др.).  Условия работы подшипников весьма разнообразны и могут различаться по величине кратковременных перегрузок, рабочей температуре, вращению внутреннего или наружного кольца и др. Влияние этих факторов на работоспособность подшипников учитывают введением в расчет эквивалентной динамической нагрузки (19) - (22) дополнительных коэффициентов. Подбор подшипников качения выполняют в такой последовательности. 1. Предварительно назначают тип и схему установки подшипников. 2. Для назначенного подшипника из каталога выписывают следующие данные:  - для шариковых радиальных и радиально-упорных с углом контакта а < 18° значения базовых динамической С_г и статической С_or радиальных грузоподъемностей;  - для шариковых радиально-упорных с углом контакта a  ≥ 18° значение С_г, а из табл. 64 значения коэффициентов Х радиальной, Y осевой нагрузок, коэффициента е осевого нагружения:  - для конических роликовых значения С_г, Y и е, а также принимают Х= 0,4 (табл. 66). 3. Из условия равновесия вала и условия ограничения минимального уровня осевых нагрузок на радиально-упорные подшипники определяют осевые силы F_a1 и F_a2. 4. Для подшипников шариковых радиальных, а также шариковых радиально-упорных с углом контакта а < 18° по табл. 64 в соответствии с имеющейся информацией находят значения X, Y и е в зависимости от

f_o F_a /С_{or    или}    F_a / ( i z D_w²).

5. Сравнивают отношение F_a/ (VF_r) с коэффициентом е и окончательно принимают значения коэффициентов Х и Y: при F_a/(VF_r) ≤ e принимают  Х = 1 и Y= 0, при F_a/(VF_r)  > е для подшипников шариковых радиальных и радиально-упорных окончательно принимают записанные ранее (в п. 2 и 4) значения коэффициентов Х и Y.  Здесь V - коэффициент вращения кольца: V = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки и V= 1,2 при вращении наружного кольца.  Для двухрядных конических роликовых подшипников значения X, Y и е - по табл. 66. 6. Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку:  - радиальную для шариковых радиальных и шариковых или роликовых радиально-упорных

Р_r = ( V X F_r + Y F_a ) К_Б К_Т;              (27)

- радиальную для роликовых радиальных подшипников:

Р_r = F_r V К_Б К_Т;                               (28)

 - осевую для шариковых и роликовых упорных подшипников:

Р_а = F_а V К_Б К_Т;                               (29)

- осевую для шариковых и роликовых упорно-радиальных подшипников

Р_а = ( X F_r + Y F_a ) К_Б К_Т;              (30)

 Значение коэффициента К_Б безопасности принимают по табл. 69, а температурного коэффициента К_т - в зависимости от рабочей температуры t_рабподшипника:

t_раб, °С ......≤100     125    150    175    200    225    250   К_т...............   1,0      1,05   1,10   1,15   1,25   1,35   1,4

Для работы при повышенных температурах применяют подшипники со специальной стабилизирующей термообработкой или изготовленные из теплостойких сталей.

 Для подшипников, работающих при переменных режимах нагружения, задаваемых циклограммой нагрузок и соответствующими этим нагрузкам частотами вращения (рис. 27), вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку при переменном режиме нагружения  

P_E = ³ ((P₁³L₁ + P₂³L₂ + ... + P_n³L_n) / (L₁ + L₂ + ... +L_n))

 где Р_i и L_i - постоянная эквивалентная нагрузка (радиальная или осевая) на i-м режиме и продолжительность ее действия в млн. об. Если L_i задана в ч- L_hi  то ее пересчитывают на млн. об. с учетом частоты вращения п_i  об/мин:

L_i = 60 n_i L_hi  / 10⁶.

 Если нагрузка на подшипник изменяется по линейному закону от Р_min  до  Р_max, то эквивалентная динамическая нагрузка

P_E = ( Р_min + 2 Р_max ) / 3.

1.8 Муфты. Разновидности, выбор.

Муфта — устройство, предназначенное для соединения валов со свободно сидящими на них деталями (звездочками, зубчатыми колесами).

Они предназначены для передачи вращающего момента без изменения его значения и направления.

Муфты:

· постоянно соединенные

1. -глухие

2. -упругие

3. -жесткие

· управляемые

a. -кулачковые

b. -нефрикционные

· самоуправляемые

a. -центробежные

b. -обгонные

c. -предохранительные

Основной характеристикой муфты является передаваемый вращающий момент.

Расчёт упругих муфт. Рассмотренные выше характерные случаи работы упругих муфт позволяют сделать вывод о том, что выбор жесткости этих муфт следует производить в соответствии с характером ожидаемой динамической нагрузки машины. При этом в большинстве случаев практики можно значительно уменьшить перегрузку механизмов.

Конструкция и расчет упругих муфт

В машиностроении применяют большое количество разнообразных по конструкции упругих муфт. По материалу упругих элементов эти муфты делят на две группы: с металлическими и неметаллическими упругими элементами. В методике расчета муфт каждой из этих групп много общего, что позволяет ограничиться подробным изучением только некоторых типичных конструкций. Металлические упругие элементы муфт. Основные типы металлических упругих элементов муфт изображены на рис. 1.17: а — витые цилиндрические пружины;

 

6—стержни, пластины или пакеты пластин, расположенные по образующей или по радиусу муфты; в — пакеты разрезных гильзовых пружин; г — змеевидные пластинчатые пружины. Эти элементы работают на кручение (рис. 17.17, а) или на изгиб (рис. 17.17,6, в, г).