2.4. Расчет подшипников

Прежде всего оговорим схемы установки подшипников.

Для быстроходного вала выберем схему, где одна опора фиксирует вал, вторая плавающая. В фиксирующей опоре используем два роликовых конических подшипника с большим углом конусности, в плавающей – роликовый радиальный. Хотя данная схема и сложна, однако только она применима при большом расстоянии между опорами.

Для фиксирования тихоходного вала используем два конических роликовых подшипника, установленные «враспор». Такая схема обеспечивает наибольшую жесткость, однако требует регулировки при сборке.

Выбор роликовых подшипников обусловлен достаточно тяжелыми условиями работы передачи: как известно, роликовые подшипники имеют большую грузоподъемность по сравнению с шариковыми.

Итак, выбраны следующие типы подшипников:

1027309А – 2 шт.;

209 – 1 шт.;

7212А – 2 шт.

2.4.1. Расчет подшипников быстроходного вала

Исходные данные (см. рис.):

Найдем окружную сила на колесе, равную по модулю осевой силе на червяке, по следующей формуле:

=5894

Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:

=959

Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо:

=2145

Размеры:

Определим силы, действующие на червяк:

l₁=142,2 мм; l₂=127,7 мм; l₃=80 мм; d₁=72 мм;

F_a=5894 Н; F_r=2145 Н; F_t=959 Н;

1. Оценим значение консольной силы от шкива клиноременной передачи:

.

2. Определение реакций в подшипниках

2.1. В горизонтальной плоскости

 M₁(F_i) = 0

F_2x (l₁+l₂) = F_tl₁;

F_1x = F_t – F_2x = 543 – 288.2 = 254.8 Н

2.2. В вертикальной плоскости

 M₁(F_i) = 0

; ;

F_1y = F_r – F_2y = 2145 – 431.3 = 1713.7 Н

2.3. От осевой силы

F_1a = F_a = 5894 Н

2.4. От консольной силы

 M₁(F_i) = 0

F_2K (l₁+l₂) = F_K(l₁+l₂+l₃);

F_1K = F_K – F_2K = 554 – 437.3 = 116.7 Н

2.5. Полные радиальные реакции

3. Расчет плавающей (левой по схеме) опоры

Шариковый радиальный подшипник лёгкой серии 209

C_r=33,2 кН; С_r0=18,6 кН; k_Б=1,4; k_Т=1,0;

P_r=F_rk_Бk_T=1101.6∙1,4=1542 Н

С учетом режима нагружения I (k_E=0,56): P_Эr=k_EP_r=0,561542=863.7 Н.

Расчетный ресурс:

часов

Подшипник подходит по условию долговечности.

4. Расчет фиксирующей (правой по схеме) опоры

Роликовый радиально-упорный подшипник 1027309А

C_r=85,8 кН; С_r0=60 кН; e=0,83; Y=0,72; Y₀=0,4;

C_r=1,714 C_r=1,714∙85’800=147,1 кН

Рассмотрим соотношение:

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка (k_Б=1,4; k_Т=1,0):

С учетом режима нагружения I (k_E=0,56): P_Эr=k_EP_r=0,5612005=6722 Н.

Расчетный ресурс:

часов

Подшипник подходит по условию долговечности.

2.4.2. Расчет подшипников тихоходного вала

Назначаем конический роликоподшипник 7212А

d=60 мм, D=110 мм, T=24 мм, B=22 мм, α=12^o, С=19 мм

Расстояние между местами приложения силы определим по формуле

2 , где

Расстояние между торцами подшипников l_п=157,5 мм.

2

Исходные данные (см. рис.):

l=55,5 мм; l_К=105; d₂=264 мм;

F_a=959 Н; F_r=2145 Н; F_t=5894 Н;

1. Оценим значение консольной силы от муфты со стальными стержнями

Радиальная жесткость муфты Н/мм.

Принимаем радиальное смещение вала Δ=0,4 мм

2. Определение реакций в подшипниках

2.1. В горизонтальной плоскости

 M₁(F_i) = 0

2.2. В вертикальной плоскости

 M₂(F_i) = 0

; ;

2.3. От консольной силы

 M₁(F_i) = 0

F_2K 2l = F_Kl_K;

F_1K = F_K + F_2K = 662 + 626 = 1288 Н

2.4. Полная радиальная реакция

3. Расчет подшипника

C_r=91.3 кН C_0r=70 кН е=0.4 Y=1.5

Осевые составляющие сил реакций от радиальных сил реакций:

F_a1=F_a+S₁=959+1651=2610Н

Рассмотрим соотношение:

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка (k_Б=1,4; k_Т=1,0):

Расчетный ресурс:

часов

Подшипник подходит по условию долговечности.