11. Проверка долговечности подшипников

Опоры вращающихся валов называются подшипниками, которые воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и передают их на корпус редуктора. При этом вал должен фиксироваться в осевом направлении и вращаться вокруг заданной геометрической оси. Потери на трение в подшипниках должны быть минимальны во избежание снижения КПД механизма. От качества подшипников в значительной мере зависит работоспособность и долговечность машин или редуктора. Подшипники качения стандартизованы и их изготавливают на специализированных предприятиях. Их выпускают различных стандартных серий, которые подразделяются на особо легкие, средние, тяжелые и другие серии.

Наиболее распространены подшипники качения легких и средних серий нормальной ширины.

Основные критерии работоспособности подшипника качения – это его динамическая и статическая грузоподъемность.

Номинальная долговечность подшипника:

,

(104)

где С- динамическая грузоподъемность;

Р_э- эквивалентная нагрузка;

- показатель степени: для шарикоподшипников =3.

Из формулы (103) следует, что от эквивалентной динамической нагрузки в значительной степени зависит долговечность подшипника: например, при увеличении эквивалентной динамической нагрузки вдвое, долговечность подшипника уменьшается соответственно в 10 или 8 раз. Поэтому следует, как можно точнее, определять действующие на подшипники нагрузки. Определим нагрузки, действующие на опоры нашего редуктора.

Рассмотрим ведущий вал. В предыдущих расчетах мы определили силы, действующие в зубчатом зацеплении: F_t; F_r; F_a, а из компоновки редуктора определили расстояние между зубчатым зацеплением и опорами вала l₁.

Определим реакции опор по формуле [4, с.254]:

в плоскости zOx из условия ∑Х_i=0

Rx1=Rx2=Ft/2

(105)

в плоскости zOy из условия ∑М_i=0

	(106)
	(107)

проверка: R_y1+R_y2-F_r=0 (из условия ∑Y_i=0).

Суммарные реакции опор:

	(108)
	(109)

Подбираем подшипник по наиболее нагруженной опоре.

Предварительно намечаем радиальные шариковые подшипники, которые подходят из конструктивных соображений и расчетной прочности вала.

Эквивалентная динамическая нагрузка для однорядных и двухрядных сферических радиальных шарикоподшипников, однорядных радиально-упорных шарико- и роликоподшипников определяется по формуле:

При ,

P=(XVFr+YFa)∙KσKT

(110)

При ,

Р=VFr KσKT,

(111)

где

X-коэффициент радиальной нагрузки;

Y –коэффициент осевой нагрузки.

V-коэффициент, учитывающий вращение обоймы: при вращении внутреннего кольца V=1, при вращении наружного кольца V=1,2.

F_r-радиальная нагрузка;

F_a-осевая нагрузка;

K_σ- коэффициент безопасности (для редукторов K_σ=1,3…1,5).

K_T-температурный коэффициент (при t до 100˚ С K_T=1).

Находим отношение . по приложению 15 находим значение е соответствующее этой величине.

Находим отношение . по приложению 15 находим значение е соответствующее этой величине.

По приложению 15 находим интерполяцией X и Y.

Подставим найденные значения в формулу (109), где здесь F_a=P_u; F_r= F_r1

Находим номинальную долговечность по формуле (103).

Расчетная долговечность:

,

(112)

где n- частота вращения вала.

Рассмотрим ведомый вал.

Ведомый вал имеет такие же нагрузки, как и ведущий вал: F_t; F_r; F_a.

Нагрузка на вал от цепной передачи примем F_В. Составляющие этой нагрузки:

FBX=FAY=FBSinγ

(113)

Из компоновки l₁= l₂.

Определим реакции опор:

в плоскости X:

	(114)
	(115)

проверка: R_y3+F_By-(F_r+R_y4)=0

Суммарные реакции опор:

	(116)
	(117)

Выбираем подшипник по наиболее нагруженной опоре.

Находим отношение . по приложению 15 находим значение е соответствующее этой величине.

Находим отношение . по приложению 15 находим значение е соответствующее этой величине.

По приложению 15 находим интерполяцией X и Y.

Подставим найденные значения в формулу (109), где здесь F_a=P_u; F_r= F_r1

Находим номинальную долговечность по формуле (103).

Расчетная долговечность:

,

(112)

где n- частота вращения вала.

Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников может превышать 36000 (таков ресурс самого редуктора), но не должен быть менее 10000 (минимально допустимой долговечности подшипника). Если выбранные подшипники удовлетворяют этому условию, значит, подшипники выбраны верно. Можно заканчивать компоновку редуктора.