2. Определение эквивалентной нагрузки

Подшипники работают при различных температурных условиях и характерах нагрузки. Чтобы учесть влияние основных эксплуатационных факторов на работоспособность подшипников в расчёт вводят понятие эквивалентной нагрузки. Это критерий подобия, который обобщает накопленный опыт по эксплуатации подшипников в различных конструкциях.

Эквивалентная динамическая нагрузка P для радиальных шариковых и радиально-упорных подшипников – постоянная нагрузка, которая, действуя на подшипник с вращающимся внутренним кольцом, обеспечивает такой же расчётный срок службы, как и при действительных условиях нагружения и вращения.

Экспериментально установлено, что влияние осевой силы на динамическую грузоподъёмность зависит от соотношения параметров, определяющих углы давления  и контакта . При небольших углах давления осевые нагрузки не учитываются. В противном же случае, их необходимо учесть в расчетах. Значение угла давления  определяется из формулы 23.

Где – суммарная реакция в наиболее нагруженной опоре.

При , угол давление считается незначительным и тогда:

Если , то эквивалентную нагрузку находят по формуле:

Где – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца, при вращении наружного кольца; Кб – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки на подшипник (табл. 2); Кt – температурный коэффициент, учитывающий рабочую температуру нагрева подшипника, если она превышает 100°С (табл. 3). Значение коэффициентов X (радиальной нагрузки) и Y (осевой нагрузки) берутся из таблицы 1.

Таблица 2

Характер нагрузки на подшипник	Кб
Спокойная; толчки отсутствуют	1
Легкие толчки. Кратковременные перегрузки до 125% номинальной (расчетной) нагрузки	1,3…1,2
Умеренные толчки. Вибрации. Кратковременные перегрузки до 150%	1,3…1,8
Со значительными толчками и вибрацией. кратковременные перегрузки до 200%	1,8…2,5
С сильными ударами и кратковременными нагрузками до 300%	2,5…3,0

Таблица 3

Рабочая температура подшипника, С˚	Кt
125	1,05
150	1,1
175	1,15
200	1,25
225	1,35
250	1,4

Примечание. При расчёте подшипников в курсовом проекте рекомендуется принять, что рабочая температура подшипника меньше 100С. В этом случае .

3. Определение долговечности подшипника

Долговечность подшипника определяется исходя из критерия динамической грузоподъёмности С, значение которого гостированно, согласно формулам 26 и 27:

Где – эквивалентная нагрузка наиболее нагруженной опоры, – угловая скорость рассчитываемого вала.

6. Расчет валов на усталостную прочность.

В результате расчёта на усталостную прочность определяют действительный коэффициент запаса прочности для опасного сечения вала. Опасным сечением для вала будет являться то сечение, для которого запас прочности минимальный. Иначе говоря – ослабленное сечение. Таким сечением при расчёте вала в курсовом проекте будет являться шпоночное сечение и галтельный переход – переход с большего диаметра на меньший (в данном случае – диаметр под подшипник).

Коэффициент запаса прочности n рассчитывается следующим образом:

Где - запас прочности при изгибе, – запас прочности при кручении; рассчитываются согласно формулам 29-30.

Где – придел выносливости при изгибе, – для углеродистых сталей, – для легированных сталей.

– предел выносливости при кручении.

– коэффициент, учитывающий масштабный фактор, берется из справочников либо рассчитываются согласно формулам 31, 32(для валов с диаметром ):

– фактор качества поверхности вала. Для шлифованной поверхности в расчётном сечении можно принять .

– эффективные коэффициенты концентрации напряжения. Выбираются из таблицы 4 в зависимости от фактора концентрации.

Таблица 4

Фактор концентрации	Кσ		Кτ
	σв, МПа
	≤700	≥1000	≤700	≥1000
Галтель при:
r/d=0,02	2,5	3,5	1,8	2,1
r/d=0,06	1,85	2,0	1,4	1,53
(D/d=1,25...2) 0,10	1,6	1,64	1,25	1,35
Выточка при t=r и
r/d=0,02	1,9	2,35	1,4	1,7
r/d=0,06	1,8	2,0	1,35	1,65
r/d=0,1	1,7	1,85	1,25	1,5
Поперечное отверстие при d0/d=0,05...0,25	1,9	2,0	1,75	2,0
Шпоночная канавка	1,7	2,0	1,4	1,7

– коэффициент, зависящий от материала, – для углеродистых сталей, – для легированных сталей.

– номинальные напряжения изгиба и кручения соответственно. Рассчитываются согласно формулам 32-33.

Где – передаваемый крутящий момент.

– моменты сопротивления изгибу и кручению соответственно. Если сечения вала без шпонки, то рассчитываются согласно формулам 34-35, при наличии шпонки – согласно формулам 36-37.

Где – параметры, относящиеся к шпонке, находятся из ГОСТа.