7.2 Расчет подшипников по динамической грузоподъемности

Цель расчета – подобрать подшипники для валов, проверить их долговечность, степень надежности, спроектировать опорные конструкции.

Исходные данные для расчета берутся из предыдущих разделов: радиальные нагрузки F_r1 и F_r2 на первой и второй опорах, суммарная осевая нагрузка F_a∑ на валу, частота вращения n, мин.^-1 вала, диаметр d вала, расстояние ℓ между опорами, температура нагрева t⁰ C.

Порядок проектирования подшипниковых узлов следующий.

7.2.1 Выбор типа подшипников

Можно выбрать подшипник по конструктивным соображениям или по рекомендациям в зависимости от отношения F_a∑/F_rmax (таблица 33). По этому признаку подходят несколько типов подшипников, можно начинать с шарикоподшипника радиального (ШПРО). Выписываются значения динамической грузоподъемности С и статической С₀ грузоподъемности.

Динамическая грузоподъемность С – эта нагрузка, которую не менее, чем 90% из группы идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом выдержат в течение 1 млн оборотов внутреннего кольца без появления признаков усталости.

Статическая грузоподъемность С₀ – это такая нагрузка, при которой остаточная пластическая деформация тел качения или колец в наиболее нагруженной точке контакта не превышает 0,0001 диаметра тела качения.

Таблица 33 – Рекомендации по выбору подшипников

Тип подшипника		0< ≤0,35	0,35< ≤1	1< ≤2,5	>2,5
Шариковый радиальный однорядный	Х	Х	–	–	–
Роликоподшипник конический однорядный типа 7000	Х	Х	Х	Х	Х
Роликоподшипник конический однорядный типа 27000	–	Х	Х	Х	Х
Шарикоподшипник радиально-упорный однорядный типа 36200	–	Х	Х	Х	–
Шарикоподшипник радиально-упорный однорядный типа 46000	–	–	Х	Х	Х
Шарикоподшипник радиально-упорный однорядный типа 66400	–	–	–	Х	Х
Роликоподшипник радиальный однорядный	Х	–	–	–	–
Шарикоподшипник радиальный сферический	Х	Х	–	–	–
Роликоподшипник радиальный сферический	Х	Х	–	–	–
Упорный шарикоподшипник однорядный	–	–	–	–	Х
Упорный шарикоподшипник двухрядный	–	–	–	–	Х
Быстроходный шарикоподшипник радиально-упорный типа 176000	Х	Х	Х	Х	Х
Шарикоподшипник радиально-упорный типа 126000	Х	Х	Х	Х	Х
Быстроходный шарикоподшипник радиально-упорный типа 116000	Х	Х	Х	Х	Х

В зависимости от соотношения нагрузок принимается схема подшипниковых узлов: схема с фиксирующей и плавающей опорами, схема «враспор», схема «врастяжку» (рисунок 29).

Схема 2а “враспор”

Рисунок 29 – Схемы подшипниковых узлов

Схема 1а предусматривает фиксацию подшипника в одной из опор, в другой опоре наружное кольцо может перемещаться в корпусе при температурном изменении длины вала.

Фиксирующая опора может выполняться одним радиальным подшипником (схема 1а) или двумя (схема 1б) однорядными радиальными или радиально-упорными подшипниками. В плавающей опоре приме-няют радиальные подшипники. Фиксирующая опора воспринимает радиальную и всю осевую нагрузки, плавающая – только радиальную.

Схему 1а широко применяют в коробках передач, редукторах и других передачах, схему 1б применяют в цилиндрических, конических и червячных передачах. Обе схемы применяют при любом расстоянии ℓ между опорами вала. Если конец вала соединяется с муфтой, то фиксирующую опору ставят на опоре, расположенной ближе к муфте.

Установка «враспор» (схема 2а) не требует закрепительных гаек на валу, рекомендуется при расстоянии ℓ между опорами не более 350 мм. Зазоры регулируются прокладками между крышками и корпусом, для теплового расширения вала с одной из сторон устанавливается зазор 0,2…0,5 мм. Вал между опорами работает на сжатие.

Установка «врастяжку» изображена на схеме 2б, при тепловом удлинении вала осевой зазор в подшипниках увеличивается, уменьшая тем самым вероятность защемления тел качения. Участок вала между опорами испытывает напряжение растяжения. Рекомендуется при длине ℓ между опорами, равное (10…12)d вала.