Серия по наружному диаметру и ширине – легкая,
узкая.
Тип – радиально-упорный шариковый
однорядный.
Конструктивные особенности – угол
контакта
= 36°.
11 1 6 12
Диаметр вала
(внутренний диаметр
подшипника) – d = 12∙5 = 60 мм.
С
ерия
по наружному диаметру и ширине – средняя,
широкая.
Тип – радиальный сферический двухрядный
шариковый.
Конструктивные
особенности – посадочное отверстие
внутреннего кольца конус 1:12.
5 Подбор и расчет подшипников качения
5.1 Общие положения методики подбора и расчета подшипников качения
Для выбора подшипников качения и определения их рабочего ресурса при проектировании и расчете опорных узлов редукторных валов необходимо учитывать эксплуатационные условия, характер и величину нагрузок, воспринимаемых опорами.
На основе анализа нагрузок конструктор намечает тип подшипника: радиальный, радиально-упорный, упорный (см. таблицу 1) и его номер в соответствии с диаметром цапфы. Выбранный подшипник должен обладать необходимой нормативной долговечностью, согласованной с ресурсом работы данной машины или механизма. Например, для зубчатых редукторов установлен срок службы 36000 час., для черевячных 20000 час. Для подшипников таких редукторов минимальный ресурс рекомендуется соответственно 10000 и 5000 час., желательно предусматривать его таким же, как и у редукторов.
Таблица 5 – Рекомендации по выбору подшипника
|
Отношение
|
Условное обозначение и угол контакта |
Осевая
составляющая радиальной нагрузки
|
Примечание |
|
0 - 0,35 |
Радиальные однорядные шариковые подшипники |
--- |
В случае возможности использования легкой серии получаются оптимальные результаты по предельной быстроходности |
|
0,36 - 0,70 |
36000,
|
0,3
|
Допустимо использование особо легкой и сверхлегкой серии |
|
0,71 - 1,00 |
46000,
|
0,6
|
При весьма высоких скоростях легкая серия предпочтительней |
|
1,01 - 1,50 |
66000,
|
0,9
|
Для высоких скоростей подшипник с данным углом контакта не пригоден |
|
1,51… |
Рекомендуется применять конические радиально-упорные подшипники или спаренные радиально-упорные шариковые | ||
в долях от
=12°
=26°
=36°
По ГОСТ 18855-82 расчетный ресурс подшипников качения определяется в миллионах оборотов работы по формулам:
для шариковых подшипников
,
для роликовых подшипников
Расчетная долговечность в часах
,
где
–
динамическая грузоподъемность, указанная
в каталогах на подшипники,Н;
–
эквивалентная динамическая нагрузка,
Н,
рассчитываемая по формуле:
,
где
– радиальная нагрузка,Н;
–осевая
нагрузка, Н;
– коэффициент вращения (если вращается
внутреннее кольцо,
то
=1,
если же вращается наружное кольцо, то
V=1,2);
–коэффициент
безопасности (см. таблицу 6);
–температурный
коэффициент (см. таблицу 7);
–коэффициент
радиальной и осевой нагрузок (см.
таблицы 8, 9).
Однако
для определения их конкретных значений
необходимо предварительно найти параметр
осевого нагружения
,
указанный в тех же таблицах. Этот параметр
зависит от отношения
,
где
–
статическая грузоподъемность,Н,
указываемая в каталоге на подшипники.
Далее определяют величину отношения
,
сопоставляют ее с найденным ранее
параметром
и в зависимости от этого находят
конкретные значения
и
.
Таблица
6 – Значения коэффициента безопасности
|
Характер нагрузки |
|
Примеры |
|
Спокойная без толчков |
1,0 |
Ролики ленточных транспортеров |
|
Легкие толчки. Кратковременные перегрузки до 125%, от расчетной нагрузки |
1,1 - 1,2 |
Прецизионные зубчатые передачи, блоки, легкие вентиляторы, воздуходувки |
|
Умеренные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 150% от расчетной нагрузки |
1,3 - 1,5 |
Редукторы всех конструкций |
|
То же в условиях повышенной надежности |
1,6 - 1,8 |
Центрифуги и сепараторы, энергетическое оборудование |
|
Значительные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 200% от расчетной нагрузки |
1,9 - 2,4 |
Валики среднесортных прокатных станов; дробилки, ковочные машины |
|
С сильными ударами и кратковременными перегрузками, достигающими 300% от расчетной нагрузки |
2,5 - 3,0 |
Тяжелые ковочные машины; валки крупносортных прокатных станов; лесопильные рамы |
Таблица
7 – Значения температурного коэффициента
|
Рабочая температура подшипника, °С |
до 100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
225 |
250 |
300 |
350 |
|
|
1,00 |
1,05 |
1,10 |
1,15 |
1,25 |
1,35 |
1,40 |
1,60 |
2,00 |
Таблица
8 – Коэффициенты
и
для
радиальных и радиально-упорных
шариковых подшипников (по ГОСТ 18855-82)
|
Угол контакта
|
|
|
Одноряд- ные |
Двухрядные |
| ||||
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
0 |
0,014 0,028 0,056 0,110 0,170 0,280 0,120 0,560 |
- |
0,56 |
2,30 1,99 1,71 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 |
1 |
0 |
0,56 |
2,30 1,99 1,71 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 |
0,19 0,22 0,26 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44 |
|
5 |
- |
0,014 0,028 0,056 0,085 0,110 0,170 0,280 0,420 0,560 |
0,56 |
2,30 1,99 1,71 0,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 |
1 |
2,78 2,40 2,07 1,87 1,75 1,56 1,39 1,26 1,21 |
0,78 |
3,74 3,23 2,78 2,52 2,36 2,13 1,78 1,69 1,630 |
0,23 0,26 0,30 0,34 0,36 0,40 0,45 0,50 0,52 |
|
10 |
- |
0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,290 0,430 0,570 |
0,46 |
1,88 1,71 1,52 1,41 1,34 1,23 1,10 1,01 1,00 |
1 |
2,18 1,98 1,76 1,63 1,55 1,42 1,27 1,17 1,10 |
0,75 |
3,06 2,78 2,47 2,29 2,18 2,00 1,79 1,64 1,63 |
0,29 0,32 0,36 0,38 0,40 0,44 0,49 0,54 0,54 |
°
>
≤
>
Продолжение таблицы 8
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
12 |
- |
0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,290 0,430 0,570 |
0,45 |
1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,04 1,01 1,00 |
1 |
2,08 1,84 1,69 1,52 1,39 1,30 1,20 1,16 1,16 |
0,74 |
2,94 2,63 2,37 2,18 1,98 1,84 1,69 1,64 1,62 |
0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54 |
|
15 |
- |
0,015 0,029 0,058 0,087 0,120 0,170 0,290 0,440 0,580 |
0,44 |
1,47 1,40 1,30 1,23 1,19 1,12 1,02 1,00 1,00 |
1 |
1,65 1,57 1,46 1,38 1,34 1,26 1,14 1,12 1,12 |
0,72 |
2,39 2,28 2,11 2,00 1,93 1,82 1,66 1,63 1,63 |
0,38 0,40 0,43 0,46 0,47 0,50 0,55 0,56 0,56 |
|
18,19,20 24,25,26 30 35,36 40 |
- |
- |
0,43 0,41 0,39 0,37 0,35 |
1,00 0,87 0,76 0,66 0,57 |
1 1 1 1 1 |
1,09 0,92 0,78 0,66 0,55 |
0,70 0,67 0,63 0,60 0,57 |
1,63 1,41 1,24 1,07 0,93 |
0,57 0,68 0,80 0,95 1,14 |
|
Подшипники сферические |
4,40 |
0,44х
ctg |
1 |
0,42х
ctg |
0.65 |
0,65х
ctg |
1,50х
tg | ||
Примечание:
1)
Для однорядных подшипников при
<
применяется
=1
и
=
0;
2)
Коэффициенты
,
для промежуточных величин отношений
и
определяются
интерполяцией,
где i - количество рядов тел качения.
3)
–
параметр осевого нагружения.
Таблица 9 – Коэффициенты Х и Y для радиально-упорных
роликовых подшипников (по ГОСТ 18855-82)
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
| ||||
|
Подшипники однорядные | ||||||||
|
1 |
0 |
0,40 |
0,40∙ctgβ |
1,5∙tgβ | ||||
|
Подшипники двухрядные | ||||||||
|
1 |
0,45∙ctgβ |
0,67 |
0,67∙ctgβ |
1,5∙tgβ | ||||
≤
>
5.2 Примеры расчета подшипников качения
5.2.1 Радиальных подшипников
ПРИМЕР
1 Подобрать
подшипник качения для вала редуктора
с цапфой
=
40мм.
Проверить долговечность при частоте
вращения n = 1000 об/мин;
радиальная нагрузка
=
2500Н,
осевая нагрузка
=
0.
РЕШЕНИЕ: в данных условиях подходит подшипник радиальный однорядный шариковый (см. таблицу 5). Проверим подшипник для посадочного диаметра d = 40 мм., начиная с легкой серии - № 208, у которого статическая грузоподъемность (см. каталог):
=
18100 Н;
динамическая грузоподъемность
=
25600 Н.
Примем
по таблицам 6 и 7 –
=1,4;
= 1,0.
Так
как
= 0 и
= 0, то из таблицы 8, примечание 1) следует:
Х=1, Y=0.
Эквивалентная динамическая нагрузка:
=
=
1∙1∙2500∙1,0∙1,4∙1,0 = 3500 (Н).
Расчетный ресурс в миллионах оборотов:
(млн.об.)
Расчетная долговечность в часах:
(час.)
Так как долговечность оказалась меньше минимальной нормы (10000 час.), то проверим подшипник средней серии № 308, у которого
=
22700 Н;
= 31900Н.
(млн.об.)
(час.)
что допустимо.
ПРИМЕР 2 Подобрать подшипник качения при Fa=1000 Н, если остальные данные как в примере 1.
РЕШЕНИЕ: Наметим как и выше, подшипник №308. Отношение
Из таблицы 8 находим интерполированием е = 0,24.