2. Расчет подшипниковых опор ступичного узла опорного катка

ОК устанавливают на балансиры посредством подшипниковых опор. ГМ легких категорий по массе допускают использование только шариковых подшипников, но для более тяжелых применяют пару роликовый и шариковый радиальные подшипники, а на первых подвесках ставят сдвоенный роликовый подшипник. Роликовые радиальные подшипники воспринимают большую часть радиальной и осевой нагрузок, возникающих при движении на косогоре и поворотах. Подшипники рассчитывают на динамическую грузоподъемность, для чего определяют приведенную нагрузку исходя из условий их работы [1]. На рисунке 5 представлена расчетная схема для определения радиальных нагрузок, воспринимаемых подшипниковыми опорами ступичного узла ОК.

Радиальные реакции в подшипниковых опорах ступичного узла вычисляют по формуле 26

2626\* MERGEFORMAT ()

где R_a, R_b — радиальные реакции в подшипниковых опорах, Н;

a, b — расстояния от средней плоскости ОК до средней плоскости соответствующей подшипниковой опоры, м.

При назначении расстояний a и b учитывают компоновочные соображения: подшипники должны иметь близкий наружный диаметр, а ступичный узел не должен выходить за габариты ОК.

Средняя плоскость ОК

P_ст — статическая нагрузка на ОК; R_a, R_b — реакции в подшипниковых опорах;

a, b — расстояния от средней плоскости ОК до средней плоскости подшипниковых опор

Рисунок 5 — Расчетная схема к определению радиальных реакций

Для разрабатываемой конструкции a = 0,06, b = 0,03 м. Тогда радиальные реакции по формуле 26 составят:

В конструкции применены один шариковый однорядный и один роликовый радиальные подшипники, первый из которых воспринимает кратковременную осевую нагрузку в двух направлениях. Воспринимаемая осевая сила A вычисляется по формуле 27.

, 2727\* MERGEFORMAT ()

где ψ — коэффициент осевой нагрузки. Это безразмерный коэффициент, лежащий в диапазоне от 0,10 до 0,15.

Воспринимаемая осевая сила A при ψ = 0,12:

Приведенную радиальную нагрузку на шариковый радиальный подшипник с учетом осевой нагрузки Q_пр.ш определяют по формуле 28

, 2828\* MERGEFORMAT ()

где K_к — коэффициент вида нагрузки. Это безразмерный коэффициент, принимаемый равным единице для подвижной (относительно внутреннего кольца подшипника) нагрузки и равным 1,2 — для неподвижной;

m — коэффициент влияния осевой нагрузки, безразмерный коэффициент, принимаемый равным 1,5;

K_б — коэффициент безопасности. Для условий работы с ударами его принимают равным 3;

K_т — температурный коэффициент. Для работы при температурах до 100 °С его принимают равным единице.

Приведенную радиальную нагрузку на роликовый радиальный подшипник Q_пр.р определяют по формуле 29

2929\* MERGEFORMAT ()

Таким образом

Далее определяют потребные динамические грузоподъемности подшипниковых опор по формуле 30

3030\* MERGEFORMAT ()

где n_к — угловая скорость вращения ОК при движении ГМ со средней скоростью, об/мин. Ее вычисляют по формуле 31.

, 3131\* MERGEFORMAT ()

где v_ср — средняя скорость движения ГМ, м/с;

h — ресурс подшипниковой опоры, ч.

Полагая среднюю скорость движения ГМ v_ср = 7 м/с, а ресурс подшипниковых опор h = 700 ч, тогда

На основании полученных значений и из конструктивных соображений выбирают шариковый радиальный однорядный подшипник 319 по ГОСТ 8338-75, для которого С = 153000 Н, и роликовый радиальный подшипник 2319 по ГОСТ 8328-75, для которого С = 264000 Н.