pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

260

18.1.5 Розрахуноквалівнажорсткість Длянормальноїроботимеханічнихпередачтапідшипниківва-

лампотрібнонадаватидостатнюжорсткість. Ступіньжорсткостівалів характеризуєтьсятакимипараметрами: прогиномвалау, кутомнахилупопоперечногоперерізу =у', кутомзакручуваннявала . Прогини валівможутьспричинитиперекосизубцівузачепленнізубчастих коліс, кутинахилуперерізіввалів– заклинюванняпідшипників, акути закручування валівможуть зменшити точністьділильнихмеханізмівтаін.

Умовидостатньоїжорсткостівалівзаписуютьувигляді:

у у; ; . (18.13)

Допустиміпружніпереміщенняперерізіввалів у, і залежатьвідконкретнихвимогдовалівіберутьукожномуокремому випадкунаосновідосвідуексплуатаціїпевнихсистем. Існуютьзагальнінаближенірекомендаціїщодовиборудопустимихпружнихпереміщень:

у 0,1m – дляперерізіввалівпідциліндричнимизубчастими колесами;

у=(0,0002…0,0003)l - длявалівзагальногопризначенняуверстатобудуванні(l - відстаньміжопорамивала);

0,001 рад– дляпідшипниківковзання;0,01 рад– длярадіальнихкульковихпідшипників;

=(0,015…0,025) рад/м– длявалів, щозастосовуютьсявелектротехнічнійгалузі.

Ступеніжорсткостіваліву, , визначаютьвідомимиметодами опоруматеріалів.

18.2 Підшипникикочення

18.2.1 Загальнівідомості Підшипникикочення– цеелементиопоросей, валівтаінших

деталей, щопрацюютьнавикористанніпринципутертякочення. Убільшостівипадківпідшипниккочення(Рис.18.7) складається

іззовнішнього1 тавнутрішнього2 кілець, тілкочення3 ісепаратора 4. Внутрішнімкільцемпідшипникрозміщуютьнавалу, азовнішнім– укорпусіопори. Відноснеобертаннявнутрішньогокільцявідносно зовнішньогозабезпечуєтьсязарахуноктілкоченняміжкільцями. Тіла

261

коченняперекочуютьсяподоріжкамкочення(біговихдоріжках), які передбаченіназовнішньомутавнутрішньомукільцяхпідшипника. Сепараторрозділяєтілакоченняіутримуєїхнаоднаковійвідстані.

Рисунок18.7 - Підшипниккочення

Підшипникикоченняналежатьдогрупидеталей, якінайширше стандартизованіуміжнародномумасштабііцентралізовановиготовляютьсянаспеціалізованихзаводахмасовимвиробництвом.

Широкевикористанняпідшипниківкоченнядляопоррізних обертових деталей обумовленедеякими їхніми перевагами у порівняннізіншимивидамиопор. Цетакіпереваги:

а) малівтратинатертя, щозабезпечуєвисокийККДопор(до

0,99);

б) високанесучаздатність; в) малігабаритнірозміривосьовомунапрямі;

г) незначнівитратимастильнихматеріалів; д) невисоківимогидоматеріалутаякостіповерхоньцапфвалів,

щорозміщуютьсяупідшипникахкочення. Донедоліківпідшипниківкоченняналежатьтакі:

а) значнідіаметральнігабаритнірозміри, щоутруднюєзастосуванняїхпрималихвідстаняхміжосямивалів;

б) обмеженийстрокслужби, особливопривеликихнавантаженняхташвидкостях;

в) низьказдатністьдемпфуватиударнінавантаження;

262

г) підвищенийшумпривисокихшвидкостяхобертання. Підшипникикоченняподіляютьзатакимиосновнимиознаками: 1.Заформою тілкоченняпідшипникибуваютькульковітаро-

ликові. ОсновніформитілкоченнязображенінаРис.18.8,а-ж.

Рисунок18.8 - Формитілкоченняупідшипниках

Роликовіпідшипникизатієюжознакоюділятьнапідшипники ізкороткимитадовгимироликами(Рис.18.8 б,в); ізвитимироликами (Рис.18.8,г); ізконічнимироликами(Рис.18.8,д); ізбочкоподібними роликами(Рис.18.8,е,є) ізголчастимироликами(Рис.18.8,ж).

2. Занапрямомсприйманногонавантаженняпідшипникикоченняподіляютьнарадиальні– сприймаютьтількирадиальніенавантаження, якенаправленеперпендикулярно до осіобертання(деякі радіальніпідшипники, наприклад, кулькові, можутьсприйматипевні осьовінавантаження); упорні– сприймаютьтількиосьовенавантаження; упорно-радіальні– сприймають значнеосьовеінезначне радіальненавантаження.

Усіпідшипникикоченнямаютьумовнепозначення, якескладаєтьсязрядуцифр. Двіпершіцифри, рахуючисправа, означають умовно внутрішній діаметр підшипників, до того ж для всіх підшипниківізвнутрішнімдіаметром20 ммібільшецідвіцифриозначають частку від ділення діаметра (в міліметрах) на 5. Для підшипниківзвнутрішнімдіаметромдо9ммпершацифраправоруч показуєфактичний розмірвнутрішньогодіаметра, мм. Внутрішні діаметри10; 12; 15 і17 ммпозначаютьдвомацифрами00; 01; 02; 03 відповідно.

263

Третяцифраправоручсвідчитьпросеріюпідшипниківвсіхдіаметрів(d 10 мм): основназособливолегкихсерійпозначаєтьсяцифрою 1, легка– 2, середня– 3, важка– 4, легкаширока– 5, середня широка– 6 іт.д.

Четвертацифра праворучпоказуєнатип підшипника: 0 - радіальнийкульковийоднорядний; 1 - радіальнийкульковийдворяднийсферичний; 2 - радіальнийізкороткимициліндричнимироликами; 3 - радіальнийроликовийдворяднийсферичний; 4 – роликовийіз довгимициліндричнимироликамиабоголчастий; 5 – роликовийіз витимироликами; 6 – радіально-упорнийкульковий; 7 – роликовий конічний; 8 – упорнийкульковий; 9 - упорнийроликовий.

П’ятаташостацифриправоруч, щовводятьсянедлявсіх підшипників, характеризуютьїхніконструктивніособливості.

Цифри6, 5, 4 і2, щостоятьчереззнак“тире”передумовним позначеннямпідшипника, означаютьйогокласточності(2 - найвищийкласточності). Нормальнийкласточностіпозначаєтьсяцифрою 0, яканепоказується.

Прикладипозначенняпідшипників: 318 - внутрішнійдіаметр d=18∙5=90 мм; 3 – середнясерія; 0 – радіальнийкульковийодноряднийпідшипник(нуліпередзначущимицифрамиспередупозначення незаписуються); 7216 – внутрішнійдіаметр80 мм, легкасерія, підшипникроликовийконічний.

Основніпараметристандартнихпідшипників– розміри, маса, вантажність(статичнаідинамічна), граничнашвидкістьобертання– наводятьсяуспеціальнихкаталогахпідшипниківкочення.

Основнийматеріалдлякілецьтатілкоченняпідшипників– це підшипникові високовуглецеві хромисті сталі ШХ9, ШХ15 і ШХ15ГС. Твердістьпіслявідповідноїтермообробкикілецьіроликів становить60…65 HRC, акульок– 62…66 HRC.

Дляосновнихдеталейпідшипниківкоченнявеликихрозмірів широко застосовують цементованісталімарок 18ХГТ, 12ХНЗА, 20Х2Н4Атаіншізтвердістю59…60 HRC.

Сепараторивбільшостівипадківвиготовляютьізм’якоївуглицевої сталі методом штампування; для високошвидкісних підшипниківвикористовуютьмасивнісепараторизантифрикційних бронз, латуні, алюмінієвихсплавівабопластмас(текстоліту, поліаміду).

265

Рисунок18.10 - Кріпленняпідшипниківкоченняукорпусіопори

Запотребоюзабезпеченняосьовогопереміщеннявала, зовнішнє кільцепідшипниканефіксуєтьсявосьовому напрямів корпусі (рис.18.10,а). Однобічнафіксаціяосьового положеннявала може здійснюватись однобічним закріпленням зовнішнього кільця підшипникабуртиком угніздікорпусуабокришкою підшипника (рис.18.10,б,в). Двобічнезакріпленнязовнішньогокільцявгніздікорпусувиконуєтьсязадопомогоюбуртикаабопружинногостопорного кільцятакришкипідшипника(рис.18.10, г,д). Існуютьтакож інші способимонтажутафіксаціїпідшипниківкоченняугніздікорпусу.

Посадкикілецьпідшипниківнавалівгніздокорпусузалежать відрежимуроботи, видунавантаження, типупідшипникатаспособу йогорегулювання.

Поледопускунавалпідпідшипниквибираютьзасистемоюотвору, хочасамотвірвнутрішньогокільцяпідшипникамаєдопускв мінусвідноміналу(тобтонезасистемою отвору). Поледопуску гніздакорпусупідзовнішнєкільцепідшипниканазначаютьзасистемоювала.

Існуютьтакірекомендаціїщодовиборупосадокзурахуванням типупідшипників. Посадки роликопідшипниківвибирають більш щільниминіжкульковихпідшипників, оскількинатягипосадкивних можутьсуттєвозмінитизазори(урадіально-упорнихпідшипниках зазориусуваютьприскладанніопоритарегулюванні).

Кільцяпідшипників, якіповинніприрегулюваннізазорівпереміщатисьнавалуабовкорпусі, встановлюютьпорухомійпосадці.

Призначенняполівдопусківдляпосадкипідшипниківкочення слідробитизурахуваннямнаведенихнижчерекомендацій:

1.Поля допусків вала для посадки внутрішніх кілець підшипників:

266

прициркуляційномунавантаженні(валобертається) – j6, k6, m6, n6.

примісцевомунавантаженні(валнеобертається) – g6, h6. 2.Полядопусківотворіввкорпусідляпосадкизовнішніхкілець

підшипників: прициркуляційномунавантаженні(корпусобертається) – K6,

M7, N7.

примісцевомунавантаженні(корпуснеобертається) – Is7, H7, K6, M7.

Щобзменшититертяміжтіламикочення, кільцямиісепаратором, захиститивідкорозіїтапідвищитигерметизацію робочоїзони підшипникакоченняїхперіодичнозмащують. Практичнезастосуваннядлязмащуванняпідшипниківкоченнямаютьрідкімінеральніта пластичнімастила.

Щобзахиститипідшипникикоченнявідзабрудненнятазапобігтивитіканню знихмастила, слідзастосовувативопорахвалів ущільнювальніпристрої.

18.2.2Видируйнуваньікритеріїрозрахунку підшипниківкочення

Підшипники кочення втрачають свою роботоздатність внаслідок руйнування їхніх деталей, яке проявляється в різних формах.

Втомне викришування робочих поверхонь відбувається в результатідіїциклічнозміннихконтактнихнапруженьнабігових доріжках кілець і спостерігається у довгочасно працюючих у нормальних умовах підшипників. Здебільшого викришування починаєтьсянадоріжкахкоченнянайбільш напруженихкілець: у більшостіпідшипників– навнутрішніх, аусферичних– назовнішніх кільцях.

Спрацьовування кілецьта тіл кочення спостерігаєтьсяпри недостатньому захисті підшипників від впливу зовнішнього абразивного середовища. Спрацьовування підшипників можна зменшити, забезпечившидостатнєзмащуваннятавикористовуючи надійніконструкціїущільнень.

Руйнуваннякілецьпідшипникататілкоченняпов'язанезударнимиперевантаженнями, неправильниммонтажемопори, якийможе

267

спричинитиперекосикілецьізаклинюванняпідшипника. Принормальній експлуатації руйнування кілець підшипників не спостерігається.

Руйнуваннясепараторів– результатдіївідцентровихсилта навантаженнясепараторазбокутілкочення.

Залишковідеформаціїнабіговихдоріжкахкілецьвиникають внаслідокдинамічнихтаударнихнавантаженьуформімісцевихямок та вм’ятин. Спостерігаються у важко навантажених тихохідних підшипниках, а також у підшипниках, кільця яких при роботі повертаютьсянаневеликийкут.

Насучасномуетапірозрахунокпідшипниківкоченнябазують тількинадвохкритеріях– заумовоюзапобіганняпоявізалишкових деформацій(розрахунокнастатичнувантажність) ізаумовою запобігання появі ознак втомного руйнування робочих поверхонь протягомрозрахунковогострокуслужби(розрахунокнадинамічну вантажність).

Через обмежене число типів та розмірів стандартних підшипників кочення експериментально встановленідля кожного підшипникастатичнатадинамічнавантажності, якінаводятьсяу каталогах. Методикапідборупідшипниківкоченнястандартизована.

18.2.3Розрахунковееквівалентненавантаження напідшипникикочення

РозрахунковимеквівалентнимнавантаженнямR длярадіальних та радіально-упорних підшипників називається така постійна радіальнасила, якаприїдіїнапідшипник(зовнішнєкільценерухоме, авнутрішнєобертається) забезпечуєдовговічність, щоданий підшипникбудематипридійснихумовахнавантаженняіобертання. Дляупорнихтаупорно-радіальнихпідшипників– цепостінацентральнаосьовасилаприобертаннікільця, закріпленогонавалу, інерухомомукільціукорпусі.

Розрахунковееквівалентненавантаженнянапідшипникикоченнявизначаютьсязазалежністю

268

деRr, Ra – радіальнетаосьове зовнішнінавантаженняна

підшипниквідповідно; ХіY – коефіцієнтирадіальноготаосьового навантаженнявідповідно; V – коефіцієнтобертання(V=1 – якщо відноснодовекторанавантаженнявнутрішнєкільцеобертаєтьсяі

спокійномунавантаженні; К=1,2 – прилегкихпоштовхахікоротко-

б

часнихперевантаженняхдо125%; К=1,5 – припомірнихпоштовхахі

б

перевантаженнях до 150%; К=2 – при значних поштовхах та

б

вібраціяхіперевантаженняхдо200%; К=3 – приударномунаванта-

б

женнітаперевантаженнідо300%); К- температурнийкоефіцієнт(як-

т

щоробочатемператураопориt 100 С, тоКт=1; якщоt=125 С, то Кт=1,05; якщоt=150 С, тоКт=1,1).

ЗначеннякоефіцієнтівХ іY вибираютьнаосновіпорівняння відношення Ra /VRr і параметра осьового навантаження е

(див.табл.18.4).

18.2.4 Підбірпідшипниківзадинамічноювантажністю Динамічнонавантаженимивважаютьтакіпідшипники, уяких

рухомекільцеобертаєтьсязішвидкістю 0,1 рад/с, дотогожпри 0,1 1 рад/сурозрахункахберуть =1рад/с. Динамічнонавантажені підшипникипідбираютьзафактичною їхньоюдовговічністю взаданихумовахексплуатаціїзаумовивідсутностіпроявіввтомногоруйнування.

Базовадинамічнавантажність– цепостійнерадіальненаванта- ження(адляупорнихіупорно-радіальнихпідшипниківосьовенаван- таження), якепідшипникможеумовносприйматипротягомодного мільйонаобертівприймовірностібезвідказноїроботи90%.

Наосновірезультатівбагатьохекспериментальнихдосліджень булавстановленазалежністьміжнавантаженнямнапідшипниктайогодовговічністю:

ТутL – довговічність підшипникадо появи ознак втоми, млн.об.; a1 іa23 – коефіцієнти; Cr – базовадинамічнавантажність, яка визначаєтьсяізкаталогудляприйнятоготипорозмірупідшипника; R –

269

розрахунковееквівалентненавантаженнянапідшипник; p – показник степеня, яказгіднозрезультатамиекспериментівдлякульковихпідшипниківдорівнює3, адляроликовихпідшипників10/3.

Отже, підбірпідшипниківкоченнязадинамічноювантажністю фактичнозводитьсядовизначенняїхньоїдовговічностівконкретних умовахроботи.

Якщо відома кутова швидкість ω, рад/с, рухомого кільця підшипників, то за добутим із формули (18.15) значеннями L довговічністьLh, год, можнавизначитизаспіввідношенням:

ПотрібнадовговічністьпідшипниківLh визначаєтьсястроком службимашиниміжкапітальнимиремонтами. ВзагальномумашинобудуванніберутьLh =(3000...50000) годин.

Стандарти запроваджують довговічність підшипників: Lh =10000 год. длязубчастихредукторів; Lh = 5000 год. длячерв' ячних редукторів.

Коефіцієнтиa1 іa23 уформулі(18.15) уведенізарекомендацієюISO. Коефіцієнт a1 враховується у разі потреби мати підшипники підвищеноїнадійності: a1=1 при90%-йнадійності; a1=0,62 при95%-й; a1 =0,44 при97%; a1=0,33 при98%-й. Коефіцієнтa23 враховуєякість

матеріалудеталейпідшипникатаумовиексплуатації. Длязвичайних умов роботи серійних підшипників: кулькових, крім сферичних, а23=0,7...0,8; кулькових сферичних іроликових ізциліндричними роликамиа23=0,5...0,6; роликовихконічниха23=0,6...0,7.

Якщодовговічністьпідшипників, щорозрахованазабазовою динамічною вантажністю, незадовільна, тослідпідібратипідшипник більшоготипорозміру.