ДМ_КП_МВ_Подшипники_2004
.pdfМіністерство агропромислової політики УКРАЇНИ Полтавська державна аграрна академія
Кафедра загальнотехнічних дисциплін
Вибір підшипників кочення
(Методичні |
вказівки |
по |
курсовому |
та |
|
дипломному |
проектуванню |
для |
студентів |
||
факультету |
механізації) |
|
|
|
|
ПОЛТАВА
2004
ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНІЗАЦІЇ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА КАФЕДРА ЗТД
Рекомендовано до видання методичною радою факультету механізації сільського господарства (протокол №__ від ___2004р).
Кафедрою |
загальнотехнічних |
дисциплін |
(протокол |
№__ |
|||
від___2004р). |
|
|
|
|
|
|
|
Рецензент |
– доцент, к.т.н., |
завідувач |
кафедри |
енергетичних |
|||
засобів Арендаренко В.М. |
|
|
|
|
|
||
Методичні |
вказівки підготував |
доцент, |
|
к.т.н. |
Мізін |
Іван |
Андрійович.
Комп’ютерна верстка: Костенко В.Ю.(студент 3 курсу факультету механізації).
В методичних вказівках наведені дані по класифікації підшипників кочення, їх умовні позначення, рекомендації по проектуванню, розрахунку та вибору різних типів підшипників; наведені приклади розрахунків типових конструкцій опор валів. В додатках подано довідкові матеріали для розрахунку підшипників.
© Мізін І.А., 2004
2
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
ВСТУП
В останні роки незалежності України, почала відроджуватись підшипникова промисловість, яка досягла значних успіхів. Більшість підшипників що випускається вітчизняними спеціалізованими заводами, по якості не поступаються продукції передових закордонних фірм.
Підшипники кочення є основним видом опор валів. Їх широке застосування в промисловості зумовлене такими перевагами в порівнянні з підшипниками сковзання:
невеликий момент тертя(особливо при малих швидкостях початкового руху);простота монтування і експлуатації; незначні витрати мастила; висока ступінь стандартизації і централізоване виготовлення (тобто низька вартість і повна взаємозамінність по приєднувальних розмірах; висока навантажувальна здатність на одиницю ширини підшипника; менші вимоги до термообробки посадочних шийок валів; надійна робота в умовах частих зупинок і пусків привода.
До недоліків підшипників кочення слід віднести:
Низьку довговічність в умовах роботи при високих швидкостях та ударних навантажень; великі радіальні розміри і маса; шум при високих швидкостях
Підшипники кочення підбирають по динамічній та статичній вантажопідйомностях. Вибір раціонального типорозміру залежить від багатьох факторів.
Виконуючи курсовий або дипломний проект, студенти інженерних спеціальностей часто зтикаються з труднощами при виборі підшипників кочення. Ці труднощі пов’ язані з недостатньою кількістю довідкової та учбової літератури з якісним викладенням матеріалу по цьому питанню, відсутністю достатньої кількості прикладів по вибору підшипників.
В пропонованих методичних вказівках наведені дані по класифікації підшипників кочення, викладена методика та приклади вибору та розрахунку підшипників по динамічній та статичній вантажності.
3
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
1.Класифікація підшипників та їх позначення
Підшипники кочення поділяють по таких ознаках:
За типом тіл кочення підшипники поділяють на кулькові, роликові та голчасті – як різновид роликових.
Залежно від напрямку зусиль, що сприймаються, підшипники поділяються на радіальні (сприймають в основному радіальне зусилля), радіально-упорні (сприймають як радіальне так і осьове зусилля) і упорні (сприймають осьове зусилля).
По кількості рядів тіл кочення в одному підшипнику: однорядні, дворядні та багаторядні.
По іншим особливостям (з канавками на кільцях, з упорними бортиками, з захисними шайбами і т.і.).
По габаритних розмірах підшипники поділяють на розмірні серії:
по радіальних габаритних розмірах – надлегкі (дві серії), особливо легкі (дві серії), легкі, середні, важкі – всього сім серій.
по ширині – вузькі, нормальні, широкі і особливо широкі. Позначення підшипників кочення в загальному випадку
складається із семи цифр, які читаються зправа-наліво
8 |
|
|
|
|
7 |
|
6 |
|
|
5 |
|
4 |
|
3 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Додаткова |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутрішній |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
діаметр |
|
||||||||
серія |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Серія підшипника |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Конструктивні |
|
|
|
|
|
|
Тип підшипника |
||||||||||||||||||||
|
|
особливості |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кожна цифра, що стоїть в номері підшипника на певному місці, визначає деякі його параметри.
Посадочний діаметр на вал підшипника позначають двома першими цифрами праворуч.
Для отримання номінального розміру внутрішнього кільця в мм, необхідно ці дві цифри помножити на 5.
4
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
У випадку, якщо на третьому місці стоїть цифра 9, то цей підшипник не відповідає загальному правилу.
Винятками є також підшипники які мають останні цифри 00, 01, 02 та 03, у яких номінальний діаметр отвору під вал є відповідно 10, 12, 15 та 17мм.
Підшипники, у яких розміри отворів під вал не відповідають загальному правилу та при діаметрі вала більше 495 мм, позначають дробом, в якому знаменник вказує дійсний розмір внутрішнього кільця, а чисельник – всі інші параметри.
Підшипники з внутрішнім діаметром до 9 мм включно позначають так, що перша цифра праворуч вказує фактичний розмір внутрішнього кільця в міліметрах, при цьому на третьому місці ставлять цифру 0, а друга цифра праворуч позначає серію.
Серія підшипників позначається третьою і сьомою цифрою номера при рахуванні зправа-наліво (див. табл.1).
Таблиця 1. Позначення серій підшипників
Цифра |
Третя цифра |
Сьома цифра |
на |
|
|
підшипнику |
|
|
0 |
Малогабаритна |
Нормальна |
1 |
Особливо легка |
Нормальна |
2 |
Легка |
Широка |
3 |
Середня |
Особливо широка |
4 |
Важка |
Особливо широка |
5 |
Легка широка |
Особливо широка |
6 |
Середня широка |
Особливо широка |
7 |
Невизначена, |
Вузька |
|
нестандартна |
|
8 |
Надлегка |
— |
9 |
Надлегка |
— |
Тип підшипника позначають четвертою цифрою номера, значення кожної цифри наведені в таблиці 2.
5
Вибір підшипників кочення Кафедра ЗТД
Таблиця 2. Позначення типу підшипника (четверта цифра праворуч).
Цифра |
Тип підшипника |
|
|
|
на |
|
|
|
|
підшипнику |
|
|
|
|
0 |
Радіальний кульковий |
|
|
|
1 |
Радіальний кульковий сферичний |
|
||
2 |
Радіальний з |
короткими |
циліндричними |
|
|
роликами |
|
|
|
3 |
Радіальний роликовий сферичний |
|
||
4 |
Радіальний |
роликовий |
з |
довгими |
|
циліндричними або галчастими роликами |
|||
5 |
Радіальні з витими роликами |
|
|
|
6 |
Радіально-упорний кульковий |
|
|
|
7 |
Роликовий конічний |
|
|
|
8 |
Упорний кульковий |
|
|
|
9 |
Упорний роликовий |
|
|
П’ ята та шоста цифра праворуч позначає конструктивні особливості підшипника. Наприклад, умовний кут початку тіл кочення з біговими доріжками кілець, наявність опорних шайб, фетрових ущільнювачів або захисних шайб.
Підшипник, |
що |
має |
умовне |
позначення |
№36208 |
||||||
розшифровується так: |
радіально-упорний кульковий (четверта |
||||||||||
цифра – |
6) |
з умовним |
кутом |
контакту β =12˚ |
- п’ ята |
цифра |
|||||
праворуч |
– |
3, |
легкої |
серії |
(третя |
цифра праворуч |
– 2), |
||||
внутрішній |
діаметр |
|
внутрішнього |
кільця |
(08×5=40 мм), |
||||||
d=40мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П’ ята цифра “4” |
позначає кут контакту β=26˚, |
а цифра “6” - |
|||||||||
β=36˚. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Восьма |
цифра |
праворуч, |
яка |
проставляється |
|
через |
розподільний знак, позначає класи точності підшипників. Стандартом передбачається п’ ять класів точності:
0 (нормальної точності); 6 (підвищеної); 5 (високої), 4 (прецизійний); 2 (надпрецизійний).
6
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
2. Послідовність розрахунку та вибору підшипників кочення.
Обмежене стандартом число типів і розмірів підшипників надало можливість теоретично та експериментально встановити критерії працездатності кожного типорозміру підшипників. Такими критеріями є статична Со і динамічна С вантажопідйомності, значення яких наводяться в каталогах.
Підшипники редукторних валів підбирають по динамічній
вантажопідйомності з врахуванням заданого ресурса або терміну служби в такій послідовності:
1. Намічаємо тип підшипника (радіальний, радіальноупорний, упорний) на підставі аналізу діючих навантажень орієнтовно призначаємо потрібний типорозмір підшипника в залежності від діаметра (цапфи) вала. Зауважимо, що спочатку приймаємо підшипник легкої серії, і лише потім, якщо розрахунок покаже, що цей підшипник не підходить, переходимо на другу серію.
2. Після визначення реакцій опор вала можна перевірити правильність вибору типа підшипника з врахуванням відношення осьової сили до радіального навантаження (див. табл. Д.1.)
Fa , R
де Fa – осьова сила, що діє в зачепленні і передається на вал;
R – радіальна сумарна реакція тієї із опор вала, яка по конструктивному виконанню сприймає зовнішнє осьове навантаження.
Конструктивно компонують вал з підшипниковими опорами так, щоб зовнішню осьову силу сприймав той підшипник, який сприймає меншу радіальну силу, тобто той, у якого менша радіальна реакція.
При визначенні реакцій опор, необхідно врахувати, що точка прикладення реакції підшипника знаходиться на перетині нормалі до середини лінії контакта тіла кочення з віссю вала.
7
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
Положення цієї точки може бути визначено графічно або розраховане по відстані від торця зовнішнього кільця:
для однорядних радіально-упорних кулькових підшипників
а= 0.5 B + D + d tgα
6
B
|
D |
a |
T |
для роликових конічних
a
a.
T
?
d |
a |
a
d
D
|
a = |
T |
+ |
D + d |
× e , |
|
|
|
|||
|
2 |
6 |
|
||
де |
D і d – зовнішній і внутрішній діаметри підшипників, |
||||
В – |
ширина кулькового підшипника, |
||||
Т – |
відстань між торцями кілець роликопідшипників, |
||||
α – |
кут контакту тіл кочення, |
||||
е– |
параметр осьового навантаження. |
8
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
Виписуємо із каталога значення динамічної та статичної вантажопідйомностей С і Со та інших необхідних параметрів вибраного підшипника.
4. Визначаємо відношення (цей пункт виконують тільки для кулькових підшипників)
Fa
Co
По цьому відношенню із таблиці П4 знаходимо значення коефіцієнта осьового навантаження е; для роликових конічних підшипників значення е приймають безпосередньо із каталога
(табл.П5).
5. Визначаємо осьові складові S реакцій опор:
у випадку встановлення кулькових радіально-упорних підшипників:
S=е·R
а у випадку роликових (конічних)
|
S=0.83·е·R |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
. Визначають сумарні осьові |
навантаження |
FA |
та |
FA |
в |
|||
|
|
|
|
|
|
∑1 |
|
∑2 |
|
|
залежності від монтажної схеми розміщення опор і |
||||||||
|
співвідношення діючих сил(табл.П.2.) |
|
|
|
|
||||
7 |
. Визначаємо відношення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e'= |
|
FA∑ |
|
, |
|
|
|
|
|
K K × R |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
де Кк – кінематичний коефіцієнт (коефіцієнт обертання кільця; якщо обертається внутрішнє кільце підшипника, то Кк=1, якщо зовнішнє – Кк=1,2).
Зауважимо: якщо е’< е, то слід прийняти коефіцієнт відповідно радіального х=1, та осьового навантаження Y=0; якщо е’> е, то значення Х і Y прийняти із відповідних таблиць:
для кулькових радіальних і радіально-упорних – табл.П.4.; для роликових конічних – табл.П.5.
8 |
. Вибрати коефіцієнти: |
безпеки Кб і температурний Кт |
|
|
(табл.П.3.). |
|
|
9 |
. Визначити розрахункове еквівалентне навантаження |
||
|
більш навантаженого підшипника: |
||
|
Q = (K K × X × R + Y × FA |
|
) × K Б × КТ , млн.об. |
|
∑ |
|
Вибір підшипників кочення |
|
Кафедра ЗТД |
||
|
|
|
|
|
10. Намічають строк служби підшипника, який може бути кратний довговічності редуктора (5000год., 10000год. і т.і.) і визначають розрахунковий ресурс
|
L = |
60n × Lh |
, |
млн.об. |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
106 |
|
|
|
|
|
|||
11. |
Визначають необхідну динамічну вантажопідйомність |
||||||||
підшипника: |
|
|
|
|
|||||
|
1 |
|
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
60n × Lh |
) |
|
, |
||
|
Снеобх = Q × Lp = Q( |
p |
|||||||
|
106 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де р – показник степеня для кулькових підшипників р=3; для
роликових p = 10 = 3,33
3
12.Звертаємось до каталогу і порівнюємо Снеобх з Стабл. Необхідне виконання умови Снеобх ≤ Стабл.
В зв’ язку тим, що табличне (стандартне) значення динамічної вантажопідйомності, як правило, не співпадає з потрібним, уточнюють теоретичну довговічність:
Lh |
= ( |
Cтабл |
) p × |
10 |
, год. |
Q |
|
||||
|
|
|
60n |
10