8. Определение реакций в опорах подшипников.

Решение выполняется в два этапа:

1.Определение реакций в опорах предварительно выбранных подшипни­ков: по результатам первого этапа проводится проверочный расчет подшипни­ков.

2.Определение реакций в опорах окончательно принятых подшипников, построение эпюр изгибающих и крутящих моментов и составление схемы нагру­жения подшипников; второй этап выполняется при проверочном расчете валов на прочность.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

• вычерчивается расчетная схема вала в соответствии с выполненной схе­мой нагружения валов редуктора;

• выписываем исходные данные для расчета: силы в зацеплении редуктор- ной пары (F_t,F_r, F_a) и консольные силы гибкой передачи ^,_п и муфты Fm\

• расставляем расстояния между точками приложения реакций в опорах подшипников и консольной силы;

• определяем реакции в опорах предварительно выбранных подшипников вала в вертикальной и горизонтальной плоскости, составив два уравнения равно­весия плоской системы сил;

• определяем суммарные радиальные реакции опор подшипников, напри­мер, R_a = J^fy, Н, где R_Ax и R_Ay - соответственно реакции в опоре под­шипника А в горизонтальной и вертикальной плоскости;

Расчеты в вертикальной плоскости:

• определяем реакции в опорах окончательно принятых подшипников, со­ставив два уравнения равновесия плоской системы сил;

• определяем значения изгибающих моментов по участкам, составив урав­нения изгибающих моментов;

• строим в масштабе эпюру изгибающих моментов и указываем макси­мальный момент;

Выполняем расчеты в горизонтальной плоскости аналогично расчетам в вертикальной плоскости.

• определяем крутящий момент на валу и строим в масштабе его эпюру. Знак эпюры определяется направлением момента от окружной силы F_t, если смотреть со стороны выходного конца вала.

• определяем суммарные реакции опор подшипников вала.

• определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных

сечениях вала М_су„ = I MJ + MJ, Н-м, где М_х и М_у - соответственно изгибающиемоменты в горизонтальной и вертикальной плоскости.составляем схему нагружения подшипников.

9 Проверка долговечности подшипников

Конструкция подшипникового узла должна обеспечивать фиксацию валов

в осевом направлении, компенсацию температурных деформаций, надежную

смазку и защиту подшипников от посторонних частиц, удобство монтажа, демонтажа и регулировки.

Выбор типоразмера подшипника зависит от характера нагрузки, ее вели-

чины и направления, частоты вращения и условий эксплуатации.

Проектируют подшипниковые узлы в такой последовательности:

1. Выполняют эскизную компоновку узла; на основании расчетной схемы

намечают расстояние между опорами и закрепленными на валу деталями.

2. На основании кинематической схемы и силовой характеристики меха-

низма определяют величины и направления нагрузок на опоры.

3. Намечают тип подшипника с учетом нагрузок, конструкции узла, усло-

вий эксплуатации и монтажа.

4. Определяют эквивалентную нагрузку и проверяют расчетную долговеч-

ность подшипника.

5. Назначают посадки на внутренние и наружные кольца подшипника и

выбирают способ крепления колец на посадочных местах.

6. Определяют систему смазки и конструкцию уплотнения.

7. Окончательно оформляют конструкцию подшипникового узла.

При выборе подшипников следует руководствоваться не только конструк-

тивными, но и экономическими соображениями; например, учитывать, что шари-

ковые подшипники дешевле роликовых, подшипники повышенных классов точ-

ности значительно дороже подшипников нормального класса.

В опорах, подверженных действию ударных нагрузок, предпочтение сле-

дует отдавать роликоподшипникам. При действии на узел только радиальных на-

грузок следует, как правило, ставить шарикоподшипники.

Для подшипников с частотой вращения кольца n < 1 мин-1 основной харак-

теристикой служит статическая грузоподъемность Со; при большей частоте вра-

щения - динамическая грузоподъемность С.

По ГОСТ 18855-73 динамической грузоподъемностью радиальных и ради-

ально-упорных подшипников называют величину постоянной радиальной нагрузки, которую группа идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом может выдержать в течение 1 млн. оборотов внутреннего кольца. Для упорных подшипников динамическая грузоподъемность — это постоянная центральная осевая нагрузка, которую любой из группы идентичных подшипников сможет выдерживать в течение 1 млн. оборотов одного из колец подшипника. Под номинальной долговечностью понимают срок службы подшипников, в течение которого неменее 90% из данной группы при одинаковых условиях должны проработать безпоявления признаков усталости металла.

Расчетную долговечность L в млн. оборотов L_hили в часах определяют по

динамической грузоподъемности С и величине эквивалентной нагрузки Рэ

где L – долговечность подшипника, млн. об;

а1 – коэффициент надежности;

а₂₃– обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и ус-

ловий эксплуатации подшипника;

С - динамическая грузоподъемность, Н;

Рэ – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

m - показатель степени, для шариковых радиальных подшипников, m =3, для

роликоподшипников m =3,33.

Для любых подшипников

L_h=

где Lh – базовая долговечность, ч;

~ 174 ~

L – долговечность подшипника, млн. об;

n - частота вращения подшипника, мин-1.

Требуемая долговечность подшипника предусмотрена ГОСТ 16162-85 и

составляет: для червячных редукторов не менее 5000ч, а для зубчатых – не менее

10000ч.

Эквивалентная нагрузка в зависимости от вращения колец, радиальной и

осевой нагрузки определяется для радиальных шарикоподшипников и радиально-

упорных шарико - и роликоподшипников

P_э=(XVF_r+YF_a)K_σK_T

Для упорных шариковых и роликовых подшипников

Pэ=FaKσKт

где - коэффициент радиальной нагрузки (таблицы 10.2 – 10.3);

- коэффициент осевой нагрузки (таблицы 10.1 – 10.2);

- коэффициент, учитывающий вращение колец; при вращении внутреннего

кольца , наружного кольца ;

- радиальная нагрузка, Н;

- осевая нагрузка, Н;

- температурный коэффициент (таблица 10.1);

- коэффициент безопасности (таблица 10.4)__