5.4 Проектный и проверочный расчет осей

В отличие от валов оси не работают на кручение и испытывают только деформацию изгиба.

Проверочные расчеты осей проводятся по тем же зависимостям, что для валов. При этом учитывают, что напряжения кручения = 0.

58. Подшипники

Подшипники предназначены для поддержания валов и осей на их геометрических осях и обеспечения вращательного движения.

Взависимости от вида трения различают подшипники качения и скольжения.

6.1. Подшипники качения

Классификации подшипников качения.

1. По виду воспринимаемой нагрузки

- радиальные - воспринимают только радиальную нагрузку.

- упорные - воспринимают только осевую нагрузку

- радиально упорные – воспринимают и радиальную и осевую нагрузку.

2. По форме тел качения.

-шариковые

-цилиндрические

-конические роликовые

-бочкообразные роликовые

-игольчатые

3. По размерам подшипники делят на серии.

-особо лёгкая.

-лёгкая.

-средняя.

-тяжёлая.

Виды отказов подшипников качения.

1. Основной вид разрушения - усталостное выкрашивание беговых дорожек на кольцах подшипника или поверхностей тел качения. Критерий работоспособности – контактная прочность.

2. Разрушение сепаратора. Чаще всего встречается в подшипниках работающих при больших частотах вращения.

59. Выбор подшипников качения.

Подшипник выбирают по диаметру посадочной поверхности вала, предварительно из легкой серии.

После составления расчетной схемы вала и определения реакций в его опорах выполняют проверочный расчет подшипников (по наиболее нагруженной опоре), заключающийся в определении расчетного ресурса работы подшипника (долговечности).

Расчёт подшипников качения по динамической грузоподъёмности (расчет на долговечность)

Расчёт состоит в определении расчётного ресурса работы подшипника.

- срок службы подшипника в часах.

n – частота вращения вала.

С - динамическая грузоподъемность подшипника.

= показатель степени, зависящий от формы тела качения.

Если шарик, то

Если ролик, то

P – приведённая нагрузка.

V - коэффициент вращения кольца (зависит от того, какое колесо вращается, если внутреннее, то V=1, если наружное, то V=1.1)

X,Y – коэффициент радиальной (X) и осевой (Y) нагрузки.

R_r, R_a - радиальная и осевая усилия

K_б- коэффициент безопасности

K_T- температурный коэффициент, если t<100C, то K_T=1.

Динамическая нагрузка C – это та нагрузка, которую может выдержать подшипник в течении 1 миллиона оборотов вала.

60. Подшипники скольжения.

Подшипник скольжения – это пара вращения, которая состоит из опорной части вала (цапфа) и подшипника.

Широко применяются в следующих случаях:

1. Частота вращения вала имеет очень большое значение >10000об/мин.

2. В особо точных машинах, за счёт регулирования зазоров.

3. В случаях значительных ударных нагрузок.

4. При работе в агрессивных средах.

Достоинства:

1. Быстроходность выше, чем у подшипников качения.

2. Может быть разъёмным.

3. Высокая точность.

4. Особые условия работы (в воде и агрессивных средах).

5. Малые размеры.

Недостатки:

1. Требуется применение дорогих материалов для уменьшения коэффициента трения.

2. Большой расход смазки.

3. Более трудоёмкое обслуживание.

Классификации подшипников скольжения:

1. По виду воспринимаемой нагрузки

- радиальные - воспринимают только радиальную нагрузку.

- упорные - воспринимают только осевую нагрузку

- радиально упорные.

2. По геометрической форме.

- цилиндрический

- конический

- сферический.

Подшипники жидкостного трения работают без изнашивания, если не нарушается режим смазки. В связи с этим для них основным критерием является минимальная толщина h_min слоя смазочного материала, исключающая контакт микронеровностей цапфы вала и вкладыша подшипника.

Нагрузочная способность подшипников сухого и полужидкостного (граничного) трения зависит от параметров режима работы - мощности, расходуемой на трение:

.

Эта мощность косвенно характеризует выделяемую в подшипнике теплоту и температуру. Для упрощенной оценки износостойкости подшипников используют из зависимости (12.1) два множителя p и v. Тогда условие износостойкости приобретает вид

,

где [pv] - допускаемое произведение удельной нагрузки на окружную скорость цапфы вала.

В случае удовлетворения этого условия полагают, что тепловой режим подшипника обеспечивает достаточную износостойкость.

При небольших скоростях скольжения приведенное условие упрощают, принимая

.