Fa1 ≥ e' Fr1 ; Fa2 ≥ e' Fr2 ;

- из условия равновесия вала под действием осевых сил следует:

FA +Fa1 −Fa2 = 0 .

Для нахождения решения применяют метод попыток, предварительно принимая осевую силу в одной из опор равной минимальной.

1. Пусть, например:

Fa1 = e' Fr1 .

Тогда из условия равновесия вала получим:

Fa2 = FA +Fa1 = FA +e' Fr1 .

Проверяем выполнение условия Fa ≥ Fa min для второй опоры. Если при этом выполняется условие Fa2 ≥ e' Fr2 , то осевые силы найдены правильно.

Если Fa2 < e' Fr2 , что недопустимо, то нужно предпринять вторую попытку.

2. Следует принять:

Fa2 = e' Fr2 .

Тогда из условия равновесия вала получим:

Fa1 = Fa2 −FA = e' Fr2 −FA .

При этом условие Fa1 ≥ e' Fr1 будет обязательно выполнено.

4.4.1.6.2. ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ

Основной критерий работоспособности и порядок подбора подшипников зависит от значения частоты вращения кольца.

Подшипники выбирают по статической грузоподъемности, если они воспринимают внешнюю нагрузку в неподвижном состоянии или при медленном вращении ( n ≤10 об/мин).

Подшипники, работающие при n >10 об/мин, выбирают по динамической грузоподъемности, рассчитывая их ресурс при требуемой надежности.

Подшипники, работающие при частоте вращения n >10 об/мин и резко переменной нагрузке, также следует проверять на статическую грузоподъемность.

Предварительно назначают тип и схему установки подшипников. Подбор подшипников выполняют для обеих опор вала.

242

В некоторых изделиях, например в редукторах, для обеих опор рекомендуется применять подшипники одного типа и одного размера. В этом случае подбор выполняют по наиболее нагруженной опоре.

Иногда из соотношения радиальных и осевых сил нельзя заранее с уверенностью определить, какая опора более нагружена. Тогда расчет ведут параллельно для обеих опор до получения значений эквивалентных нагрузок, по которым и определяют более нагруженную опору.

4.4.1.6.2.1. РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ НА СТАТИЧЕСКУЮ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ

При расчете на статическую грузоподъемность проверяют, не будет ли статическая эквивалентная нагрузка на подшипник превосходить статическую грузоподъемность, указанную в каталоге:

При выборе и расчете подшипников следует иметь в виду, что допустимая статическая эквивалентная нагрузка P0r может быть меньше, равна или больше ба-

зовой статической грузоподъемности. Значение этой нагрузки зависит от требований к плавности хода, шумности и к моменту трения, а также и от действительной геометрии поверхностей контакта. Чем выше перечисленные требования, тем меньше значение допустимой статической эквивалентной нагрузки.

Если не требуется высокая плавность хода, то возможно кратковременное повышение P0r до 2C0r .

При повышенных требованиях к плавности хода, шумности и к стабильности момента трения рекомендуется уменьшить допускаемую статическую эквивалент-

ную нагрузку P0r до C0r . Коэффициент безопасности S0 для упорных подшипни-

S0

ков крановых крюков и подвесов равен 1,5; для приборных прецизионных поворотных устройств S0 =2; для ответственных тяжелонагруженных опор и поворотных

кругов S0 =4.

4.4.1.6.2.2. РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ НА ЗАДАННЫЙ РЕСУРС

Исходные данные:

- Fr1 , Fr2 – радиальные нагрузки (радиальные реакции) опор двухопорного

вала;

-FA -внешняя осевая сила, действующая на вал;

-n – частота вращения кольца (как правило, частота вращения вала);

-d -диаметр посадочной поверхности вала, который берут из компоновочной

схемы;

-L'sa – требуемый ресурс при необходимой вероятности безотказной работы

подшипника в миллионах оборотов;

- L'sah – требуемый ресурс при необходимой вероятности безотказной работы

подшипника в часах; - режим нагружения;

243

-условия эксплуатации подшипникового узла (возможная перегрузка, рабочая температура и др.).

Условия работы подшипников весьма разнообразны и могут различаться по величине кратковременных перегрузок, рабочей температуре, вращению внутреннего или наружного кольца и др. Влияние этих факторов на работоспособность подшипников учитывают введением в расчет эквивалентной динамической нагрузки (формулы (4.34), (4.35)) и дополнительных коэффициентов.

Подбор подшипников качения следует выполнять в такой последовательности. 1. Предварительно назначают тип и схему установки подшипников.

2. Для назначенного подшипника определяют следующие данные:

-для шариковых радиальных и радиально-упорных подшипников с углом кон-

такта α <18° – значения базовых динамической Cr и статической C0r радиальных грузоподъемностей (по каталогу подшипников);

- для шариковых радиально-упорных с углом контакта α ≥18° – значение Cr (по каталогу подшипников), а по табл. П.163 – значения коэффициентов нагрузок

Xи Y , коэффициента осевого нагружения e ;

-для конических роликовых – значение Cr (по каталогу подшипников) и по

табл. П.163 определяют значения коэффициентов нагрузок X и Y , коэффициента осевого нагружения e .

3.Из условия равновесия вала и условия ограничения минимального уровня осевых нагрузок на радиально-упорные подшипники определяют осевые силы Fa1 и Fa2 .

4.Для подшипников шариковых радиальных, а также шариковых радиально-

упорных с углом контакта α <18° по табл. П.163 в соответствии с имеющейся ин-

окончательно принимают определенные ранее (в П.2 и П.4) значения коэффициентов X и Y .

Здесь V – коэффициент вращения кольца:

V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки;

V=1,2 при вращении наружного кольца.

6.Вычисляют эквивалентную радиальную динамическую нагрузку:

-для шариковых радиальных и шариковых или роликовых радиально-упорных

подшипников:

по которым в соответствии с п.п. 2-6 ведут расчет подшипников, как при постоянной нагрузке.

7. Определяют скорректированный по уровню надежности и условиям применения расчетный ресурс подшипника, ч:

подшипника:

1 – обычные (материал обычной плавки наличие перекосов колец, отсутствие надежной гидродинамической пленки масла наличие в нем инородных частиц);

2 – характеризующиеся наличием упругой гидродинамической пленки масла в контакте колец и тел качения, отсутствием повышенных перекосов в узле; сталь обычного изготовления;

3 – то же, что в П.2, но кольца и тела качения изготовлены из стали электрошлакового или вакуумно-дугового переплава.

8. Оценивают пригодность намеченного размера подшипника. Подшипник пригоден, если выполняется условие:

247