5. Расчет и конструирование подшипниковых узлов

Схемы установки подшипников качения. Для предотвращения заклинивания тел качения, вызываемо­го температурным удлинением вала или неточностью изготов­ления деталей подшипникового узла, применяют две основные схемы установки подшипников:

1) с фиксированной и плавающей опорой;

2) с фиксацией враспор.

По схеме 1 в одной опоре устанавливают подшипник, фиксирующий положение вала относительно корпуса в обоих направлениях; он жестко крепится в осевом направлении как на валу, так и в расточке корпуса. Фиксирующая опора воспринимает радиальную и двусторон­нюю осевые нагрузки. Внутреннее кольцо второго подшипни­ка жестко (с помощью разрезного кольца) крепится на валу в осевом направлении; внешнее кольцо может свободно пере­мещаться вдоль оси стакана. Для свободного перемещения внешнего кольца подшипника в ста­кане необходимо назначить соответствующую посадку с за­зором, а также обеспечить соответствующий зазор.

В качестве плавающей опоры выбирают ту, которая воспринимает меньшую радиальную нагрузку. При значительных расстояниях между опорами для увеличения жесткости фиксирующей опоры часто устанавливают два одно­рядных радиально-упорных шарикоподшипника или два конических роликоподшипника. Такая установка характерна для червячных редукторов (для вала червяка).

В узлах, спроектированных по схеме 2, наружные кольца подшипников упираются в торцы крышек, а торцы внутренних колец – в буртики вала.

Во избежание защемления тел качения от температурных деформаций предусматривают зазор, превышающий тепловое удлинение.

5.1. Расчет подшипников ведущего вала

1.Определяем тип подшипника в зависимости от соотношения осевой и радиальной нагрузок[1, табл. 9.22](5.1)

Предварительно принимаем шариковый радиально-упорный подшипник легкой серии 36209 ГОСТ 831-75 [2, табл. 16].

2. Технические характеристики подшипника, Л[2].

Размеры: d=45мм , D=85мм , В=19мм , С=32,3 кН , r=2мм , Со=25,6кН

Принимаем схему установки подшипника "враспор".

Рис. 5.2. Схема установки подшипника

Определяем расстояние L_баз между точками приложения реакций

, (5.2)

где L – межопорное расстояние для вала, l = 110 мм;

В – наибольшая ширина подшипника, В =19 мм

а – расстояние от точки приложения реакции до дальнего торца подшипника, Л[2].

Определяем расстояние а

, (5.3)

где d – диаметр внутреннего кольца подшипника, d = 25 мм

D – диаметр внешнего кольца подшипника, D = 52 мм

мм.

мм.

3. Пересчитываем реакции в опорах вала.

Определяем реакции в плоскости XOZ

;; (5.4)

;, (5.5)

Н;

Н.

Определяем реакции в плоскости YOZ

;; (5.6)

;, (5.7)

Н;

Н.

Определяем суммарные реакции в опорах

Н; (5.8)

Н.

По графику (рис.13) [2] в зависимости от отношения определяем предварительно коэффициент осевого нагруженияи.

5. Определяем осевые составляющие от радиальных реакций, Л[2].

Н, (5.9)

Н. (5.10)

6. Определяем расчетные осевые нагрузки на подшипник, Л[2].

Опора 1: (5.11)

Опора 2: (5.12)

В зависимости от знака в уравнениях (5.12) и (5.13) принимаем расчетные формулы для определения осевых нагрузок на подшипники.

Н. (5.13)

Н, (5.14)

Дальнейший расчет ведем для наиболее нагруженного подшипника, в данном случае это подшипник 2-й опоры.

7. Определяем действительный коэффициент осевого нагружения, Л[2].

, (5.15)

где К_к– кинематический коэффициент, при вращении внутреннего кольца , Л[2]. К_к=1,0 [2].

Х = 0,45 и У = 1,62 [2 табл. 17].

8. Определяем эквивалентную нагрузку на подшипник, Л[2].

, (5.16)

где Х – коэффициент радиальной нагрузки, Х = 0,45;

Y – коэффициент осевой нагрузки, Y = 1,62

К_т – температурный коэффициент, К_т = 1 [2, табл. 14];

К_б – коэффициент безопасности, К_б = 1 [2, табл. 13].

Н.

9. Определяем требуемую динамическую грузоподъемность, Л[2].

, (5.17)

где n– частота вращения кольца рассчитываемого подшипника,n=489 об/мин;

L_h10– долговечность подшипника в часах при вероятности безотказной работы 90%,L_h10= 5000 час [2, табл. 13].

 – показатель степени, = 3 , Л[2].

а₁– коэффициент долговечности в функции необходимой надежности, а₁= 1,0 [2];

а₂– обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации, а₂= 0,8 [2, табл. 15].

< Н.

10. Определяем действительную долговечность подшипника, Л[2].

, (5.18)

час.

Подобранные подшипники имеют значительный запас долговечности, что позволит им работать безаварийно на протяжении планируемого срока эксплуатации.