Формулы для расчета осевых опорных реакций

Схема нагружения опор вала	Соотношение сил	Опорные осевые реакции
Fa > S2 > S1	Fa > 0; S1 > S2	Pa1 = S1 Pa2 = Fa+ S1
	S1 < S2 Fa > S2 – S1
S2 > Fa > S1	S1 < S2 Fa < S2 – S1	Pa1 = S2 – Fa Pa2 = S2

Опорные осевые реакции, рассчитанные по формулам табл. подставляют в зависимости для вычисления эквивалентных нагрузок на опоры валов.

Проверочный расчет подшипников на долговечность

Если подшипники выбраны по конструктивным соображениям, то правильность выбора подшипников проверяют расчетом их долговечности или ресурса рабо­тоспособности. В результате этого расчета определяют: сколько часов выдержит подшипник при эквивалентной нагрузке на него и при заданной частоте вращения.

Условие пригодности подшипника по долговечности:

, (3.11)

где L _sah – фактическая долговечность подшипника;

[L_sah] – допускаемая долговечность подшипника.

В зависимости от условий эксплуатации допускаемую долговечность выбирают из диапазона: [L _sah] = 4 000… 100 000 ч [4, c. 343].

Фактическую долговечность подшипника рассчитывают по зависимости [4, c. 343]:

, (3.12)

где С _r – базовая динамическая радиальная грузоподъемность, кН;

n – частота вращения кольца подшипника, об /мин;

m – показатель степени; m = 3 для шариковых подшипников,

m =10/3 для роликовых подшипников;

а₁ – коэффициент надежности; значения коэффициента даны в

а₂₃ – коэффициент, учитывающий специфические условия эксплуатации подшипника; например: перекосы колец, вид плавки металла деталей подшипника.

Если рассчитываемый привод работает дольше, чем [L _sah]_max , то следует:

• выбрать подшипник той же долговечности, что и привод, или же

• определить: как часто надо менять подшипники за расчетный срок службы привода

Долговечность подшипников существенно возрастает с переходом к более тяжелым сериям по наружному диаметру D (из-за её степенной зависимости от динамической грузоподъемности).

Итак, чаще всего в машинах применяют подшипники легкой и средней се­рий. В необходимых случаях предпочитают повышать динамическую гру­зоподъемность подшипников путем увеличения диаметра вала, нежели переходить к тяжелой серии подшипников (хотя оба пути равно эффективны).

Если же для обеих опор вала используют одинаковые подшипники, то подбор и расчет подшипников выполняют по наиболее нагруженной опоре.

При установке в фиксирующей опоре двух одинаковых радиально-упорных однорядных подшипников их рассматривают как один двухрядный подшипник.

В этом случае в расчетную зависимость для определения ресурса долговечности подшипников подставляют:

• для шариковых подшипников С_{r Σ} = 1,625^. С_r (С_r – базовая динамическая радиальная грузоподъёмность одного подшипника);

• для роликовых подшипников С_{r Σ} = 1,714^. С_r .

В расчетные формулы эквивалентной нагрузки на опору Р_Е для этих подшипников подставляют значения коэффициентов X и Y, выбранные для двухрядных подшипников.

Если расчетная долговечность подшипника L_sah превышает наибольшую допускаемую долговечность [L_sah]_max , то это означает, что подшипник выбран неверно. Он недогружен и поэтому слишком долговечен. В этом случае надо выбрать новый подшипник, т.е перейти:

• к подшипнику более легкой серии по диаметру D или по ширине В (при этом конструкцию вала не меняют) или

• к подшипнику с меньшим внутренним посадочным диаметром d_ПК. В этом случае придётся внести изменения в конструкцию вала.

Чтобы сократить время на выбор нового подшипника требуемой долговечности (после первой неудачной попытки) лучше выполнить проектный расчет подшипника, то есть рассчитать базовую динамическую грузоподъемность подшипника по заданной долговечности и эквивалентной нагрузке на опору вала:

Итак, выбор и расчет подшипников выполняют в следующем порядке (текстовый алгоритм расчета подшипников качения):

1. Предварительно назначают тип и схему установки подшип­ников на вал в зависимости от вида нагрузки и компоновки узла.

2. Для выбранного подшипника выписывают следующие параметры:

• для шариковых радиально-упорных (с углом контакта α < 18°) и радиальных: значения статической С₀ и динамической С грузоподъемности;

• для шариковых радиально-упорных подшипников (с углом контакта α >18°): значения динамической грузоподъемности С и коэффициентов X, У, е ;

• для роликовых конических подшипников: значе­ния динамической грузоподъемности С и коэффициентов X, У, е .

Далее определяют осевые составляющие радиальных нагрузок на подшипники Si.

Затем выполняют сравнение отношения Fa / (V × Fr) с коэффициентом “е”, и окончательно выбирают значения коэффициентов радиальной нагрузки Х и осевой нагрузки У на опору:

• для шариковых подшипников при Fа / (V × Fr) ≤ e принимают: X = 1 и У = 0. При Fa / (V × Fr) > e коэффициенты X и У ос­таются прежними (для роликовых конических подшипников значение коэффициента У, остается прежним, а X = 0,4);

• для роликовых конических подшипников при Fа / (V × Fr) ≤ e принимают: X = 1, У = 0,45. При Fа / (V × Fr) > e принимают: X=0,67; У = 0,67.

4. Далее вычисляют эквивалентную радиальную нагрузку Р_Е , действующую на рассчитываемую опору вала.

5. Затем рассчитывают фактическую долговечность подшипника в данных условиях эксплуатации L_sah по ф. (3.12) и сравнивают ее значение с допускаемой долговечностью. Подшипник выбран правильно, если выполнено условие (3.11).

6. И наконец, делают выводы о правильности выбора подшипника для опор проектируемого вала, и приступают к конструированию узла вала.

40. подшипники качения: назначение сепаратора, причины его разрушения. из каких материалов изготовляют сепараторы. для каких видов подшипников качения разрушение сепараторов – основная причина выхода подшипника из строя?

Подшипники качения - опоры валов, в которых трение скольжения заменено трением качения.

Преимущества перед подшипниками скольжения:

1) меньшие моменты сил трения (в 5..10 раз);

2)менее сложный уход, т.е. экономичнее в эк­сплуатации;

3) меньший расход смазки;

4) значительно более высокую степень стандартизации;

5) централизованное массовое производ­ство и низкую стоимость.

К недостаткам подшипников качения следует отнести:

• большие радиальные размеры;

• меньшую демпфирующую способность;

• ограниченную возможность работы при больших угловых скоростях и тяжелых нагрузках.

Подшипник качения (рис. ниже) состоит из:

наружного кольца 1(наружное кольцо устанав­ливают в корпус машины) и

внут. кольца 2(внутр.кольцо устанав­ливают на вал);

тел качения 3 (шариков или роликов), катящихся по беговым дорожкам колец;

сепаратора 4– спец. детали, удерживающей тела качения на равных, постоянных расстояниях одно от другого.

d – внутренний посадочный диаметр;

D – наружный посадочный диаметр;

B – ши­рина колец подшипника;

r – фаска на кольцах подшипника.

В качестве тел качения используют: шарики, ролики цилиндрические короткие, ролики конические, ролики бочкооб­разные

Разрушения сепораторов подшипников качения Причина – действие цен­тробежных сил (удары со стороны тел качения). Это – основной вид разрушения быстроходных подшипников (вращение колец подшипников с частотой более 2000 об/мин);

Материал: Сепараторы подшипников подвержены интенсивному изнашиванию из-за трения скольжения с телами качения и кольцами подшипников, поэтому их изготовляют из антифрикционных материалов, например: в массовом производстве – штамповкой из мягкой углеродистой стали. Массивные сепараторы быстроходных подшипников изготовляют из текстолита, фторопласта, дюралюминия, латуни и бронзы (материалы приведены в порядке увеличения быстроходности подшипника).

Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес в редукторах общего назначения применяют, чаще всего, шариковые радиальные однорядные подшипники. Первоначально выбирают подшипники легкой серии. Если при последу­ющем проверочном расчете грузоподъемность подшипника окажется не­достаточной, то выбирают подшипник средней серии. При чрезмерно больших размерах шарикоподшипников применяют роликовые подшипники.