06 семестр / Книги и методические указания / Детали машин. Курсовое проектирование. Дунаев, Леликов 2004

в рамке даны посадки, предпочтительно рекомендуемые для применения, двумя чертами подчеркнуты рекомендуемые посадки. В отдельных обоснованных случаях допускается выбор посадки не входящей в число рекомендуемых, но допускаемых к применению.

8. Для выбранной посадки определяют силу запрессовки или температуру нагрева втулки (охватывающей детали).

Сила запрессовки, Н,

г де /7тах = (Л^тах " w)p/5, Н / М М ^ - ДаВЛСНИе о т н а т я г а Л/щах в ы б р а н н о й

Температура нагрева охватывающей детали, ®С

где Zc6 - зазор, мкм, для удобства сборки принимаю^ в зависимо- сти от диаметра d вала:

Температура нагрева должна быть такой, чтобы не происходило структурных изменений в материале. Для стали [t] = 230 ... 240 ^С, для бронзы [t] = 150 ... 200 ^С.

130

Г л а в а 6

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ

При предварительной конструктивной проработке по реко-f мендациям гл. 3 были выбраны тип, класс точности и c:?s:eMa установки подшипников. Теперь нужно определить силы, илгружающие подшипник, произвести подбор подшипника по откатической или динамической грузоподъемности, окончательно у^станоътъ основные размеры подшипника, конструктивно оформитгъ опоры.

6.1.Определение сил, нагружающих подшипншмси

1.Определение радиальных реакций. Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пе?р»есечения

сней нормали, проведенной через середину контактной шлощадки.

Для радиальных подшипников эта точка расположена nai середине

ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипншков расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено графически (рис. 6.1) или аналитически:

подшипники шариковые радиально-упорные одноря.л:ные a = 0,5[5 + 0,5(^/ + i);tg а];

Рис. 6.1

131

ш

m m

Рис. 6.2

подшипники роликовые конические однорядные

а = 0,5 [T+{d + D)e/3l

Ширину В кольца, монтажную высоту Г, коэффициент е осевого нагружения, угол а контакта, а также диаметры d и D принимают по табл. 19.18 ... 19.26. Вычерчивание внутренней конструкции подшипника см. ниже разд. 6.14.

Расстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников по схеме:

где /п - расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников; а - смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника.

Радиальные реакции Rr\, Rri опор определяют из уравнения равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна нулю. Примеры расчета см. в гл. 13.

2. Определение осевых реакций. При установке вала на двух радиальных шариковых подшипниках осевая сила Ra, нафужающая подшипник, равна внешней осевой силе Fa, действующей на вал.

132

где е' - коэффициент минимальной осевой нагрузки.

В подшипниках такого типа действительный угол контакта отличается от начального и зависит от радиальной нагрузки Rr и базовой статической грузоподъемности Co,s Поэтому коэффшхиент е' принимают по графику рис. 6.3 в зависимости от отношения Rr/C^r^

Для шариковых радиально-упорных подшипников с углом контакта а> IS"^ е' = е и Rs = е Rr. Значения коэффициента е осевого нагружения принимают по табл. 6.1.

Для конических роликовых: е' = 0,83е и = 0,83 е Rr. Значения коэффициента е принимают по табл. 19.24 ... 19.26.

Для нормальной работы радиально-упорных подшипников необходимо, чтобы в каждой опоре осевая сила, нагружающая подшипник, была бы не меньше осевой составляющей от действия

Кроме того, должно быть выполнено условие равновесия вала - равенство нулю суммы всех осевых сил, действующих на вал. Типовые схемы нагружения приведены на рис. 6.4, а, б. Например, для схемы по рис. 6.4, а имеем:

(6.2)

133

: 1 Rat Kai

р

Рис. 6.4

6.1. Значения коэффициентов X, У и ^для шариковых радиальных и радиально-упорных подшипников

134

Примечания: 1. ЗначенияX, Y, е для промежуточных значений относительной осевой нагрузки или для угла а контакта определяют линейной интерполяцией. 2. / - число рядов тел качения. При а = О® во всех случаях принимают / = 1. 3. В настоящее время промышленность переходит на выпуск радиально-упорных шарикоподшипников с углами контакта 15, 25 и 40° (вместо 12, 26 и 36°), см. [10].

135

в табл. 6.2 приведены формулы для определения осевых сил Ra\ и Ra2 в отдсльных частных случаях.

При направлении внешней осевой силы Fa, противоположном показанному на рис. 6.4, для использования формул табл. 6.2 предварительно следует изменить обозначения опор: 1 на 2, 2 на 7.

6.2. Формулы для определения осевых сил, нагружающих радиально-упорные подшипники

6.2. Подбор подшипников по статической грузоподъемности

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 (« < 10 мин"^). Подшипники, работающие при « > 10 мин \ выбирают по динамической грузоподъемности, рассчитывая их ресурс при требуемой надежности. Подшипники, работающие при частоте вращения « > 10 мин"^ и резко переменной нагрузке, также следует проверять на статическую грузоподъемность.

Подбор подшипников производят для обеих опор вала. В некоторых изделиях, например в редукторах, для обеих опор применяют подшипники одного типа и одного размера. Тогда подбор выполняют по наиболее нагруженной опоре. Иногда из соотношения радиальных и осевых сил нельзя заранее с уверенностью сказать, какая опора более нагружена. Тогда расчет ведут параллельно для обеих опор до получения значений эквивалентных нагрузок, по которым и определяют более нагруженную опору.

Расчет подшипников на статическую грузоподъемность.

Для назначенного подшипника выписывают следующие данные:

для шариковых радиальных и радиально-упорных - из табл. 19.18 ... 19.20, 19.23 значение базовой статической радиальной грузоподъемности Со/,

136

для роликовых радиальных и радиалъно-упорных (конических) —

из табл. 19.21, 19.22, 19.24 ... 19.26 значение Со,.

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

Rr<Cor.

Если статическая нагрузка состоит из радиальной Rr и осевой Ra составляющих, то определяют эквивалентную статическую радиальную нагрузку Лог-

Для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников и радиально-упорных роликоподшипников:

Значения коэффициента Хо радиальной статической нагрузки

икоэффициента lo осевой статической нагрузки приведены в табл. 6.3.

6.3.Значения коэффициентов Хо и FQ ДЛЯ радиальных и

радиально-упорных подшипников

137

Эквивалентная нагрузка не может быть меньше радиальной.

Если при вычислении получают Ror < Rn то для расчета принимают Ror = Rr-

Статическая прочность обеспечена, если выполнено условие ,

Ror < Соп

где Сог - статическая радиальная грузоподъемность подшипника.

6.3. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности

Подбор подшипников выполняют по наиболее нагруженной опоре. Если из соотношения радиальных и осевых нагрузок нельзя заранее с уверенностью сказать, какая опора более нагружена, то расчет ведут одновременно для обеих опор до получения значений эквивалентных динамических нагрузок Re\ И Rei, ПО которым и определяют более нагруженную опору.

Исходные данные для подбора подшипников по динамической грузоподъемности: Rru Rri - радиальная нагрузка (радиальная реакция опоры), Н; Fa - внешняя осевая сила, действующая на вал, Н; п - частота вращения кольца (как правило, частота вращения вала), мин"^; d - диаметр посадочной поверхности вала, который берут из компоновочной схемы, мм; Ц^^ -требуемый ресурс (долговечность) при 90 %-ой вероятности безотказной работы подшипника соответственно в млн об. или в ч; условия эксплуатации подшипникового узла (возможная перегрузка, рабочая температура и др.).

Подбор подшипников качения выполняют в такой последовательности.

1.Предварительно назначают тип и схему установки подшипников (см. разделы 3.2 и 3.3).

2.Для назначенного подшипника выписывают следующие данные:

-для шариковых радиальных и радиально-упорных с углом контакта а < 18® из табл. 19.18 и 19.23 значения базовых динами-

ческой Сг и статической Qr радиальных грузоподъемностей;

- для шариковых радиально-упорных с углом контакта а > 18® из табл. 19.23 значение С, а из табл. 6.1 значения коэффициентов X радиальной, Y осевой нагрузок, коэффициента е осевого нагружения;

138

-для конических роликовых из табл. 19.24 ... 19.26 значения

3.Из условия равновесия вала (6.2) и условия ограничения минимального уровня осевых нагрузок на радиально-упорные подшипники (6.1) определяют осевые силы Ra\ и Rai-

4.Для подшипников шариковых радиальных, а также шариковых радиально-упорных с углом контакта а < 18® по табл. 6.1 в зависимости от отношения Ra/Cor находят значения X, У и е.

5.Сравнивают отношение RJiVRr) с коэффициентом е и окон-

чательно принимают значения коэффициентов и Y: при RJ{VRr) < е принимаютX = 1 и У = 0; при RJ{VRr) > е для подшипников шариковых радиальных и радиально-упорных окончательно принимают записанные ранее (в п. 2 и 4) значения коэффициентов А'и Y.

Здесь F-коэффициент вращения кольца: V= 1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки и F = 1,2 при вращении наружного кольца.

Для двухрядных конических роликовых подшипников ^ = 1,5 tga; при RJ{VRr) < е коэффициенты^ = 1 и 7 = 0,45 ctga, а при RJ(VRr) коэффициенты X = 0,67 и¥ = 0,67 ctga.

6.Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку:

-радиальную для шариковых радиальных и шариковых или роликовых радиально-упорных

-радиальную для подшипников с короткими цилиндрическими роликами:

Rg = R^K^K-y .

6.4. Значения коэффициента динамичности К^ нагрузки

139