Учебный курс Детали машин и основы конструирования

Прямая доставка чая из Китая

Гуманитарные науки

Гуманитарные науки

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Занимайтесь онлайн 
        с опытными репетиторами

Занимайтесь онлайн
с опытными репетиторами

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач по математике

Закажите реферат

Закажите реферат

СИЛЫ  И СВЯЗИ
Определить реакции в опорах вала
Статические испытания материалов
конструкционные материалы
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КРУГЛОГО
СПЛОШНОГО БРУСА
НОРМАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА
Методы изготовления резьбы
Теория винтовой пары
Расчет резьбовых соединений
Шпоночные соединения
Расчет шпоночных соединений
Механические передачи
цилиндрические передачи
Критерии работоспособности зубчатых колес
Расчет цилиндрических передач на прочность.
Конические зубчатые передачи
Червячная  передача
Силы в червячном зацеплении
Тепловой расчет и смазывание червячных передач
Плоскоременные передачи
Зубчато-ременные передачи
Цепная передача
валы и оси
Смазывание и расчет подшипников скольжения
Подшипники качения
Подбор подшипников качения
Конструирование подшипниковых узлов
Муфты
 

Подбор подшипников качения

В процессе эксплуатации подшипников качения может происходить усталостное изнашивание дорожек качения в результате многократного циклического контактного нагружения. В результате действия ударных нагрузок, а также вибрационных нагрузок при невращающемся подшипнике (например, при транспортировке машины) или три больших перегрузках на дорожках качения могут возникать пластические деформации  в виде вмятин (бринеллирование). При отсутствии надежной защиты от попадания инородных частиц происходит абразивное изнашивание подшипника, характерное для дорожных, строительных и сельскохозяйственных машин. При недостаточной смазке, перегрузке, а также при неправильном монтаже может происходить заедание и задиры на поверхностях тел качения и колец подшипника. Распространенными причинами отказов в работе подшипников являются разрушение сепараторов, колец и тел качения.

Основными критериями работоспособности подшипников качения являются износостойкость рабочих поверхностей и долговечность подшипника, а также сопротивление пластическим деформациям.

Подбор и расчет подшипников качения осуществляется в нашей стране по новой методике, соответствующей рекомендациям международной организации стандартизации ИСО. Переход на новую методику оказался необходимым в связи со значительным расширением мировых торговых связей, так как при этом значительно упрощаются контакты с зарубежными потребителями отечественной подшипниковой продукции.

Выбор типа и размеров подшипника качения определяется следующими основными факторами:

 характером  нагрузки (постоянная, переменная, ударная), ее величиной и направлением;

  диаметром цапф вала и частотой его вращения;

 долговечностью подшипника в млн. оборотов или часах;

 нагрузочной способностью подшипника, определяемой его статической и динамической грузоподъемностью.

 Методы расчета статической грузоподъемности и эквивалентной статической нагрузки подшипников качения устанавливаются  ГОСТ 18854—82. Методы расчета динамической грузоподъемности, эквивалентной динамической нагрузки и долговечности подшипников качения устанавливаются ГОСТ 18855—82. Статической называется нагрузка, действующая на невращающийся подшипник.

 Долговечность  подшипника — число оборотов, которое одно из его колец делает относительно другого до начала усталостного разрушения материала на одном из колец или тел качения. Долговечность измеряется в миллионах оборотов или часах работы и обозначается соответственно L или Lh.

 Обычный критерий оценки эксплуатационных свойств подшипников качения — базовая долговечность, при которой не менее 90% идентичных подшипников, работающих в одинаковых условиях, должны достигнуть или превысить определенную долговечность. Иначе говоря, базовой является долговечность при 90%-ной надежности. Базовая долговечность в млн. оборотов обозначается .

Расчетная долговечность при других уровнях надежности называется скорректированной и обозначается, например, при 95%-ной надежности L5. В дальнейшем мы имеем дело только с базовой долговечностью и поэтому соответствующие индексы, будем опускать.

Базовой динамической  грузоподъемностью называется постоянная нагрузка, которую подшипник качения может воспринимать при базовой долговечности, составляющей один миллион оборотов. Базовая динамическая грузоподъемность бывает радиальная и осевая, обозначаемая соответственно Сr, и Са.

Эквивалентной динамической нагрузкой называется постоянная нагрузка, под действием которой подшипник качения будет иметь такую же долговечность, как и в действительных условиях нагружения. Эквивалентная динамическая нагрузка бывает радиальная и осевая, обозначаемая соответственно Рr и Рa.

Подбор радиальных и радиально-упорных подшипников основан на Сr и Рr а упорных и упорно-радиальных — на Сa и Рa. Для упрощения записей в дальнейшем индексы при С и Р мы будем опускать, что недоразумения не вызовет.

В отличие от динамических параметров базовая статическая грузоподъемность и, эквивалентная статическая нагрузка обозначаются соответственно С0 и Р0.

Статическая и динамическая грузоподъемность, а также предельная частота вращения при жидкой и пластичной смазке для каждого типоразмера стандартных подшипников качения приведены в каталогах.

При частоте вращения вала n < 10 мин"1 действующую нагрузку рассматривают как статическую, и подшипники подбирают по статической грузоподъемности по условию

  (5.4)

При n ≥ 10 мин -1 подбор подшипников качения ведется по динамической грузоподъемности по условию

   (5.5)

где — требуемая величина динамической грузоподъемности, Н; С — динамическая грузоподъемность подшипника, указанная в таблицах.

Требуемую величину динамической грузоподъемности определяют в зависимости от эквивалентной динамической нагрузки Р и требуемой долговечности (L млн. оборотов или Lh, ч) по таким формулам:

для шариковых подшипников

  или  (5.6)

для роликовых подшипников

   или  , (5.7)

где n — частота вращения кольца подшипника, мин -1.

Для стандартных редукторов общего назначения установлена следующая базовая долговечность подшипников (90%-ный технический ресурс):

10 000 ч — для зубчатых редукторов;

5 000 ч — для червячных редукторов.

Эквивалентную динамическую нагрузку Р вычисляют по формуле

  , (5.8)

где X — коэффициент радиальной нагрузки; Y — коэффициент осевой нагрузки; V — коэффициент вращения (при вращении относительно вектора нагрузки внутреннего кольца V=1, наружного кольца V = 1,2); Fr, Fa — радиальная и осевая нагрузки, Н; K — коэффициент безопасности (для редукторов K= 1,3...1,5); Кt—температурный коэффициент (при t0 до 100° С K t = 1).

Расчет по вышеприведенной формуле ведут с учетом следующего:

  для цилиндрических роликовых подшипников Fa = 0, X = 1;

 для упорных подшипников Fr = 0, Y = 1;

 для шариковых радиальных, радиально-упорных и конических роликовых подшипников X = 1, Y= 0, если  (расчет ведется только по радиальной нагрузке); при  значения коэффициентов X и Y определяются по каталогу на подшипники (е — вспомогательный коэффициент, указанный в каталоге).

При определении осевых нагрузок Fa, действующих на радиально-упорные подшипники, помимо внешней осевой силы А следует учитывать осевые составляющие S - реакций подшипников, возникающие под действием радиальных нагрузок Fr. Эти составляющие вычисляются по формулам:

для радиально-упорных шарикоподшипников

  (5.9)

для конических роликоподшипников

 (5.10)

Суммарная осевая нагрузка на подшипник зависит от условий его нагружения. На рис. 5.15 показана схема вала, установленного на двух радиально-упорных подшипниках, причем индексом 2 обозначен подшипник, воспринимающий внешнюю осевую силу А. При такой индексации сила А и осевая составляющая S1, реакции подшипника 1 всегда направлены в одну сторону и суммарные осевые нагрузки Fa1 и Fa2 будут зависеть от соотношения А + S1 и S2. Если

 А + S1> S2, то вал сдвинется ко второму подшипнику, осевая сила А + S1 создаст на втором подшипнике радиальную силу, уравновешивающую внешнюю радиальную нагрузку и осевая составляющая S2 перестает существовать. Тогда осевая нагрузка на первый подшипник останется равной S1 а суммарная осевая нагрузка на второй подшипник будет равна А + S1. Если А + S1 < S2, то вал сдвинется к первому подшипнику, составляющая S1 перестанет существовать, осевая нагрузка на второй подшипник останется равной S2, а суммарная осевая нагрузка на первый подшипник будет равна S2 - А. Итак,

еcли  , то  ;

если , то . (5.11)

Напомним, что радиальную реакцию радиально-упорного подшипника полагают приложенной в точке О пересечения с осью вала нормали в середине контактной площадки (см. рис. 5.12, б, в). Положение точки О определяется размером а, вычисляемым для однорядных подшипников по формулам:

для радиально-упорных шарикоподшипников

 ; (5.12)

для конических роликоподшипников

   ; (5.13) 

где а — расстояние от клейменого торца подшипника до точки приложения радиальной реакции; В, d, D, Т — размеры подшипника, a — угол контакта и е — вспомогательный коэффициент, указанные в каталоге.

Таким образом, для определения радиальных реакций радиально-упорных подшипников необходимо сначала сделать предварительный выбор подшипников, затем произвести эскизную компоновку узла, далее определить реакции опор, собственные осевые составляющие S от действия радиальных нагрузок, суммарные осевые нагрузки, действующие на каждую опору, и затем выполнить проверочный расчет более нагруженного подшипника на долговечность (технический ресурс).

Долговечность L в млн. оборотов, динамическая грузоподъемность С и эквивалентная динамическая нагрузка Р связаны эмпирической зависимостью

   (5.14)

где m=3 для шарикоподшипников, m = 10/3 для роликоподшипников. Долговечность Lh, в часах вычисляется так:

  , (5.15)

 где n — частота вращения, мин -1.

Для облегчения расчетов в справочниках приведены (отдельно для шариковых и роликовых подшипников) таблицы, позволяющие определить долговечность Lh подшипников в зависимости от отношения динамической грузоподъемности к эквивалентной нагрузке CIP и частоты вращения вала. По этим же таблицам легко определить требуемую динамическую грузоподъемность по известной частоте вращения вала, заданной долговечности подшипника и вычисленной эквивалентной динамической нагрузке.

Механические передачи Детали машин