Выбор подшипников по динамической грузоподъемности.

 

В современных ГТД применяют, несмотря на недостатки (большие радиальные размеры и большая масса), исключительно подшипники качения, обладающие по сравнению с подшипниками скольжения рядом преимуществ: способностью работать при больших частотах вращения, малыми размерами по длине, значительно меньшими коэффициентами трения. Последнее преимущество означает то, что такой подшипник требует и меньшего количества смазочного масла для охлаждения. В опорах компрессоров целесообразнее применять шариковые и роликовые подшипники с точеными неразъемными сепараторами. Для данного вала выберем шариковый радиально-упорный 4x-точечный шарикоподшипник, т.к. подшипник ротора работает при значительных нагрузках, больших угловых скоростях и повышенных температурных режимах.

Современный выбор подшипников осуществляется только на двух основных критериях. Первый - расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям, второй - расчет на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию. Расчеты по другим критериям не разработаны, т.к. связаны с целым рядом случайных факторов, трудно поддающихся учету. При проектировании машин подшипники не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа уже заложенных в стандарте, по условным формулам. Эта методика стандартизована.

Сначала вычислим эквивалентную динамическую нагрузку, т.е. условную постоянную стационарную радиальную силу, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и с неподвижным наружным кольцом, обеспечивает долговечность, как и при действительных условиях нагружения:

; .

Где V - коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо вращается относительно внешней нагрузки. В нашем случае вращается внутреннее кольцо, т.е.

-температурный коэффициент, который для подшипниковой стали ШХ 15 выбирается из (1,05-1,4), при температуре до 250 С. Для нашего конкретного случая примем:

- коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки. При наличии умеренных толчков примем:

 

Подшипник опоры А.

Предварительно примем для диаметра вала d_п1=40мм радиально-упорный шарикоподшипник с разъемным внутренним кольцом (однорядный), № 176208 из легкой серии по ГОСТ 831-75 с С₀=26600Н, С_{паспортное}=36800H .

- осевая сила соответственно:

В значения различны в зависимости от отношения . Объясняется это тем, что до некоторых пределов, равных коэффициенту этого отношения, дополнительная осевая нагрузка не ухудшает условия работы подшипника. Она уменьшает радиальный зазор в подшипнике и выравнивает распределение нагрузки по телам качения. В нашем случае:

> =0,68

Тогда по вышеуказанной таблице примем для радиально- упорных шарикоподшипников следующие значения:

;

Вычислим эквивалентную динамическую нагрузку:

 

Второй этап выбора подшипника включает нахождение базовой динамической грузоподъемности С, т. е. такой постоянной стационарной силы, которую подшипник может воспринять в течение 1 млн. оборотов без проявления признаков усталости не менее чем у 90% испытываемых подшипников.

 

Динамическая грузоподъемность и ресурс связаны эмпирической зависимостью:

;

- ресурс в млн. оборотов:

; ,

где ресурс в часах

 

; - для шариковых подшипников

коэффициент долговечности, связанный с коэффициентом надежности .

Тогда по ГОСТ 18855-82, ;

обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации. Его выберем согласно из интервала (0,7-0,8):

Динамическая грузоподъемность:

=>

Условие проверки: С _{потребно е} С _пасп (8217,8Н 36800 Н), условие выполняется.

 

Недогруз подшипника составит (1- )·100%=(1- )·100%=77,6%.

 

Подшипник опоры В.

Предварительно примем для диаметра вала d_п2=60мм роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами, №1002912 из легкой серии по ГОСТ 8328-75 с С₀=16500Н, С_{паспортное}=25300Н .

 

> =0,68

 

 

Динамическая грузоподъемность:

=>

Условие проверки: С _{потребное} С _пасп. (16123,6 25300 Н),условие выполняется.

Недогруз подшипника составит (1- )·100%=(1- )·100%=36,3%.