Определение нагрузки, действующей на подшипники

 

Посадки подшипника качения выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значений и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец.

Дано:

Подшипник Р6-2306

Класс-2

Диаметр внутреннего кольца, м;

d=0,03 м

Диаметр наружного кольца подшипника, м;

D=0,072 м

B - ширина кольца подшипника, м;

В = 0,019 м.

 

Составляют схему нагружения и определяют реакции опор, действующих в подшипниках, установленных на коленчатом валу компрессора (Рисунок 4.1)

 

Рисунок 4.1 - Расчётная схема нагружения компрессора

 

Из рисунка 4.1 радиальная сила, действующая на коленчатый вал, будет складываться из двух радиальных сил , Н:

, (4.1)

 

Радиальная сила:

, (4.2)

где: α – угол между и ;

α = 45°

Определяют окружное усилие на коленчатом валу:

(4.3)

где: l – расстояние от оси цапфы до оси коленчатого вала в м.

l = 0,025 м.

Строят расчетную схему нагружения вала, определяют реакции в опорах (Рисунок 4.2):

 

Рисунок 4.2 – Расчетная схема нагружения вала

 

Составляют уравнения сумм моментов и находят реакции в опорах:

(4.4)

= 0

(4.5)

(4.6)

(4.7)

Из вышеуказанных уравнений определяют итоговые реакции:

(4.8)

(4.9)

Расчёты ведут по более нагруженному подшипнику.

Для циркуляционного нагружения определяют интенсивность нагрузки F_R, кН/м:

, (4.10)

где: К_n равное 1 – динамический коэффициент посадки;

F равное 1 – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале;

F_A равное 1 – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов;

r- радиус фаски кольца,

r = 0,002 м.

Строим схему расположения полей допусков колец подшипника (Рисунок 4.3):

Рисунок 4.3 – Схема расположения полей допусков колец подшипника

 

Определяют наибольший зазор S_max, и наибольший натяг N_max выбранной посадки при установке колец подшипников на вал.

, (4.11)

 

Определяют наибольший зазор S_max и наибольший натяг N_max выбранной посадки при установке колец подшипников в корпус.

(4.13)

(4.14)

В соответствии с ГОСТ 3325 - 85 выбирают допуски формы и расположения посадочных и опорных торцевых поверхностей заплечиков валов и отверстий корпусов, а также параметры шероховатости.

Строим эскиз посадочных поверхностей вала и корпуса под кольца подшипников (Рисунок 4.4):

 

Рисунок 4.4 – Эскиз посадочных поверхностей вала и корпуса под кольца подшипников

 

Расчет исполнительных размеров гладких калибров

 

Годность деталей с допуском от IT6 до IT17 при массовом и крупносерийном производстве проверяют предельными калибрами. С помощью калибров проверяют не числовое значение контролируемых параметров, а годность детали, т.е. выясняют, выходит ли контролируемый параметр за нижний или верхний предел размера.

Для расчета по ГОСТ 24853 находим следующие нормируемые параметры:

Н – допуск на изготовление калибра для отверстия;

Н₁ – допуск на изготовление калибра для вала;

Z, Z₁ – отклонение середины поля допуска проходящего калибра пробки и скобы соответственно;

y, y₁ – допустимый выход размера, изношенного проходного калибра пробки и скобы соответственно, за границу поля допуска.

 

Расчет калибра-пробки

 

Исполнительные размеры калибров определяют по формулам, приведенным в ГОСТ 24853.

Определяют предельные размеры подшипника D_max и D_min в мм, назначив отклонения по ГОСТ 25347 для отверстии по Н7.

Для 7 квалитета в необходимом интервале размеров по ГОСТ 24853 находят параметры, для расчета калибра-пробки: Z, y и Н в мкм:

Z = 3 мкм,

y = 3 мкм,

Н = 4 мкм.

Рисунок 5.1 – Схема расположения полей допусков калибра - пробки

 

Рассчитывают предельные размеры непроходной и проходной сторон калибра из формул приведенных в ГОСТ 24853.

Условно стороны обозначаются:

НЕ_max – непроходная сторона, максимальный размер;

НЕ_min – непроходная сторона, минимальный размер;

ПР_max – проходная сторона, максимальный размер;

ПР_min – проходная сторона, минимальный размер;

 

НЕ_max = D_max + H/2,

НЕ_max = 30,03+ 0,004/2 = 30,032 мм.

НЕ_min = D_max - H/2,

НЕ_min = 30,03 - 0,004/2 = 30,032 мм.

ПР_max = D_min + Z + H/2,

ПР_max = 30 + 0,003 + 0,004/2 = 30,005 мм.

ПР_min = D_min + Z - H/2.

ПР_min = 30+ 0,003 – 0,004/2 = 30,001 мм.

 

Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашиваются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ.

Диаметр изношенного калибра-пробки определяют из формулы:

D_изн = D_min – y.

D_изн = 30 – 0,003 = 29,997 мм.

Рисунок 5.2 – Эскиз калибра-пробки

 

Расчёт калибра - скобы

 

Расчет калибра – скобы определяют по формулам, приведенным в ГОСТ 24853.

Предельные отклонения для него назначают по е6.

По ГОСТ 24853 для 6 квалитета находят параметры, необходимые для расчета калибра-скобы: Z₁, y₁ и Н₁ в мкм.

Z₁ = 3 мкм,

y₁ = 3 мкм,

Н₁ = 4 мкм.

Определяют предельные размеры контролируемого вала d_max, и d_min:

d_max = 30 + 0 = 30 мм.

d_min = 30 – 0,013 = 29б987мм.

 

 

 

Рисунок 5.3 – Схема расположения полей допусков калибра-скобы

 

Рассчитывают предельные размеры непроходной и проходной сторон калибра – скобы в мм.

Условно стороны обозначаются:

НЕ_max – непроходная сторона, максимальный размер;

НЕ_min – непроходная сторона, минимальный размер;

ПР_max – проходная сторона, максимальный размер;

ПР_min – проходная сторона, минимальный размер.

 

Из схемы расположения полей допусков, показанной на рисунке 5.3 рассчитывают:

НЕ_max = d_min + H₁/2,

НЕ_max = 29,987+ 0,002 = 29,989 мм.

НЕ_min = d_min - H₁/2,

НЕ_min = 29,987 – 0,002 = 29,985 мм.

ПР_max = d_max - Z₁ + H1/2,

ПР_max = 30 – 0,003 + 0,002 = 29,999мм.

ПР_min = d_max - Z₁ - H₁/2.

ПР_min = 30– 0,003 – 0,002 = 29,995мм.

 

Определяют диаметр изношенного калибра-скобы в мм:

D_изн = d_max + y₁.

D_изн = 30+ 0,003 = 30,003 мм.

Рисунок 5.4 – Эскиз калибра-скобы