Расчет (подбор) подшипников на долговечность

 

Исходные данные: F_r1, F_r2 – радиальные нагрузки (радиальные реакции опор), Н; F_а - внешняя осевая сила, действующая на вал, Н; частота вращения вала, мин^-1; L_h – требуемый ресурс; необходимый уровень надежности. В курсовом проекте можно принять тип нагрузки – нереверсивная, спокойная, температура подшипникова узла < 100 ⁰С, уровень надежности 90%.

Проверочный расчет предварительно выбранных в ходе проектирования узла вала подшипников выполняется по динамической грузоподъемности. Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности С_rp, Н, с базовой С_r, Н, или расчетного ресурса (долговечности) L_sah, ч с требуемым L_h, ч по условиям:

 

или . (6.11)

 

Расчетная динамическая грузоподъемность: С_rp, Н и ресурс L_sah определяются по формулам:

 

; , (6.12)

 

где Р_Е – эквивалентная динамическая нагрузка, Н; к – показатель степени: к=3 для шариковых и к=3,3 для роликовых подшипников; а₁ – коэффициент надежности, а₁=1 при 90% надежности; а₂₃ - обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла подшипника и условий его эксплуатации, при обычных условиях работы а₂₃=0,7…0,8 – для шариковых подшипников; а₂₃=0,6…0,7 – для роликовых; n – частота вращения вала, мин^-1.

Вместо индекса s в обозначении ресурса записывают значение разности (100 – P_t), где P_t - надежность при определении ресурса. Так, при 90% -ной надежности L_10ah, при 97%-ной L_3ah.

Последовательность расчета:

1. Если для обеих опор вала приняты подшипники одного типа и одного размера, то расчет выполняется только для подшипников с большей нагрузкой.

2. По каталогу, для принятого в предварительном расчете радиального подшипника, выписывают значения базовых динамической C_r и статической C_0r радиальных грузоподъемностей.

3.Определяют отношение , где F_a -осевая нагрузка (для прямозубых цилиндрических колес F_a =0).

По отношению по таблицам работ /1;2;3/ принимают значение коэффициент е

(при )

Сравнивают отношение с коэффициентом е и принимают значение коэффициентом Х и Y. Если е принимают Х =1; Y =0

4. Определяют эквивалентную динамическую нагрузку

, (6.3)

где V - коэффициент вращения; V =1 при вращении внутреннего кольца и V =1,2 при вращении наружного кольца.

–коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки на долговечность подшипника;

=1 – при спокойной нагрузки;

=1,1…1,2 –легкие толчки; = 1,3….1,8 умеренные толчки.

–коэффициент, учитывающий влияние температуры на долговечность подшипника:

При t °С………… 100 125 150 175 200

…………………...1,00 1,05 1,1 1,15 1,25

 

Для подшипников, работающих при переменных режимах нагружения задаваемых циклограммой нагрузок (см. рис.1.2), определяют приведенную эквивалентную динамическую нагрузку по следующей зависимости:

 

(6.4)

 

5. Определяют расчетный ресурс L_10ah и оценивают пригодность подшипника по условию L_10ah L_h.

Если расчетное значение L_10ah меньше значения заданного ресурса L_h для принятого подшипника, то переходят к более тяжелой серии или принимают другой типоразмер подшипника и расчет повторяют. В этом случае в конструкцию вала вносят изменения.

При определении осевых нагрузок, воздействующих на радиально-упорные подшипники, следует учитывать осевые силы, возникающие под действием радиальных нагрузок из-за наклона контактных площадок. Значение этих сил зависит от типа подшипника, угла контакта, значения радиальных сил, а также как отрегулирован подшипник. С методикой расчета осевых сил можно ознакомится в работах /1;2;3/.

 

Список литературы

 

1. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/ П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов.–11- е изд. стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 496с.

2. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: Учебное пособие для студентов вузов. 3-е изд., исправл. М.: машиностроение, 2004. – 560с., ил.

3. Курмаз Л.В. Конструирование узлов и деталей машин: Справочное учебно-методическое пособие/ Л.В. Курмаз, О.Л. Курмаз. – М.: Высш. шк., 2007 – 455с.: ил.

4. Расчет валов цилиндрических редукторов на статическую и усталостную прочность: Методические указания к курсовому проектированию/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: Л.Н. Тархов, В.К. Итбаев, А.В. Зырянов. – Уфа.2008 – 62с.

5. Атлас конструкции узлов и деталей машин: Учеб. пособие/ Б.А. Байков, А.В. Клыпин, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 384с.: ил.

 

 

Приложение А

(обязательное)

Форма задания на курсовой проект

 

Приложение Б

(обязательное)

Последовательность выполнения задания на курсовое проектирование редуктора

№ п/п	Наименование этапа	% выпол-нения этапа	Срок выпол- нения	Приме-чания
	Определить КПД редуктора, требуемую мощность электродвигателя, передаточное число редуктора и его ступеней, частоты вращения и крутящие моменты на валах. Выбрать марки материалов зубчатых колёс и вычислить значения допускаемых напряжений [σH] и [σF]	10%	6н	10%
	Выполнить проектировочный расчёт тихоходной передачи. Выполнить проверочный расчёт тихоходной передачи. Выполнить проектировочный расчёт быстроходной передачи	10%	7н	20%
	Определить предварительные значения диаметров валов, размеров подшипников. Определить основные размеры элементов зубчатых колёс, корпуса, шпоночных и резьбовых соединений, выбрать способ смазки, тип уплотнений	10%	8н	30%
	Выполнить компоновочный эскиз редуктора	30%	9н-11н	60%
	Составить расчётную схему промежуточного вала, вычислить реакции в опорах, построить эпюры изгибающих и крутящих моментов. Выполнить проверочный расчёт промежуточного вала на статическую и усталостную прочность. Проверить работоспособность подшипников опор	10%	12н	70%
	Выполнить чертёж общего вида редуктора, чертежи деталей по заданию преподавателя, спецификацию к чертежу	20%	13н 14н	90%
	Оформить пояснительную записку к курсовому проекту	10%	15н	100%