Проверочный расчет подшипников качения

 

Проверке на работоспособность по динамической грузоподъемности подлежат подшипники тихоходного вала.

Потребная динамическая грузоподъемность подшипника

где  – эквивалентная динамическая нагрузка;  – для шариковых и  – для роликовых подшипников;  – ресурс, млн оборотов;  – коэффициент долговечности, обычно принимают  при коэффициенте надежности ;  – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла, особенностей технологии производства, конструкции и условий эксплуатации, для обычных условий эксплуатации назначают  – для шарикоподшипников и  – для роликоподшипников.

Ресурс  рассчитывают по формуле

где  – ресурс, час (см. исходные данные);  – частота вращения тихоходного вала.

Определяют эквивалентную динамическую нагрузку для каждого подшипника

где ,  – эквивалентные радиальные и осевые силы, действующие на подшипники; ,  – коэффициенты радиальной и осевой сил;  – коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо вращается (при вращении внутреннего кольца );  – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки (спокойная – ; при умеренных толчках – ; с сильными толчками – );  – температурный коэффициент, учитывающий влияние температуры подшипника (при  ^оС ).

Эквивалентные радиальные силы  равны радиальным реакциям в опорах  и , определенным ранее, с учетом режима нагружения

где  – коэффициент эквивалентности, учитывающий переменный режим нагружения (табл. 5.21).

Величины осевых сил  зависят от типа подшипников, установленных в опорах.

Таблица 5.21

Коэффициент эквивалентности

 

Режим нагружения	0	I	II	III	IV	V
	1	0,8	0,63	0,56	0,5	0,4

 

При использовании радиальных шарикоподшипников вся осевая сила , возникающая в зацеплении косозубых колес, воспринимается той опорой, в сторону которой она направлена. В рассматриваемой схеме (см. рис. 5.6) в опоре А – , в опоре В – .

В радиально-упорных подшипниках осевые реакции возникают в обеих опорах. Для их определения сначала находят внутренние осевые силы, возникающие вследствие наклона контактных линий к торцовой плоскости подшипников

 – для радиально-упорных шарикоподшипников;

 – для конических шарикоподшипников,

где  – коэффициент минимальной осевой силы.

Для шариковых радиально-упорных подшипников:

с углом контакта

с углом контакта

где  – параметр осевой нагрузки.

Для конических роликовых подшипников определяют по каталогу [2] или рассчитывают по формуле .

Далее задачу решают методом попыток. Например, принимают  и находят .

Проверяют условие . Если оно выполняется, то осевые силы определены правильно. Если , то принимают  и находят .

Проверяют условие .

Величины  коэффициентов   X  и   Y  зависят  от  отношения . Сначала вычисляют отношение . По табл. 5.22 находят соответствующее ему значение параметра осевой нагрузки . Рассчитывают отношение , сравнивают его со значением  и в зависимости от результата сравнения по табл. 5.22 выбирают значение коэффициентов X и Y.

Рассчитывают потребную динамическую грузоподъемность подшипника  при большем значении эквивалентной динамической нагрузки .

Проверяют условие подбора .

Если это условие не выполняется, то принимают радиальные шарикоподшипники средней или тяжелой серий. При чрезмерно больших размерах шариковых подшипников применяют конические роликовые подшипники [2].

 

Таблица 5.22

Коэффициенты радиальной X и осевой Y сил

 

Тип подшипника
			X	Y	X	Y
Радиальный шариковый однорядный	0	0,014 0,028 0,056 0,084 0,11 0,17 0,28 0,42 0,56	1	0	0,56	2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00	0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44
Радиально-упорный шариковый однорядный	12	0,014 0,029 0,057 0,086 0,11 0,17 0,29 0,43 0,57	1	0	0,45	1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,14 1,01 1,00	0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54
	26 36	– –	1 1	0 0	0,41 0,37	0,87 0,66	0,68 0,95
Подшипники роликовые конические однорядные	–	–	1	0	0,4	0,4ctgα (можно по ка-талогу)	1,5ctgα (мож-но по ката-логу)

 

Расчет шпоночных соединений

Подбор шпонок

В узле выходного вала редуктора шпоночные соединения используются для установки на вал колеса и муфты.

Размеры поперечного сечения шпонки – ширину b и высоту h выбирают из стандарта (табл. 5.23) по величине диаметра соответствующей ступени вала.

Определяют длину шпонки

 мм,

где  – длина ступицы (находится при конструировании колеса и выборе муфты).

Таблица 5.23

Шпонки призматические (из ГОСТ 23360-78), мм

 

Диаметр вала d	Сечение шпонки		Фаска у шпонки	Глубина паза		Длина l
	b	h		вала t 1	ступицы t 2
Св. 12 до 17	5	5	0,25…0,4	3	2,3	10…56
» 17» 22	6	6		3,5	2,8	14…70
» 22» 30	8	7		4	3,3	18…90
» 30» 38	10	8	0,4…0,6	5	3,3	22…110
» 38» 44	12	8		5	3,3	28…140
» 44» 50	14	9		5,5	3,8	36…160
» 50» 58	16	10		6	4,3	45…180
» 58» 65	18	11		7	4,4	50…200
» 65» 75	20	12	0,6…0,8	7,5	4,9	56…220
» 75» 85	22	14		9	5,4	63…250
» 85» 95	25	14		9	5,4	70…280

Примечания

1. Длину l (мм) призматической шпонки выбирают из ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280.

2. Пример обозначения шпонки с размерами b  =  18 мм, h  =  11мм, l = 80 мм: Шпонка 18 ´ 11 ´ 80 ГОСТ 23360-78.

 

Полученное значение округляют до ближайшего значения из стандартного ряда (см. табл. 5.23).