Какого типа подшипники следует выбрать для редуктора с шевронными зубчатыми колесами? Почему?

11.16. Расчет по динамической грузоподъемности.

Под динамической грузоподъемностью для радиальных и радиально-упорных подшипников понимают постоянную радиальную нагрузку, которую может выдержать группа идентичных подшипников с неподвижным наружным и вра­щающимся внутренним кольцом до возникновения усталостного разрушения рабочих поверхностей колец и тел качения в течение 1 млн об. без появления повреждений не менее 90 % из числа подшипников, подвергшихся испытаниям.

Условие для выбора подшипников качения:

(11.1)

где С_г — требуемая динамическая грузоподъемность, Н; [С],. — табличное (каталожное паспортное) значение динамической грузоподъемности под­шипника выбранного типоразмера (табл. 11.1), Н.

Требуемое значение динамической грузоподъемности определяют по формулам:

(11.2)

где Р_э — приведенная (эквивалентная) нагрузка (должна быть подставлена в тех же единицах, что и параметр Q; L — требуемая долговечность вра­щающегося подшипника, млн об, (принимается 0,5—30 000 млн об.); L_h — то же, ч; а — коэффициент, зависящий от характера кривой усталости

 

Таблица 11.1. Шарикоподшипники радиальные однорядные (ГОСТ 8338—75)

Условное обозначение подшипника	Серия	Размеры, мм	С,-, Я	Со,, Н	Предельная частота вра­щения, мин~', при смазоч­ном материале
		d	D	В	г			пластичном	жидком
	Особо лег­кая нор­мальная							17 000	20 000
						11 200		15 000	18 000
					1,5	13 300		12 000	15 000
					1,5	15 900		10 000	13 000
					1,5	16 800			12 000
					1,5	21 200	12 200		11 000
					1,5	21 600	13 200		10 000
III						28 100	17 000
						29 600	18 300
						30 700	19 600
						37 700	24 500
						39 700	26 000
	Легкая узкая							19 000	24 000
								17 000	20 000
					1,5	12 700		15 000	18 000
					1,5	14 000		12 000	15 000
					1,5	19 500	10 000	10 000	13 000
					2 '	25 500	13 700		11 000
						32 000	17 800		10 000
						33 200	18 600
						35 100
					2,5	43 600	25 000
			ПО		2,5	52 000	31 000
					2,5	56 000	34 000
					2,5	61 800	37 500
					2,5	66 300	41 000
	Средняя узкая				1,5	11 400		17 000	20 000
					1,5	13 500		16 000	19 000
						15 900		13 000	16 000

Окончание табл. 11.1

Условное обозначение подшипника	Серия	Размеры, мм	С,, Н	со„н	Предельная частота вра­щения, мин"^1, при смазоч­ном материале
		d	D	В	/■			пластичном	жидком
	Средняя узкая					22 500	11 400	11 000	14 000
					28 100	14 600		11 000
				2,5	33 200	18 000		10 000
				2,5	41 000	22 400
				2,5	52 700	30 000
		ПО			61 800	36 000
					71 500	41 500
				3,5	81 900	48 000
				3,5	92 300	56 000
				3,5	104 000	63 000
				3,5	112 000	72 500
				3,5	124 000	80 000

 

(для шариковых подшипников α = 3,0; для роликовых α = 10/3); п — частота вращения кольца, об/мин; а₁ — коэффициент надежности, a₁ ≈ 1 (безотказ­ная работа); а₂₃ — коэффициент качества, обычно a ₂₃ = 0,7 ÷ 0,8 (шарико­вые), а₂₃ = 0,6 ÷ 0,7 (роликовые конические).

Эквивалентную динамическую нагрузку F_E вычисляют по формуле

(11.3)

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);

F_r, F_a — радиальная и осевая нагрузки, Н; К_б — коэффициент безопасности (для редукторов K_б= 1,3 ÷ 1,5); К_T — температурный коэффициент (при t до 100 °С, K_T = 1) (см. рис. 11.4, б, А).

Расчет Р_э по формуле (11.3) для цилиндрических подшипников ^_а = 0, Х- 1; для упорных подшипников F_r = 0, Y= 1; для шариковых радиальных, радиально-упорных и конических роликовых подшипников Х=\, Y= 0, если F_a IVF < е, е — вспомогательный коэффициент, указанный в каталоге [10], то расчет ведется только по радиальной нагрузке, если F_a/VF_r>e — значения коэффициентов Хи 7определяются по таблице.

При определении осевых нагрузок F_a, действующих на радиаль-но-упорные подшипники, помимо внешней осевой силы А следует учитывать осевые составляющие реакцией подшипников, возникающие под действием радиальных нагрузок F_r Эти составляющие вычисляются по формулам:

для радиально-упорных шарикоподшипников S = eF_r; для конических роликоподшипников S=0,83eF_r (рис. 11.4, б, Б).

Рис. 11.4, б. Схемы сил в подшипниках

 

11.17. Расчет по статической грузоподъем­ности. Подшипники грузовых крюков, дом­кратов, нажимных устройств прокатных станов и других машин периодически подвержены нагрузкам при очень медленном вращении. «Невращающиеся» подшипники рассчитывают только по статической гру­зоподъемности.

Под статической грузоподъемностью понимают такую нагрузку на «нев-ращающийся» подшипник (п < 1 об/мин), под действием которой в нем не возникает остаточных деформаций, ощутимо влияющих на дальнейшую ра­боту подшипника.

Условие для выбора подшипников:

(11.3)

где Р_Оr — эквивалентная статическая нагрузка; С_Оr — базовая статическая радиальная грузоподъемность; С_r — базовая динамическая радиальная гру­зоподъемность (см. табл. 11.1). Значение приведенной статической нагруз­ки для радиальных; и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников определяют:

P_or = X₀F_r+Y₀F_a, (11.4)

где Х_о, Y_o — коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок (табл. 11.2); F_r — радиальная нагрузка; F_a — осевая нагрузка.

 

Таблица 11.2. Коэффициент безопасности

Характер нагрузки на подшипники		Применение
Спокойная нагрузка, толчки отсутствуют		Подшипники передач трением в машинах со спо­койной внешней нагрузкой, ролики ленточных конвейеров
Нагрузка с легкими толчка­ми, кратковременные пере­грузки до 125 % от основной нагрузки	1-1,2	Подшипники передач зацеплением в машинах с от­носительно спокойной внешней нагрузкой: в стан­ках с вращательным главным движением, в маши­нах для обработки волокна и т. д. Подшипники электродвигателей, конвейеров, транспортеров
Нагрузка с умеренными толчками, кратковременные перегрузки до 150 %	1,3-1,8	Подшипники железнодорожного подвижного со­става, коробок передач тракторов и автомобилей, редукторов (As = 1,3 т 1,5). Подшипники колес ав­томобилей и тракторов, двигателей внутреннего сгорания, строгальных и долбежных станков, ваго­неток для угля и т. д. (А'б =1,5*1,8)
Нагрузка с сильными удара­ми, кратковременная пере­грузка до 300 %	2-3	Подшипники ковочных машин, камнедробилок, копров, валков и рольгангов крупно- и среднесор-товых прокатных станов
Таблица 11.3. Значение коэффициентов радиальных и осевых нагрузок Хи Y
α°		Подшипники однорядные	Подшипники двухрядные	е
		Fa/(VF,)>e	Fa /(VF,)<e	Fa /(VFr)>e
		X	Y	X	Y	X	Y
	0,014	0,56	2,30	1,0		0,56	2,30	0,19
	0,028	1,99	1,99	0,22
	0,056	1,71	1,71	0,26
	0,084	1,55	1,55	0,28
	0,110	1,45	1,45	0,30
	0,170	1,31	1,31	0,34
	0,280	1,15	1,15	0,38
	0,420	1,04	1,04	0,42
	0,56	1,00	1,00	0,44
	0,014		1,81		2,08		2,94	0,30
	0,028		1,62		1,84		2,63	0,34
	0,056		1,46		1,69		2,37	0,37
	0,084		1,34		1,52		2,18	0,41
	0,11	0,45	1,22	1,0	1,39	0,74	1,98	0,45
	0,17		1,13		1,30		1,84	0,48
	0,28		1,04		1,20		1,69	0,52
	0,42		1,01		1,16		1,64	0,54
	0,56		1,00		1,16		1,62	0,54
	—	0,41	0,87		0,92	0,67	1,41	0,68
	—	0,37	0,66		0,66	0,60	1,07	0,95

Примечание. Коэффициенты Yw e для промежуточных отношений iF_a/C_Or определя­ют интерполяцией.

В каком случае выбор подшипника производят по. статической грузоподъ­емности?

11.18. Расчет подшипников на долговечность. Часто подшипники пред­варительно выбирают по конструктивным соображениям. Тогда расчетом проверяют их долговечность (ресурс). Под номинальной долговечностью (расчетным сроком службы) понимают срок службы подшипников, в тече­ние которого не менее 90 % из данной группы при одинаковых условиях должны проработать без появления признаков усталости металла.

Долговечность подшипника I зависит от величины и направления дей­ствия нагрузки, частоты вращения, смазки и т. д., а также и от его динами­ческой грузоподъемности С. Из формулы (11.2) долговечность подшипника

здесь С_г принимают по каталогу, Р_э определяют по методике в шаге 11.16.

 

11.19. Ответить на вопросы контрольной карточки 11.2.

Контрольная карточка 11.2

Вопрос	Ответы	Код
Какой тип подшипника качения можно выбрать для пяты, если d= 75 мм (основная нагрузка — осевая)?
На рис. П.5 показана грузовая скоба. Какую формулу следует использовать для выбора подшип­ника?
Подберите радиальный шариковый однорядный подшипник, если расчетная динамическая грузоподъемность равна 124 кН, d= 80 мм
При расчете динамической грузоподъемности, какую величи­ну коэффициента качества следует принять для шариковых подшипников	≈0,5 0,6÷0,7 0,7÷0,8 1,0	12 13
Проверьте возможность применения подшипника 314(по ре­сурсу) вала зубчатой передачи. Работа при постоянном режи­ме: приведенная нагрузка Рэ = 8,60 кН, n=1800 об/мин, Lh= 15 000 ч	Можно применять Нельзя применять

Рис. 11.5. Грузовая скоба