Причины выхода подшипников качения из строя. Основные критерии работоспособности и расчета.

Подшипники:

Качения и скольжения.

Качения: 2 кольца (наружный и внутренний) м/у кольцами – тела качения (шарики, ролики), тела разделены м/у собой сепаратором

Сепаратор – для равномерного распределения тел качения и их разъединения

У игольчатых – сепараторы отсутствуют.

Классификация:

1. по форме тел качения

- шариковые

- роликовые (цилиндр-е, конические, бочкообраз с винтовой нарезкой, игольчатые роликовые)

2. по направлению воспринимаемой нагрузки

- радиальные (шариковые – допускается перекос вала на 45º, роликовые – не доп)

- упорные

- радиально-упорные (2 силы на под-к, требуется регулировать зазор м/у телами и кольцами, который обоспечивает плавность хода и точность вращения). При отсутствии зазора растут потери на трение, снижается кпд, возможно заклинивание. При больших зазорах меняется точность вращения

3. по способности компенсировать перекосы валов

- самоустанавливающиеся, доп.перекос 3-4 º

П: радиальный сферический двурядный доп.перекос 4 º

- несамоустанавливающиеся

П: игольчатый

4. по числу рядов тел качения

одно, дву (самоустанавл-ся), многорядные

5. по габаритным размерам хар-ся нагрузочной способностью

3 серии: легкая, средняя, тяжелая

 

Выбор П – по диаметру вала (через 5)

П. стандартизированы и изг-ся на спец.заводах

D 90 110 130

B 20 27 31

Нагрузочная способность возрастает

С увеличением диаметра, и при переходе от легких серий к более тяжелым нагрузочная способность возрастает, а предельная частота вращения снижается.

Отклонения вызывают неравномерность натягов – снижается прочность соединений и точность центрирования.

Работоспособность подшипников меняется

Отклонение от округлости диаметров - может привести к снижению долговечности

От перпендикулярности заплетчиков – вызывает перекос колец подшипников, а значит растут потери на трение, увеличивается нагрев и снижается несущая способность подшипников.

Если при последующем расчете грузоподъемность подшипника легкой серии окажется недостаточной, принимают подшипники средней серии (долговечность)

В подшипниках реакции считаются приложенными к валу в точках пересечения нормальных, приведенных к середине контактных площадках.

 

Критерии работоспос-ти и расчета подшипников:

Причины потери работоспособности:

1. усталостное выкрашивание – связано с переменными контактными напр-ми. Хар-р и механизм разрушения аналогичен мех-му разрушения зубчатых передач

2. абразивный – хар-н для П установленных для машин установленных в абразив среде (дорожные и строительные)

3. разрушение сепараторов – хар-н для П установленных на быстроходных валах.

4. остаточная деформ-я в виде лунок и вмятин на телах

5. раскалывание тел качения и колец

Рассчитывают на

- долговечность срок службы по усталостному выкрашиванию (критерий расчета – динамическая грузоподъемность)

- статичес.прочность – по остаточным деформациям (кр.р. – статич.грузоподъемность)

 

40)расчет на ресурс (долговечность) по усталостному вы­крашиванию. Расчеты но другим критериям не разработаны, так как эти критерии связаны с целым рядом случайных факторов, трудно поддающихся учету.

Стандартом ограничены число типов и размеров подшип­ников. Это позволило рассчитать и экспериментально уста­новить грузоподъемность (работоспособность) каждого типо­размера подшипников.

При проектировании машин подшипники качения не кон­струируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стан­дартных по условным формулам. Методика подбора стан­дартных подшипников также стандартизована.

Ниже излагается методика выбора подшипников, при­нятая отечественными стандартами и международной органи­зацией по стандартизации ИСО (см. каталог-справочник [13]).

Различают подбор подшипников по динамической грузо­подъемности для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивание), по статической грузоподъемности для пред­упреждения остаточных деформаций.

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности С (по заданному ресурсу или долговечности) выполняют при частоте вращения п ≥ 10 мин^-1. При п от 1 до 10 мин^-1 в расчет принимают n=10 мин^-1

Условие подбора:

С (потребная) ≤ С (паспортная).

 

41) Особенности определения эквивалентной динамической нагрузки

При определении эквивалентной динамической нагрузки Р для. подшипника учитывают топ подшипника, величины радиальной и осевой нагрузок на подшипник, характер действия этих нагрузок, температуру нагрева подшипника и какое кольцо подшипника является вращающимся. Соответственно эквивалентную динамическую на­грузку Р для подшипника определяют по следующим формулам: для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников (в общем случае)

P = (XVF_r+YF_a)K₆K_T,

для упорно-радиальных шарико- и роликоподшипников

P = (XF_r + YF_a)K₆K_r,

для роликоподшипников

P=VF_rK_bK_T

для упорных подшипников

P = F_aK₆K_T,

где F_r — постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка на подшипник; F_a — постоянная по величине и направлению осевая нагрузка на подшипник; X — коэффициент радиальной нагрузки, учитывающий ее величину; Y — коэффициент осевой нагрузки, учи­тывающий ее величину; V — коэффициент вращения, учитывающий, какое кольцо вращается — внутреннее или наружное; Кв — коэффи­циент безопасности, учитывающий характер нагрузки на подшипник; К? — температурный коэффициент, учитывающий рабочую темпера­туру нагрева подшипника, если она превышает 100° С.

Осевая нагрузка F_a, действующая на радиально-упорный под­шипник, определяется с учетом осевой составляющей S радиальной нагрузки F_r (рис. 186). Силу S определяют по следующим формулам: для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников

S=eR,

для конических роликоподшипников

5 = 0,83eR,где е — вспомогательный коэффициент.

При отсутствии осевой игры и предварительного натяга осевая нагрузка на каждый из двух подшипников вала может быть определена по формулам табл. 61.

Расчет подшипников качения, работающих при переменных режи­мах, производится по приведенной эквивалентной динамической на­грузке Р_пр и суммарной частоте вращения. Под приведенной эквива­лентной динамической нагрузкой подшипника принято понимать такую условную нагрузку, которая обеспечивает ту же долговечность, какую достигает данный подшипник при действительных условиях работы.

42)Подбор подшипников по статической грузоподъемности

В шариковых и роликовых подшипниках статическая нагрузка определяется как F₀ = X₀ × F_r + Y₀ × F_a или F₀ = F_r, где X₀, Y₀ – коэффициенты радиальной осевой статической нагрузки.

При подборе должно выполняться условие F₀ £ C₀

Для радиальных шариковых F₀ = F_r

Для упорных F₀ = F_X

43.Сравнение прямозубых, косозубых и шевронных цилиндр. передач. Прямозуб цилиндр передача – направ зуба совпадает с образующей дилителного цилиндра. -Зубья в прямоз передачи входят в зацепления по всей длине, что приводит к шуму и ударам. В ощем наблюд однопарное зацепление, когда нагруз передается только одной паре зубьев. Прямозубые передачи применяют при невысоких и среднмх окружных скоростях.

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высокой скорости, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

+ зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом. Более высокая нагрузочная способность чем у прямозубых.

- при работе косозубого колеса возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников; Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок. Возникают осевые силы, из-за которых приходится делать более жёсткую конструкцию корпуса редуктора.

Шевронное колесо, зубчатое колесо с косыми зубьями, расположенными V-образно.

+ по сравнению с прямозубыми колесами шевронные колеса производят меньше шума при работе, прочнее на изгиб. Шевронные цилиндрические передачи обладают крайне высокой плавностью работы.

шевронные зубчатые колеса изготавливают с дорожкой в середине колеса для выхода инструмента или без дорожки(нарезают долбяком или гребенкой со специальной заточкой). Шевронные колеса без дорожки нарезают на специальных малопроизводительных и дорогих станках, поэтому их принимают реже, чем колеса с дорожкой.

- Шестерни этих передач представляют собой сдвоенные косозубые шестерни, но они имеют больший угол зубьев, чем косозубые. Стоимость изготовления шевронных зубчатых колес высокая, они требуют специализированных станков и высокой квалификации рабочих.