загрузка...
загрузка...
На головну

Методика підбору підшипників кочення

  1. VI. Перевірка довговічності підшипників
  2. VIII. Перевірка довговічності підшипників
  3. XIII. Посадки зубчастого колеса, зірочки і підшипників
  4. Антифрикційний чавун для підшипників ковзання
  5. Б. Методика катетеризації променевої артерії.
  6. Беззбитковість роботи підприємства ГІ. Точка беззбитковості: поняття, методика розрахунку, застосування
  7. Бронза для вкладишів підшипників ковзання

Досвідчений проектувальник може призначати конкретний тип і розмір підшипника, а потім робити перевірочний розрахунок. Однак тут потрібен великий конструкторський досвід, бо в разі невдалого вибору може не виконатися умова міцності, тоді буде потрібно вибрати інший підшипник і повторити перевірочний розрахунок.

Щоб уникнути численних "проб і помилок" можна запропонувати методику вибору підшипників, побудовану за принципом проектувального розрахунку, коли відомі навантаження, задана необхідна довговічність, а в результаті визначається конкретний типорозмір підшипника з каталогу.

При проектуванні підшипники кочення підбирають по каталогу в залежності від: діаметру d цапфи вала; величини, напрямку і характеру навантаження (спокійна, ударна, змінна); призначення вузла; кутової швидкості обертового кільця (з урахуванням того, яке з кілець обертається); необхідної довговічності підшипника (числа годин роботи).

Підбір підшипників практично зводиться до наступної схеми:

1. За призначенням вузла вибирають тип підшипника. Так, наприклад, якщо на підшипник діє тільки радіальне навантаження, то можна вибирати будь-який радіальний підшипник.

2. Якщо підшипник знаходиться під дією комбінованої навантаження (значною осьової і радіальної), то застосовують радіально-наполегливі підшипники типів 6 і 7. Якщо ж осьова навантаження більше радіальної, то встановлюють завзятий підшипник в комбінації з радіальним або упорно-радіальний підшипник. При дії однієї осьового навантаження встановлюють наполегливі підшипники типів 8 і 9.

3. Основним критерієм для вибору підшипника служить його динамічна вантажопідйомність. Якщо підшипник сприймає навантаження в нерухомому стані або його кільце, що обертається має частоту обертання не більше 1 об / хв, то підшипник вибирають по статичній вантажопідйомності без перевірки його довговічності.

Вантажопідйомність це постійне навантаження, яке група ідентичних підшипників витримає протягом одного мільйона обертів. Тут для радіальних і радіально наполегливих підшипників мається на увазі радіальне навантаження, а для наполегливих і наполегливо-радіальних - центральна осьова навантаження. Якщо вал обертається повільніше одного обороту в хвилину, то мова йде про статичної вантажопідйомності C0, А якщо обертання швидше одного обороту в хвилину, то говорять про динамічну вантажопідйомності C. Величина середньої вантажопідйомності розраховується при проектуванні підшипника, визначається на експериментальній партії підшипників і заноситься в каталог.

Розрахунок по динамічної вантажопідйомності.

Під динамічною вантажопідйомністю для радіальних і радіально-наполегливих підшипників розуміють постійну радіальне навантаження, яке може витримати група ідентичних підшипників з нерухомим зовнішнім і обертовим внутрішнім кільцем до виникнення втомного руйнування робочих поверхонь кілець і тіл кочення протягом 1 млн. Об. без появи пошкоджень не менше 90% з числа підшипників, які зазнали випробувань.

Умова для вибору підшипників кочення:

 , (7)

де  - Необхідна динамічна вантажопідйомність, Н;  - Табличне (каталожне паспортне) значення динамічної вантажопідйомності підшипника обраного типорозміру, Н.

Необхідне значення динамічної вантажопідйомності визначають за формулами:

 , (8)

де - наведена (еквівалентна) навантаження (повинна бути підставлена ??в тих же одиницях, що і параметр Q; L - необхідна довговічність обертового підшипника, млн. об., (приймається 0,5-30 000 млн. об.); - то ж, ч;  - Коефіцієнт, що залежить від характеру кривої втоми (для кулькових підшипників  = 3,0; для роликових  = 10/3); п - частота обертання кільця, об / хв; а1 - Коефіцієнт надійності,  (Безвідмовна робота); а23 - Коефіцієнт якості, зазвичай  (Кулькові),  (Роликові конічні).

Еквівалентну динамічне навантаження  обчислюють за формулою

 (9)

де X - Коефіцієнт радіального навантаження; Y - коефіцієнт осьового навантаження; V - Коефіцієнт обертання (при обертанні щодо вектора навантаження внутрішнього кільця V> 1, зовнішнього кільця V = 1,2); Fr, Fa - Радіальна і осьова навантаження, Н; Кб - Коефіцієнт безпеки (для редукторів Kб= 1,3 ... 1,5); КT - температурний коефіцієнт (при t до 100 ° С, KT = 1) (див. Рис. 18, А).

розрахунок Рэ за формулою (9) для циліндричних підшипників Fa= 0, Х = 1; для наполегливих підшипників Fr = 0, Y = 1; для кулькових радіальних, радіально-наполегливих і конічних роликових підшипників Х =1, Y =0, якщо  , де е - допоміжний коефіцієнт, зазначений в каталозі [10], то розрахунок ведеться тільки по радіальному навантаженні, якщо - значення коефіцієнтів Х и Y визначаються по таблиці 2.

 Таблиця 2. Значення коефіцієнтів радіальних і осьових навантажень Х и Y
     підшипники однорядні  Підшипники дворядні е  
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

 Примітка. коефіцієнти X, Y, e для проміжних відносин Fa/ COr визначають інтерполяцією.

При визначенні осьових навантажень Fa, діючих на радіально-наполегливі підшипники, крім зовнішньої осьової сили А слід враховувати осьові складові реакцією підшипників, що виникають під дією радіальних навантажень Fr. Ці складові обчислюються за формулами:

для радіально-наполегливих шарикопідшипників  ; Для конічних роликопідшипників  (Рис. 18, Б).

Мал. 18. Схеми сил в підшипниках

Розрахунок по статичній вантажопідйомності. Підшипники вантажних гаків, домкратів, натискних пристроїв прокатних станів та інших машин періодично піддаються навантажень при дуже повільному обертанні. «Невращающейся» підшипники розраховують тільки по статичній вантажопідйомності.

У підшипників, що працюють при різко змінному навантаженні, при обертальному русі (n > 10 об / хв) слід перевіряти статичну вантажопідйомність. Значні перевантаження можуть викликати неоднорідну залишкову деформацію, яка призводить до порушення плавності ходу підшипника.

У підшипників, які працюють при малих числах оборотів і розраховані на невеликий термін служби, необхідно також перевіряти статичну вантажопідйомність. Але в цих умовах розрахована за формулою довговічності допустиме навантаження може перевищувати статичну вантажопідйомність.

Для підшипників, що працюють в режимі руху, що гойдає, можуть бути допущені великі навантаження, ніж статична вантажопідйомність підшипника. В цьому випадку залишкові деформації кілець і тіл кочення можуть перевершувати значення, допустимі для підшипника, що експлуатується при обертальному русі.

Під статичною вантажопідйомністю розуміють таке навантаження на «невращающейся» підшипник (П < 1 об / хв), під дією якої в ньому не виникає залишкових деформацій, відчутно впливають на подальшу роботу підшипника.

Умова для вибору підшипників:

 , (10)

де РОr - Еквівалентна статичне навантаження; СОr - Базова статична радіальна вантажопідйомність; Сr - базова динамічна радіальна вантажопідйомність (див. табл. 4). Значення наведеної статичного навантаження для радіальних; і радіально-наполегливих шарико- і роликопідшипників визначають:

 (11)

де Хо, Yo - Коефіцієнти відповідно радіальної і осьової навантажень (табл. 2); Fr - радіальне навантаження; Fa - осьова навантаження.

Розрахунок підшипників на довговічність. Часто підшипники попередньо вибирають з конструктивних міркувань. Тоді розрахунком перевіряють їх довговічність (ресурс). Під номінальною довговічністю (розрахунковим терміном служби) розуміють термін служби підшипників, протягом якого не менше 90% з цієї групи при однакових умовах повинні пропрацювати без появи ознак втоми металу.

довговічність підшипника  залежить від величини і напрямку дії навантаження, частоти обертання, мастила і т. д., а також і від його динамічної вантажопідйомності С. З формули (8) довговічність підшипника

;

,

тут  приймають по каталогу, Рэ визначають за формулою 9.

Оцінка граничної швидкохідності підшипників кочення

Для стандартних підшипників зазвичай вказують значення граничних частот обертання. Під граничною частотою обертання розуміють таку частоту обертання, при перевищенні якої не забезпечується номінальна довговічність (розрахунковий термін служби) підшипника. Максимально допустима частота обертання для кожного типорозміру підшипника залежить в першу чергу від навантаження, способу мастила, умов охолодження, конструкції і матеріалу сепаратора.

Гранична частота обертання, (об / хв), може бути орієнтовно визначена за формулою

де  - Швидкісний параметр, значення якого наведені в табл. 3; dm - Діаметр окружності, що проходить через центри тіл кочення;  - Коефіцієнт, що враховує зниження довговічності при граничній частоті обертання;  = 0,3 - 1,0.

 Таблиця 3. Значення швидкісного параметра  для різних типів підшипників
 Тип підшипника  швидкісний параметр  10 -5, для мастильного матеріалу
 пластичного  рідкого
 Кульковий (радіальний і радіально-наполегливий однорядний, радіальний сферичний дворядний)  4 - 4,5  5,5 - 6,0
 Роликовий: радіальний з короткими циліндричними роликами  3,5 - 4  4 4,5
 конічний однорядний  2,5  3,0
 конічний дворядний  2,0  3,0

При використанні підшипників з великим навантаженням верхня межа частоти обертання повинен бути знижений. Граничну частоту обертання необхідно знизити і у сферичних роликопідшипників, що сприймають комбіновану навантаження, коли осьова навантаження висока  . В цьому випадку n повинна бути помножена на коефіцієнт 0,8.

При використанні підшипників з масивним нагостреним сепаратором з кольорового металу або полімерних матеріалів в поєднанні з поліпшеними умовами мастила і охолодження граничні частоти обертання можуть бути збільшені.

Для шарикопідшипників радіальних і радіально-наполегливих однорядних гранична частота обертання може бути збільшена в 2,5 - 3 рази, для циліндричного роликопідшипника - в 2 - 2,2 рази.

Розрахунок втрат на тертя в підшипниках кочення

При обертанні деталей підшипників кочення в місцях контактів завжди виникають тертя кочення і тертя ковзання. Кожна складова втрат на тертя складним чином залежить від умов експлуатації (частоти обертання, навантаження, температурного режиму і мастила) і конструктивного виконання, що визначає контактні взаємодії. Тому точний розрахунок складових можна виконати за умови накопичення достатнього експериментального матеріалу.

На практиці втрати на тертя в підшипниках кочення характеризуються моментом тертя  , Еквівалентним моменту обертання при даних експлуатаційних умовах (тертя кочення, ковзання, а також тертя в змащувальному шарі). Момент тертя в підшипниках залежить від багатьох факторів і, перш за все, від навантаження, частоти обертання, мастила, конструктивних особливостей, класу точності підшипника і ін. При рекомендованих умовах експлуатації, коли результуюча навантаження не перевищує 10 - 20% динамічної вантажопідйомності С, Момент тертя може бути орієнтовно визначено по формулі

,

де  - Наведений коефіцієнт тертя; Q - Результуюча навантаження на підшипник;

d - Діаметр отвору в підшипнику. З урахуванням типу підшипника і умов експлуатації наведений коефіцієнт тертя може приймати значення .

На основі експериментальних даних для наближених розрахунків можна прийняти такі середні значення наведеного коефіцієнта тертя для підшипників, що експлуатуються при нормальних режимах роботи і пластичному змащувальному матеріалі:

Шарикопідшипники:

радіальні однорядні ........... 0,002;

сферичні дворядні .......... 0,0015;

радіально-наполегливі ................. 0,003;

наполегливі ............................... 0,003.

Роликопідшипники:

з короткими циліндричними роликами .................. 0,002;

з довгими циліндричними роликами ................... 0,004;

дворядні сферичні з бочкоподібними ролікамі..0,004;

голчасті ................................................. ........ 0,008;

конічні ................................................. ........ 0,008.

Слід зазначити, що тертя, що викликається наявністю контактів ковзання ущільнень, може перевищити тертя в самому підшипнику без ущільнень при однакових умовах експлуатації.

Потужність (Вт), що витрачається на тертя в підшипнику, визначається з рівняння

де  - Момент тертя, Нсм; n - Частота обертання, об / хв.

Гідродинамічний режим змащення підшипника кочення

Працездатність підшипника залежить не тільки від навантаження і частоти обертання, але і від відносної товщини мастильної плівки.

Рекомендується проводити перевірку параметра режиму змащення  для підшипників по формулі

,

де  - Конструктивний коефіцієнт, що залежить від типу підшипника (див. Табл. 4); и  - Середнє арифметичне значення параметрів шорсткості поверхонь, що труться, мкм, що залежать від типу і класу точності підшипника;  визначається по рис. 19; n - Частота обертання внутрішнього кільця підшипника, об / хв;  визначається по рис. 20;  - Параметр масла; визначається в залежності від температури підшипника (рис. 21); Q0 - Еквівалентна статичне навантаження, Н.

рекомендується вибирати  . Цей параметр придатний в першу чергу для оцінки впливу мінеральних та синтетичних масел на працездатність підшипників кочення. При використанні пластичних мастильних матеріалів параметр  частково придатний для оцінки в'язкості того масла, на базі якого виготовляється відповідний пластичний мастильний матеріал.

 Таблиця 4. Значення конструктивного коефіцієнта k0
 Тип підшипника  коефіцієнт k0
 Шарикопідшипник радіальний однорядний, сферичний дворядний
 Шарикопідшипник радіально-наполегливий однорядний (всіх серій),
 Роликопідшипник радіальний з короткими циліндричними роликами, роликопідшипник конічний
 
 Рис.19. Графік для визначення  за величиною  мм    Мал. 20. Графік для визначення за величиною
а б
 Рис.21. Залежність параметр масла g від його робочої температури t: а - для основних масел: (1 - МС-20; 2-75% МС-20 + 25% трансформованого; 3 - 50% МС-20 + 50% трансформованого; 4 - 25 % МС-20 + 75% трансформованого; 5 -веретенное-2; 6 - МК-8 трансформоване); б - для авіаційних масел (1 - МН-7,5; 2 - ВНДІ НП-7; 3 - Б-3В; 4 - Л3-240; 5 і 6 - КУА 36/1 і ВНДІ НП 50-1-49)


Попередня   215   216   217   218   219   220   221   222   223   224   225   226   227   228   229   230   Наступна

Вкладиші (півкільця); 4 - кришка; 5 - болт | Втулка радіального підшипника; 4 - опорний вкладиш | цапфа; 3 - резервуар для масла | Умовний розрахунок підшипників ковзання і підп'ятників | Робота підшипників ковзання при рідинному режимі мастила і поняття про їх розрахунку | Fr - радіальне навантаження на підшипник; h - товщина масляного клина | Підшипники кочення. Загальні відомості. Класифікація і область застосування | І, до - наполегливі підшипники; 1 - внутрішнє кільце; 2 - тіло кочення; 3 - зовнішнє кільце; 4 сепаратор | Порівняльна характеристика підшипників кочення і ковзання | Розподіл навантаження на тілі кочення підшипника |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати