Расчет подшипников качения на долговечность
Так как подшипники предварительно выбирают по конструктивным соображениям, то расчетом проверяют их долговечность (ресурс). Под долговечностью работы подшипника подразумевается максимально возможное количество оборотов, которое выполнят тела качения вокруг оси подшипника до момента появления признаков усталости материала на кольцах или непосредственно на телах качения с сопутствующими изменениями в его работе (шум, избыточный перегрев и, в конечном счете, разрушение изделия).
Долговечность подшипника:
,(млн. оборотов), (1)
где p=3 - для шариковых подшипников, p=3,33 – для роликовыхподшипников;
С - динамическая грузоподъемность, указываемая в каталогах. Это такая нагрузка, которую подшипник может выдержать за 1 миллион оборотов кольца подшипника без появления признаков усталостного разрушения при частоте вращения 
1 об/мин(в расчетах при 
об/мин принимается 
об/мин);
Р – эквивалентная динамическая нагрузка. Это постоянная однонаправленная нагрузка, при которой подшипник имеет такую же долговечность, что и при реальных условиях работы.
Эквивалентная динамическая нагрузка вычисляется по эмпирической формуле:
, (2)
где Fr , Fa – радиальная и осевая составляющие нагрузки, действующей на вращающееся кольцо подшипник;
|
|
|
V – коэффициент вращения вектора нагрузки (V = 1 если вращается внутреннее кольцо, V = 1,2 если вращается наружное кольцо);
X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, зависящие от типа подшипников, определяются по справочнику. Для радиальных подшипников, не воспринимающих осевую нагрузку, Fa =0, Х=1, для упорных подшипников, не воспринимающих радиальную нагрузку, 
, Y=1. Для остальных подшипников значения X и Y находятся по специальным таблицам;
КБ – коэффициент безопасности, учитывающий влияние динамических условий работы
(КБ = 1 для передач, КБ = 1,8 для подвижного состава);
КТ – коэффициент температурного режима (до 125оС КТ =1).
Долговечность (ресурс) подшипника можно вычислить в часах:
, (часов), (3)
где n – частота вращения вала.
Необходимая долговечность подшипника будет обеспечена, если
, (4)
где 
-заданный ресурс работы подшипника.
Заданный ресурс подшипников в машинах определяется технико-экономическими показателями. Его выбирают тем большим, чем важнее бесперебойная работа машины, чем труднее разборка машины для замены подшипников и т.д. Рекомендуемые значения в зависимости от типа машин приводятся в таблице 1.
|
|
|
Таблица 1
Рекомендуемые значения
| Типы машин | Ресурс , час.
|
| Приборы и аппараты, используемые периодически: демонстрационная аппаратура, механизмы для закрывания дверей, бытовые приборы | 500 |
| Машины, работающие с полной загрузкой в одну смену: машины общего машиностроения, подъемные краны, вентиляторы, распределительные валы | Около 20000 |
| Машины для круглосуточного использования: компрессоры, насосы, шахтные подъемники, стационарные электромашины, судовые приводы | 40000 и более |
| Непрерывно работающие машины с высокой нагрузкой: оборудование бумажных фабрик, энергетические установки, шахтные насосы, оборудование торговых морских судов | 100000 и более |
2.Расчет подшипников качения по статической грузоподъемности С0.
Методы расчета статической грузоподъемности и эквивалентной статической нагрузки подшипников качения устанавливаются ГОСТ 18854-82.
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.
|
|
|
Статическая грузоподъемность подшипника С0 – это такая статическая нагрузка, при которой общая остаточная деформация тела качения или колец в наиболее нагруженной зоне не превышает 0,0001 диаметра тела качения при частоте вращения 
1 об/мин.
В каталоге для каждого подшипника указана величина статической грузоподъёмности. Необходимо, чтобы:
, (5)
где, Р0 – эквивалентная статическая нагрузка;
Эквивалентная статическая нагрузка определяется
, (6)
где Fr , Fa – радиальная и осевая нагрузки;
X0 , Y0 – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок. Приводятся в таблицах.
Схемы установки подшипников
В большинстве случаев валы должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют нафиксирующие и плавающие.
|
|
|
В фиксирующей опоре ограничено осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях. Она воспринимают радиальную и осевую силы.
В плавающей опоре осевое перемещение вала в любом направлении не ограничено. Она воспринимают только радиальную силу.
В схемах на рис.6 вал зафиксирован в одной (левой на рисунке) опоре: в схеме на рис.6,а - одним подшипником; в схеме на рис.6,б - двумя однорядными подшипниками. В плавающей опоре применяют обычно радиальные подшипники. Эти схемы применяют при любом расстоянии l между опорами вала. Назначая фиксирующую и плавающую опоры, стремятся обеспечить примерно равную нагруженность подшипников и наименьшие силы трения в плавающей опоре
Рис.6. Схемы установки подшипников Рис.7. Схемы установки подшипников
В схемах на рис.7 - обе опоры фиксирующие.
Различают схемы «в распор» (рис. 7,а). В рассматриваемой конструктивной схеме каждая из опор ограничивает осевое перемещение вала только в одномнаправлении. Для этого торцы внутренних колец обоих подшипников упирают в торцы буртиков вала (или в торцы других деталей, расположенных на валу). Внешние торцы наружных колец подшипников упирают в торцы подшипниковых крышек (или в торцы других деталей, установленных в посадочном отверстии подшипникового гнезда корпуса).
Схема установки вала «в распор» конструктивно является наиболее простой. Она широко применяется для коротких валов (l/d = 6…8).
Для исключения защемления вала в опорах предусматривают осевой зазор «а», величина которого должна быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Из опыта эксплуатации этот зазор устанавливают в пределах 0,2…0,5 мм. Схема с фиксацией подшипников «в распор» удобна в монтаже, но требует жёстких допусков на линейные размеры и опасна возможным защемлением тел качения при нагреве.
При установке вала «в растяжку» (рис.7,б) наружное кольцо подшипника устанавливают с упором в торец заплечика корпусной детали - стакана. Дополнительное крепление кольца с противоположной стороны не делают. Осевой зазор «а»в подшипниках при увеличении температуры вала увеличивается (вероятность защемления подшипников уменьшается). Поэтому расстояние между подшипниками можно брать несколько больше, а именно l/d = 8…10. Более длинные валы по схеме «в растяжку» устанавливать не рекомендуется из-за возможности появления недопустимых для радиально-упорных подшипников осевых зазоров.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 132; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!