МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
РАСЧЕТ РАДИАЛЬНЫХ И РАДИАЛЬНО-УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
(для студентов всех специальностей, изучающих курс деталей машин, подъемно-транспортных машин и механизмов и выполняющих курсовые проекты и работы)
Северодонецк 2004
УДК 621.8
Методические указания «Расчет радиальных и радиально-упорных подшипников качения» (для студентов всех специальностей, изучающих курс деталей машин, подъемно-транспортных машин и механизмов и выполняющих курсовые проекты и работы) /Сост. А.Г.Архипов, Э.М.Кравцова, Н.И.Галабурда.- Северодонецк: Из-во СТИ, 2004.- 37 с.
Изложена методика расчета подшипников качения по динамической и статической грузоподъемности, отвечающая соответствующим ГОСТам. Приведены примеры расчетов радиальных и радиально-упорных подшипников. В приложении даны таблицы наиболее применяемых подшипников.
С о с т а в и т е л и:
А.Г.Архипов, доц;
Э.М.Кравцова, доцент;
Н.И.Галабурда, ст. пр.
Ответств.за выпуск А.Г.Архипов, доц.
Рецензент: В.А.Борисенко, кандидат техн. наук, доц.
Утверждено Ученым советом института
Протокол №_______ от «____»________________2004 г.
Председатель Ученого совета
к.т.н., доцент А.Г. Архипов
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Предисловие..........................................................................................................4
1. Общие сведения...............................................................................................5
2. Основные критерии работоспособности подшипников качения.....................................................................................................................8
3. Выбор типа подшипника.................................................................................9
4. Особенности конструирования подшипниковых узлов..............................10
5. Определение сил, нагружающих подшипники............................................14
5.1. Определение радиальных реакций..............................................................14
5.2. Определение осевых нагрузок.....................................................................15
6. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности.......................18
6. Примеры подбора подшипников качения....................................................20
7. Приложение П.1..............................................................................................26
8. Приложение П.2..............................................................................................27
9. Приложение П.3..............................................................................................28
10. Приложение П.4..............................................................................................29
11. Приложение П.5..............................................................................................30
12. Приложение П.6..............................................................................................31
13. Приложение П.7..............................................................................................32
14. Приложение П.8..............................................................................................33
15. Литература.......................................................................................................34
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящие методические указания предназначены для студентов механического факультета Северодонецкого технологического института, выполняющих на кафедре «Общетехнических дисциплин» курсовой проект и курсовые работы.
В них дано изложение методики расчета подшипников качения по динамической (ГОСТ 18855-73) и статической (ГОСТ 18854-73) грузоподъемностям.
В отличие от принятого в технической [1,4] и учебной [5,б] литературе способа изложения этой методики здесь не рассматривается расчет упорных и упорно-радиальных подшипников. Это продиктовано стремлением, не вводить на первом этапе изучения данной методики большое число новых понятий и определений, а также желанием сосредотачивать основное внимание на физической стороне вопроса.
Считаем, что освоив на примере расчета радиальных и радиально-упорных подшипников принципиальные положения методики, студенты в дальнейшем смогут с большим пониманием и большей самостоятельностью изучить особенности расчета других типов подшипников, изложенные в учебной и справочной литературе.
Данные методические указания не повторяют и не заменяют материал учебников и учебных пособий, а являются лишь дополнением к ним, необходимым для более полного усвоения этого важного для будущего специалиста вопроса.
В этой связи в методических указаниях приводится лишь минимально необходимый справочный материал, используемый при рассмотрении примеров расчета и в качестве иллюстраций.
1. Общие сведения
Подшипники качения представляют собой готовый узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики или ролики 3, установленные между кольцами 1 и 2, и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором 4.
В процессе работы тела качения катятся по беговым дорожкам колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно (рис.1.1)
|
|
К недостаткам подшипников качения следует отнести высокую чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам, низкую долговечность в высокоскоростных приводах (опасность разрушения сепаратора от действия центробежных сил), сравнительно большие радиальные размеры, повышенную шумовую характеристику при высоких скоростях.
Подшипники качения классифицируют по следующим признакам:
1. По направлению воспринимаемой нагрузки по отношению к оси
вала: радиальные,воспринимающие радиальные нагрузки;
упорные,воспринимающие осевые нагрузки;
радиально-упорные,воспринимающие одновременно радиальные и осевые нагрузки.
2. По форме тел качения: шариковые и роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и витыми роликами.
3. По числу рядов тел качения: однорядные и многорядные.
4. По способности самоустанавливаться: несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся (сферические).
5. По габаритным размерам: на серии.
Для каждого типа подшипника при одном и том же внутреннем диаметре имеются различные серии, отличающиеся размерами колец и тел качения. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии подразделяются на сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые.
В зависимости от ширины подшипника серии бывают: особо узкие, узкие, нормальные, широкие, особо широкие.
Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих внутренний диаметр, серию, тип, конструктивные разновидности, класс точности и др.
Две первые цифры справа условного обозначения подшипника обозначают его внутренний диаметр. Для подшипников с d =20 ÷ 495 мм размер внутреннего диаметра определяется умножением указанных двух цифр на 5. Так подшипник 7309 имеет d = 45 мм.
Третья цифра справа обозначает серию диаметров:
особо легкая – 1;
легкая – 2;
средняя – 3;
тяжелая - 4.
Подшипник 7309 - средней серии диаметров.
Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника:
Шариковый радиальный - 0. Если после нуля слева нет цифр, 0 в условном обозначении подшипника не ставится.
Шариковый радиальный сферический - 1.
Роликовый радиальный с короткими роликами - 2.
Роликовый радиальный сферический двухрядный - 3.
Роликовый радиальный с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами - 4.
Роликовый радиальный с витыми роликами -5.
Шариковый радиально-упорный - 6.
Роликовый конический - 7.
Шариковый упорный - 8.
Роликовый упорный - 9.
Подшипник 7309 - роликовый конический.
Пятая или пятая и шестая цифры справа обозначают отклонение конструкции подшипника от основного типа.
Подшипник 67309 - роликовый конический с бортом.
Седьмая цифра справа обозначает серию ширины.
Цифры 2, 4, 5 и 6, стоящие через тире впереди цифр условного обозначения подшипника, указывают его класс точности. Нормальный класс точности обозначается цифрой 0, которая не проставляется. Сверхвысоким классом точности является 2, а затем в порядке понижения точности 4, 5, 6 и 0.
Подшипник 7309 - нормального класса точности; 4-2208 - подшипник радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами, легкой серии, четвертого класса точности с d = 40 мм.
Приведем краткую эксплуатационную характеристику основных типов подшипников, применяемых при курсовом проектировании.
Подшипник шариковый радиальный однорядный наиболее простой и дешевый, используется в качестве универсальных опор в различных узлах. Предназначен для восприятия радиальных нагрузок при высоких частотах вращения, но может одновременно с радиальной воспринимать и реверсивную осевую нагрузку в пределах до 70 % от неиспользованной радиальной нагрузки. При высоких частотах вращения и чисто осевой нагрузке этот подшипник можно использовать взамен упорного.
Допускает незначительные перекосы осей колец до 10'... 15' (при больших перекосах ресурс подшипника резко падает).
Область применения: жесткие двухопорные валы с расстоянием между опорами
l < 10d,
где d - диаметр отверстия в подшипнике.
Подшипник шариковый радиально-упорный предназначен для восприятия радиальной и односторонней осевой нагрузки, величина которой определяется углом контакта а. Сувеличением а осевая грузоподъемность возрастает за счет уменьшения радиальной. Подшипник выполняется со срезом борта наружного или внутреннего кольца. В зависимости от размера среза различают разборную конструкцию подшипника и с «замком», который препятствует раскомплектовке подшипника. Срез борта облегчает сборку подшипника и позволяет ввести в его комплект большее число шариков. При этом грузоподъемность такого подшипника по сравнению с радиальным возрастает на 30...40%. С увеличением угла контакта а от 12° до 36° предельная быстроходность подшипника, вследствие повышенного скольжения, снижается на 25%, а воспринимаемая осевая нагрузка возрастает примерно в 2 раза.
Область применения: жесткие двухопорные валы при сравнительно небольших расстояниях между опорами.
Подшипник шариковый радиальный двухрядный сферический выполняется со сферической поверхностью на наружном кольце, что обеспечивает ему нормальную работу при перекосе оси внутреннего кольца относительно наружного до 3°. Подшипник предназначен для восприятия радиальной нагрузки, но одновременно он может воспринимать и реверсивную осевую нагрузку в пределах до 20% от неиспользованной радиальной.
Область применения: в узлах с нежесткими валами, в конструкциях, не обеспечивающих надлежащей соосности посадочных отверстий.
Подшипник шариковый упорный предназначен для восприятия больших односторонних осевых нагрузок, удовлетворительно работает при скорости вала 5...6 м/с. Применение в высокоскоростных узлах, особенно при горизонтальном расположении вала, не рекомендуется, т.к. усложняется регулировка зазора. В упорном подшипнике различают тугое кольцо (с внутренним посадочным диаметром d) и свободное кольцо (с внутренним диаметром d1 > d + 0,2 мм).
Область применения: тяжело нагруженные вертикальные валы при низких и средних частотах вращения.
Подшипник роликовый однорядный с короткими цилиндрическими роликами воспринимает только радиальную нагрузку. Допускает осевое взаимное смещение колец. Его грузоподъемность составляет в среднем 1,7 от грузоподъемности шарикового радиального.
Подшипник чувствителен к монтажным перекосам и другим деформациям валов.
Применяется для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих опор».
Подшипник роликовый радиально-упорный конический предназначен для восприятия радиальных и односторонних осевых нагрузок. Он разборный, допускает регулировку зазоров и компенсацию износа. Воспринимаемая осевая нагрузка возрастает с увеличением угла контакта подшипника а. Быстроходность по сравнению с подшипниками с цилиндрическими роликами значительно ниже.
Подшипник чувствителен к монтажным перекосам и упругим деформациям валов.
Область применения: тяжелонагруженные опоры жестких коротких валов, воспринимающие одновременно радиальную и осевую нагрузки.
2. ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ.
К опорам качения машин и механизмов предъявляется ряд требований, среди которых следует отметить: обеспечение необходимой долговечности, жесткости, бесшумности и незначительного сопротивления вращению.
Подшипник считается вышедшим из строя, если он перестает удовлетворять одному или нескольким из перечисленных требований.
Основными причинами утраты работоспособности подшипником является усталостное выкрашивание (питтинг) рабочих поверхностей тел качения или беговых дорожек колец, их абразивный износ, разрушение сепараторов, раскалывание колец и тел качения, образование недопустимых пластических деформаций на беговых дорожках.
Установлена связь между действующими на подшипник нагрузками и его долговечностью. Это обстоятельство исключает необходимость при проектировании машин производить расчет нагруженности деталей подшипников качения. Подшипники не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных, пользуясь стандартными методиками, разработанными для случаев вращающихся (ГОСТ 18855-73) ине вращающихся (ГОСТ 18854-73) подшипников.
В первом случае расчет ведут по динамической грузоподъемности (из условия отсутствия усталостных повреждений в течении расчетного срока службы), а во втором - по статической грузоподъемности (из условия предупреждения пластических деформаций).
По статической грузоподъемности подшипники выбирают в тех случаях, когда они воспринимают внешнюю нагрузку в неподвижном состоянии или вращаясь с угловой скоростью ω < 1,05 р/с (п< 10 об/мин).
По динамической грузоподъемности подшипники выбирают при угловой скорости вращения кольца ω > 1,05 р/с (п > 10 об/мин) [2].
Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 124 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Практическая работа | | | ВЫБОР ТИПА ПОДШИПНИКА |
