Методичні вказівки до вибору підшипників кочення за динамічною вантажопідйомністю

3.1. Вихідні дані (дати ескіз підшипникових вузлів),

сумарне радіальне навантаження на лівій (першій) опорі – F _{r 1}, H;

на правій (другій) опорі – F _{r 2}, H;

зовнішнє осьове навантаження (наприклад, осьова складова повної нормальної сили, що діє в зачепленні) – F_{а ,} H (дані про навантаження на опори беруть з розрахунку валів);

Кутова швидкість одного з кілець підшипника - ;

Строк служби підшипників - , год.;

Діаметр вала - d, мм;

Температура підшипникових вузлів, .

Місце установки підшипників (вал зубчастого редуктора, вал якого-небудь транспортера, вісь натяжного ролика та інш.).

Сумарні радіальні навантаження на підшипники визначають як геометричну суму реакцій опор у горизонтальній та вертикальній площинах

; . (3.1).

Строк служби підшипників звичайно приймають таким, що дорівнює строку служби зубчастих передач редуктора або таким, який кратний строку служби зубчастих передач редуктора чи інших передач, наприклад, пасових або ланцюгових.

3.2. Визначимо потрібний тип підшипника з врахуванням умов навантаження та конструктивного виконання вузла.

Вибирати підшипники слід з врахуванням місць їх установки. Так, наприклад, дворядні шарикові або роликові підшипники необхідно застосовувати тоді, коли опори розміщують на нежорстких зварних рамах і в окремих корпусах. При таких установках можливе осьове зміщення та перекіс осей підшипників на . Ці підшипники здатні сприймати також осьові навантаження будь-якого напрямку. До таких підшипників можна віднести шарикові типу 1000 та роликові типу 3000. Підшипники типу 11000 та 13000 (із закріплювальними втулками) можна встановлювати на гладеньких валах, а тому вони досить широко застосовуються в сільськогосподарському машинобудуванні.

Радіально-упорні однорядні шарикопідшипники типу 36000, 46000 та 66000, що відрізняються кутом контакту тіл кочення та зовнішнього кільця (відповідно , та ), призначені для сприймання радіального і осьового навантаження односторонньої дії, а тому їх монтують лише попарно.

Підшипники з кутом контакту (типу 66000) застосовують при досить значних осьових навантаженнях. Усі вищезгадані радіально-упорні шарикопідшипники потребують у процесі експлуатації регулювання осьового зазору.

Конічні роликові підшипники мають більшу, ніж у шарикових динамічну та статичну вантажопідйомність та підвищують жорсткість валів, що сприяє більш довговічній роботі зубчастих передач, а тому їх необхідно широко застосовувати в зубчастих редукторах. Вартість роликових конічних підшипників дещо вища ніж шарикових радіально-упорних. Крім того, такі підшипники зручні при монтажі, так як зовнішні і внутрішні кільця можна монтувати окремо. А виготовляють їх на Луцькому підшипниковому заводі в достатній кількості. Крім редукторів такі підшипники застосовують у котках гусеничних тракторів, колесах автомобілів, середніх та важких редукторах. Конічні роликопідшипники рекомендується застосовувати навіть при відсутності осьового навантаження.

Упорні підшипники застосовують для сприймання лише осьового навантаження (якщо таке навантаження реверсивне, то необхідно застосовувати подвоєні підшипники). Одне з кілець підшипника посадкове (туге) напресовують на вал, а друге вільно одягають на вал, а під нього необхідно встановлювати м’яку підкладку з гуми, шкіри або пароніту, щоб забезпечити контакт усіх тіл кочення з кільцем.

Загалом при виборі типу підшипника необхідно орієнтуватись на рекомендації, що наведені в таблиці 3.1.

Наближені рекомендації з вибору типу підшипників залежно від співвідношення осьового навантаження до сумарного радіального

Таблиця 3.1.

Тип підшипника		Примітка
Радіальні шарикові та радіальні роликові з короткими циліндричними роликами		При необхідності збільшення жорсткості вала та покращення умов складання рекомендуються конічні роликові підшипники.
Радіальні шарикові		Для покращення жорсткості валів при установці підшипників у литих жорстких корпусах рекомендуються конічні роликові підшипники.
Радіально-упорні шарикові з умовним кутом контакту (типу 36000)		У литих жорстких корпусах редукторів при розточках гнізд підшипників з одної установки для покращення роботи зубчастих коліс рекомендуються конічні роликові підшипники.
Радіально-упорні шарикові з умовним кутом контакту (типу 46000)		Те ж саме, що і для радіально-упорних шарикових з умовним кутом .
Радіально-упорні шарикові з умовним кутом контакту (типу 66000)		Те ж саме, що і для радіально-упорних шарикових з умовним кутом .
Конічні роликові з великим кутом контакту типу (27300)		При недостатніх табличних значеннях динамічної або статичної вантажопідйомності застосовувати подвоєні конічні роликові підшипники.
Упорні шарикові або роликові		При реверсивному осьовому навантаженні застосовувати подвоєні підшипники.

3.3. Вибираємо типорозмір підшипника, який задовольняє вимоги за розмірами цапф вала та записуємо його техніко-економічні дані. Перш за все слід вказати номер підшипника згідно таблиць ГОСТу, виписуємо геометричні розміри (діаметр внутрішній d, зовнішній D, ширину B, а для радіально-упорних та сферичних умовний кут контакту тіл кочення з біговою доріжкою кільця); динамічну вантажопідйомність C, H; статичну вантажопідйомність ; граничну частоту обертання n_гр, об/хв, масу М, кг та наближену оптову ціну Ц,грн.

Для вибору даних слід використовувати літературні джерела [1], [3], [10], [12]. З метою скорочення затрат часу на підбір потрібного типорозміру підшипника, вибір потрібно починати з легкої серії, пізніше перейти до легкої широкої, потім середньої і на кінець застосувати середню широку серію.

3.4. Визначимо потрібну динамічну вантажопідйомність підшипника та порівняємо її з табличними значеннями, що вибрали в пункті 3.3.

Динамічною вантажопідйомністю радіальних і радіально-упорних підшипників називають постійне радіальне навантаження, яке 90% з групи однакових підшипників (за типорозміром та класом точності) зможуть витримати без руйнування протягом розрахункового строка служби. За розрахунковий строк служби приймають 1 мільйон обертів внутрішнього кільця при нерухомому зовнішньому. Для упорних підшипників динамічною вантажопідйомністю називають постійне центральне осьове навантаження, яке витримують без руйнувань також не менше 90% з групи однакових підшипників протягом розрахункового строку служби, який обчислюють в 1 мільйон обертів будь-якого з кілець (вільного або “тугого”).

Потрібну динамічну вантажопідйомність обчислюють для радіальних та радіально-упорних підшипників за такою залежністю:

(3.2)

де Q – еквівалентне динамічне навантаження, H;

L – номінальна довговічність підшипника, млн. обертів;

- показник степені, причому

=3 для шарикових підшипників та

= 3,33 для роликових підшипників.

Номінальну довговічність підшипника визначають з такої залежності:

(3.3)

де - розрахункова кутова швидкість одного з кілець підшипника, рад/с; (якщо обидва кільця обертаються в протилежні сторони = _в+ _{зов .}, а при обертанні обох кілець в одному напрямку , тут _в та _{зов .} – відповідно кутова швидкість внутрішнього та зовнішнього кілець).

При кутовій швидкості =0,1...1,0 рад/с розрахунок номінальної довговічності слід вести для =1,0 рад/с, а при підшипники підбирають за статичною вантажопідйомністю. Якщо , то номінальну довговічність підшипників визначають за дійсною кутовою швидкістю обертання вала.

Для полегшення обчислень номінальної довговічності L у цих методичних вказівках наведена таблиця 3.3., у якій враховано різну величину показника степені відповідно для шарикових і роликових підшипників

L_h – довговічність підшипника в годинах роботи, звичайно вона дорівнює строку служби машини або агрегату, для яких підбирають підшипники. Інколи, якщо це економічно вигідно, приймають довговічність підшипника кратну строку служби агрегата або машини.

Строк служби машини або агрегата в годинах визначають як добуток служби до вибраковування P (років), на щорічне число робочих днів Д та число робочих годин Г за добу.

, год (3.4)

Для зубчастих редукторів звичайно приймають

L =8...12 тисяч годин.

Для різних типів підшипників еквівалентне навантаження можна визначити користуючись таблицею 3.2.

Таблиця 3.2.

Типи підшипників	Еквівалентне навантаження, H
Радіальні шарикові і радіально-упорні шарикові та роликові підшипники	, (3.5)
Радіальні підшипники з короткими циліндричними роликами	, (3.6)
Упорні підшипники	, (3.7)

- сумарне радіальне навантаження (визначається за формулою (3.1.)), H;

- сумарне осьове навантаження (визначається з врахуванням осьових складових реакцій опор), H;

- коефіцієнт радіального навантаження (табл.3.4. або 3.5.);

Y – коефіцієнт осьового навантаження (табл. 3.4. або 3.5.);

коефіцієнт безпеки (табл.3.6.), який враховує вплив характеру навантаження на довговічність підшипника;

K_t – температурний коефіцієнт, який враховує вплив температури підшипникового вузла на довговічність підшипника. Для підшипникових вузлів, що застосовують у сільськогосподарському машинобудуванні, при приймають K_t =1,0.

Як згадувалось раніше значення коефіцієнтів радіального та осьового навантаження ( та ) визначають з таблиць залежно від співвідношення . Причому, якщо для одного з підшипників це співвідношення менше або рівне параметру осьового навантаження e, то а і еквівалентне навантаження радіально упорного підшипника обчислюється як

для радіального, тобто за такою залежністю:

. (3.8.)

Це робиться так тому, що при невеликих осьових зусиллях на підшипник тобто коли співвідношення , то дія осьового зусилля на підшипник не створює відчутного впливу на його довговічність.

Якщо ж величина співвідношення , то еквівалентне навантаження визначається як для радіально-упорного підшипника, тобто за такою залежністю:

. (3.9.)

Коефіцієнт для шарикових радіальних і радіально-упорних підшипників з кутом контакту залежить від параметра осьового навантаження е, величина якого є функцією відношення осьового навантаження підшипника до його статичної вантажопідйомності

У зв’язку з цим для таких підшипників спочатку визначають наближено параметр осьового навантаження e (орієнтуючись на відношення зовнішньої осьової сили F_a), наприклад, яка діє в зачепленні зубчастої або зубчасто-гвинтової передачі до статичної вантажопідйомності . При такому обчисленні і коефіцієнт також спочатку буде визначено наближено. Потім, знаючи (хоч наближено) величину параметра осьового навантаження e, знаходять осьові складові реакцій опор S ₁ та S ₂, користуючись рекомендаціями таблиці 3.7., визначають дійсні значення сумарних осьових реакцій опор ₁ та ₂. А вже після такого першого наближення уточнюють відношення осьового навантаження до статичної вантажопідйомності і по ньому величину параметра осьового навантаження е та коефіцієнта .

Величину коефіцієнта Х радіального навантаження, як видно з таблиці 3.4., знайти звичайно неважко, так як вона залежить від кута контакту тіл кочення і кільця підшипника і не залежить від співвідношення осьового навантаження та статичної вантажопідйомності.

Для конічних роликопідшипників, а також радіально-упорних шарикових підшипників, у яких кут , параметр осьового навантаження е і коефіцієнти та визначають залежно лише від кута контакту тіл кочення та кільця.

Визначення величини для шарикових та роликових підшипників

Таблиця 3.3

L	L ^1/3	L ^1/3,33	L	L ^1/3	L ^1/3,33	L	L ^1/3	L ^1/3,33	L	L ^1/3	L ^1/3,33
0,5	0,793	0,812		4,48	3,86		8,88	7,14		15,6	11,9
0,75	0,909	0,917		4,64	3,98		9,09	7,29		15,9	12,0
1,0	1,000	1,000		4,93	4,20		9,28	7,43		16,5	12,5
1,5	1,14	1,13		5,19	4,40		9,47	7,56		17,1	12,9
2,0	1,26	1,24		5,43	4,58		9,65	7,70		17,7	13,2
3,0	1,44	1,39		5,65	4,75		9,83	7,82		18,2	13,6
4,0	1,59	1,52		5,85	4,90		10,0	7,94		18,7	13,9
5,0	1,71	1,62		6,04	5,04		10,3	8,17		19,1	14,2
6,0	1,82	1,71		6,21	5,18		10,6	8,39		19,6	14,5
8,0	2,0	1,87		6,38	5,30		10,9	8,59		20,0	14,8
	2,15	2,00		6,54	5,41		11,2	8,79		20,4	15,1
	2,29	2,11		6,69	5,54		11,4	8,97		20,8	15,4
	2,91	2,21		6,84	5,64		11,7	9,15		21,2	15,6
	2,52	2,30		6,98	5,75		11,9	9,31		21,5	15,8
	2,62	2,38		7,11	5,85		12,2	9,48		22,9	16,7
	2,71	2,46		7,24	5,94		12,4	9,63		24,1	17,5
	2,92	2,63		7,37	6,03		12,6	9,78		25,2	18,2
	3,11	2,77		7,49	6,12		13,0	10,1		26,2	18,9
	3,27	2,91		7,61	6,21		13,4	10,3		27,1	19,5
	3,42	3,02		7,72	6,29		13,6	10,6		29,2	20,9
	3,56	3,13		7,83	6,37		14,1	10,8		31,1	21,9
	3,68	3,23		7,94	6,45		14,4	11,0		32,7	23,0
	3,91	3,42		8,19	6,64		14,7	11,3		34,2	24,1
	4,12	3,58		8,43	6,81		15,0	11,5		35,6	25,0
	4,31	3,72		8,66	6,98		15,3	11,7		36,8	25,9

Сумарні осьові навантаження ( та ), що діють на підшипники, враховують і величину осьових складових реакцій опор та величину і напрям дії зовнішньої осьової сили . Осьові складові реакції опор залежать не лише від типу підшипника, а і від схеми установки.

Осьові складові реакції опор для шарикових підшипників визначають з таких залежностей:

; , (3.10)

а для роликових підшипників

; . (3.11)

У рівняннях (3.10 та 3.11) параметр осьового навантаження е для шарикових підшипників визначають з таблиці 3.4 як функцію величини , а для конічних роликових підшипників . (див. табл. 3.5).

Дата добавления: 2015-07-12