Проверочный расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности

Чирков Ю.А., Узяков Р.Н., Васильев Н.Ф.

Ч 65 Расчет подшипников качения: Методические указания по подбору и расчету

подшипников качения в курсовых проектах для студентов немеханических специальностей. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004 - 15 с.

Методические указания предназначены для подбора и выполнения расчета радиальных и радиально-упорных (шариковых и конических) подшипников в курсовых проектах (работах) для студентов немеханическихспециальностей. Указания содержат методику расчета, необходимые формулы и весь справочный материал для выполнения расчетов.

ББК 34.445

Ó Чирков Ю.А. и др., 2004

Ó ГОУ ОГУ, 2004

Содержание

Введение......................................................................................................... 4

1.Подбор и проверочный расчёт подшипника качения......................... 5

1.1 Подбор подшипника качения................................................................ 5

1.2 Проверочный расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности................................................................................................................... 5

1.2.1 Радиальный подшипник................................................................. 7

1.2.2.Радиально-упорный подшипник.................................................... 8

1.2.2.1. Шариковый подшипник............................................................. 8

1.2.2.2 Конический подшипник............................................................... 8

1.3. Подбор и проверочный расчет подшипников качения по статической грузоподъемности.................................................................................... 9

Литература................................................................................................... 11

Приложение А............................................................................................. 12

Введение

Подшипники качения нашлиширокое применение в машиностроении. Подбор и проверочный расчет их выполняется по динамической или статической грузоподъемности.

В методических указаниях дана последовательность подбора и расчета различных типов подшипников качения, приведены необходимые таблицы и рекомендации.

1.Подбор и проверочный расчёт подшипника качения

Окончательный подбор и расчет подшипников качения выполняют после проверочного расчёта вала и базируют на следующих критериях:

а) подбор и расчёт на статическую грузоподъёмность по остаточным деформациям;

б) подбор и расчёт на динамическую грузоподъёмность по усталостному выкрашиванию.

Расчеты по другим критериям не разработаны, так как они связаны с целым рядом случайных факторов, трудно поддающихся учёту.

При проектировании машин подшипник качения не конструируют, а подбирают из числа стандартных и выполняют проверочный расчет по эмпирическим формулам.

Подбор и расчёт подшипников качения выполняют по ГОСТ 18854-73 и ГОСТ 18855-73.

Подбор подшипника качения.

Подшипник качения выбирают по таблицам, зная диаметр вала под подшипником и действующие силы. Первоначально выбирают подшипник легкой серии и записывают параметры выбранного подшипника: внутренний диаметр (d), наружный диаметр (D), ширина (В), динамическая (С), статическая (С₀) грузоподъемности.

Проверочный расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности

Проверочный расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности выполняют для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивания) при частоте вращения n 1 мин ^-1 (в расчетах принимают n 10 минˉ¹)

Динамическая грузоподъемность С и ресурс L связаны эмпирической формулой:

или

где L - ресурс, млн. оборотов;

p - показатель степени, p =3 для шариковых подшипников, p =10/3=3,33 для роликовых;

С_р и С_таб- расчетная и табличная динамическая грузоподъемность.
С_таб зависит от прочности материала, конструктивных особенностей и технологических характеристик подшипников;

Р - эквивалентная нагрузка, Н.

Ресурс подшипника L, млн. оборотов:

,

где n - частота вращения вала, мин ^-1;

L_h - ресурс в часах (долговечность в часах).

Рекомендуемые минимальные долговечности подшипников:

L_h=10000 часов для зубчатых редукторов;

L_h=5000 часов для червячных редукторов.

Рекомендуемые значения L_h для машин и оборудования приведены в таблице А.1.

Эквивалентную нагрузку определяют:

а) для радиальных подшипников:

Р=F₂·V·k_б·k_т;

б) для радиально-упорных шарико - и роликоподшипников

P=(X·V·F_r+Y·F_a)·k_б ·k_т;

в) для упорных шариковых и роликовых подшипников:

Р=F_a ·k_б ·k_т;

где F_r, F_a- наибольшая активация и осевая нагрузка на опоре, Н;

Х и Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок (таблица А.5).

V – коэффициент вращения кольца.

V=1- при вращении внутреннего кольца.

V=1,2 - при вращении наружного кольца;

k_б - коэффициент безопасности (таблица А.1).

k_т - температурный коэффициент (таблица А.2).

В радиально-упорных подшипниках при действии на них радиальных нагрузок возникают осевые составляющие S от радиальных реакций, которые учитывают при расчете подшипника. Величину осевой составляющей определяют по формулам:

Для радиально-упорных подшипников: S=e·F_r

Для конических роликоподшипников: S= 0,83·e·F_r,

где e – коэффициент осевого нагружения.

Значение коэффициента е выбирают по таблице А.5 в зависимости от отношения F_a/C_о, здесь C_о - статическая грузоподъёмность. В случаях, когда для предварительных расчётов радиально-упорных подшипников не достигает данных, величину е определяют по формулам:

Для радиально-упорных шарикоподшипников:

с углом контакта α=12º

с углом контакта α=15°

для радиально-сферических шарикоподшипников или конических роликоподшипников с углом контакта α=12…16°:

e =1,5·tgα

Величины е, Y, X для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников с углом контакта α<15° выбирают по таблице А.5 в зависимости от отношения осевой нагрузки F_а и статической грузоподъемности С₀ подшипника. При выборе Y применяют линейную интерполяцию.

Для радиально-упорных шарикоподшипников с номинальным углом контакта α>15° и конических роликоподшипников коэффициенты X и Y выбирают в зависимости от отношения F_a/(V_о·F_r), коэффициента осевого нагружения е и угла контакта α (таблица А.5).

При F_a/(V·F_r)<e принимают: X=1, Y=0 (таблица А.5).

Осевая нагрузка F_a не оказывает влияние на величину эквивалентной нагрузки.

При F_a/(V·F_r)>e соответствующие значения коэффициентов X и Y принимают по таблице А.5.

Последовательность проверочного расчета подшипника качения.

Проверочный расчет выполняют для предварительно выбранного подшипника.

Расчет сводится к проверке условия С_p ≤ C_таб. Если это условие не соблюдается, то принимают подшипник другой серии или другого типа с большим значением.

Радиальный подшипник

Исходные данные:

частота вращения вала n, об/мин;

суммарная максимальная реакция на опоре F_r, Н;

схема установки подшипника;

диаметр под подшипником d_п, м;

данные предварительно выбранного подшипника: d, D, B, C ,C₀;

условное обозначение, серия.

эквивалентная нагрузка: P=F_r ·V·k_б· k_т

где F_r - суммарная максимальная реакция на опоре, Н

V - коэффициент вращения кольца (см. п. 1.2);

k_б - коэффициент безопасности (см. таблицу А.1);

k_т - температурный коэффициент (см. таблицу А.2).

Рекомендуемое минимальное значение долговечности подшипника L_h, ч, выбирают по таблице А.1 или из исходных данных.

Ресурс подшипника L, млн. оборотов:

Расчетная грузоподъемность С_p и проверка условия С C_таб:

С_p=