Особенности выбора радиальных подшипников

Последовательность подбора подшипников включает несколько этапов.

1. Определяется радиальная F_r и осевая F_a нагрузки подшипников. На рис. 2 изображена схема нагружения опоры A и B от действия усилий в зацеплении F_r1 ,F_t1 и F_a1 , а также от действия усилий давления на вал ременной передачи F_p. Последнюю следует разложить на составляющие F_px и F_py, действующие в плоскости XOY и XOZ.

На рис. 2 изображена расчетная схема для определения реакции опор R_ay ,R_az и R_by ,R_bx в плоскостях ZOY и ZOX. Общая реакция на каждую опору определиться геометрической суммой определенных реакций. Из найденных реакций R_a и R_b выбирается большая, которая приравнивается к радиальной нагрузки на подшипник F_r.

Осевая нагрузка F_a в общем случае, действующая на подшипник, ровна равнодействующие осевых сил действующих в зацеплениях. В рассматриваемом примере осевая нагрузка F_a1 , действующая в зацеплении, равна осевой нагрузке на опору подшипника.

1. Из каталога выбирается нужный подшипник со статической грузоподъемностью C_o и его динамической грузоподъемностью C.

Из табл. 1, по отношению F_a к C_o , выбирается коэффициент е, который сравнивается с отношением F_a / V * F_r . После чего назначается коэффициенты X и Y.

3. По формуле (4) задаваясь долговечностью подшипника L_h , определяют его динамическую грузоподъемность C_p . Последний сравнивается с динамической грузоподъемностью рассматриваемого подшипника по каталогу по соотношению (1). Если рассматриваемого неравенства не выполняется, выбирается другой подшипник, при этом следует помнить, что с увеличением серии и диаметра подшипника, его грузоподъемность растет.

Особенности выбора радиально-упорных подшипников

При выборе радиальных и радиально-упорных подшипников следует учитывать кроме имеющийся осевой составляющей на подшипник F_a , вызванной только осевыми нагрузками, дополнительную осевую нагрузку F_aa и F_ab опор A и B от действия радиальных нагрузок F_ra и F_rb :

F_aa = F_r * e₁ , (8)

где e, выбранный по табл.1 или табл. 2, коэффициент.

Тогда суммарная осевая нагрузка на опору А определиться:

F_a’ = F_aa ± F_a (9).

Более точные значения суммарной осевой нагрузки определяется для различных случаев и схем нагружения по табл. 3 и табл. 4.

Таблица 3

Определение осевых составляющих от действия радиальных нагрузок радиально-упорных шариквых подшипников

Сх. 1

Сх. 2

Схема установки случая нагружения	Условия нагружения	Общая осевая нагрузка Fa’
В опоре А	В опоре В
Сх. 1.	e * Fra > e * Frb A B Fa >0	Fa’ = e * Fra A	Fb’ = e * Fra + Fa A
Сх. 1	E * Fra < e * Frb A B Fa >e * Frb – e * Fra A B	Fa’ = e * Fra A	Frb’ = e * Fra + Fa A
Сх. 1	e * Fra < e * Frb A B Fa < e * Frb – e * Fra B A	Fa’ = e * Frb – Fa B	Fb’ = e * Frb B
Сх. 2	e * Fra < e * Frb A B Fa >0	Fa’ = e * Frb + Fa B	Fb’ = e * Frb B
Сх. 2	E * Fra > e * Frb A B Fa >e * Fra – e * Frb B A	Fa’ = e * Frb + Fa B	F b’ = e * Frb B
Сх.2	e * Fra > e * Frb A B Fa < e * Frb – e * Fra B A	Fa’ = e * Fra A	Fb’ = e * Fra - Fa A

Для радиально-упорных роликовых подшипников при расчете осевой составляющей от действия радиальной нагрузки нахождения суммарной осевой силы на опоры F_aa и F_bb можно проводить по табл.3 и табл. 4, при этом значение коэффициента e принимают равным:

е = 0,83 * e’,

где e’ – табличное значение коэффициента, выбранного по табл. 2.

Точность подшипников качения.

Выбор посадок колец подшипников на валу

Точность подшипника определяется точностью выполнения основных размеров колец подшипника.

Подшипники качения подразделяются на классы точности по степени возрастания точности:

0, 6, 5, 4, 2, Т – радиальные шариковые и роликовые, радиально-упорные шариковые;

0, 6, 5, 4 ,2 – упорные и упорно-радиальные;

0, 6Х, 6, 5, 4, 2 – роликовые конические.

При циркуляционном нагружении колец подшипников (вал вращается) для редукторов, коробок скоростей станков, коробок передач автомобилей и тракторов их рекомендуется выбирать следующим образом:

Подшипники с отверстиями диаметров:

Радиальные	Радиально-упорные	Рекомендуемые посадки
шариковые	роликовые	шариковые	роликовые
< 40	< 40	< 100	< 40	L0/k6	L6/k6
				L5/js5	L4/js5
				L2/js4	L0/js6
				L6/js6
< 100	< 100	> 100	< 100	L5/k5	L4/k5

Валы и оси

Общие сведения

Валы предназначены для передачи крутящего момента и для поддержания установленных на них деталей

Различают прямые, коленчатые и гибкие валы. (Рис.1)

Различные типы валов

Опорные части валов и осей называют цапфами. Промежуточные цапфы называются шейками, концевые шипами.

Коленчатые валы применяют при необходимости преобразо­вания возвратно-поступательного движения во вращательное.

Гибкие валы состоят из нескольких плотно навитых слоев

каждый из которых состоит из плотно навитых проволок Таким образом, гибкие валы представляют собой многослойные многозаходные витые пружины кручения (4-12) слоев. Гибкие валы имеют броню.

Валы могут выполнятся полыми , что благоприятно с точки зрения их веса. (Обычно d_Hap/ d_BHyT=2).

Иногда в массовом производстве применяют полые сварные валы из ленты, намотанной по винтовой линии.

5.2. Основы конструирования ступенчатых валовдля передач

Диаметры посадочных поверхностей под ступицы выбирают из нормального ряда предпочтительных чисел, а диаметры цапф в соответствие с диаметрами стандартных подшипников качения.

Диаметры dj и d₂ (рис.la) выбирают разными или по воз­можности обеспечивающими свободный проход детали без повреж­дения предыдущей поверхности.

Если вал имеет несколько призматических шпоночных канавок по длине, то во избежание перестановки вала при фрезеровании их целесообразно выбирать одной ширины и размещать в одной плоскости.

Цапфы выполняют обычно цилиндрическими.

При воздействии на ступицу осевых нагрузок и их восприятие валом проводится следующими способами.

1. Упором детали в уступ (буртик), (рис.2а), или выполнение
гарантированного натяга.

2. При небольших нагрузках - гайками, штифтами, (рис.26),
клеммовыми соединениями.

3. Легкие и случайные нагрузки (вибрации) - клеммами и
стопорными кольцами, (рис.2в)

Способы осевой фиксации ступицы на валу.

Способы осевой фиксации ступицы на валу.

Переходные участки валов между двумя ступенями выполняют с канавкой для выхода шлифовального круга. (Рис.3)

Переходной участок вала.

Канавки обычно применяют на концевых участках валов, где изгибы не велики. Они вызывают концентрацию напряжений.

Кроме того переходные участки валов между двумя ступенями выполняют с галтелью постоянного или переменного радиуса (рис.4). Радиус галтели должен быть r=O.ld .

Переходной участок вала в виде галтели.

5.3. Материалы для изготовления валов и осей, мероприятия по увеличению несущей способности валов\

В некоторых случаях в неответственных деталях валы и оси без термической обработки изготовляют из стали типа сталь 5.

Для валов, имеющих повышенную несущую способность шлицев и цапф, применяют среднеуглеродистую и легированную сталь 45, 40Х, 40ХН, 40ХНМА, ЗОХГТ (последние для более ответственных передач)

с-6 7 для промежуточного вала редуктора;

с-7 8 для быстроходного вала редуктора,

можно определить ориентировочный размер проектируемого вала.

При проведении проектировочного расчета диаметр вала также можно принять равным и тому, с которым соединяется рассчиты­ваемый (на пример вал электродвигателя)

После выполнения проектного расчета осуществляют конст­руирование вала исходя из выполняемой функции. При этом уточ­няют диаметры, выполняют уступы, шпоночные и шлице вые пазы. Концы валов выполняют стандартными.

При выполнении уступа высоту буртика t и размеры галтелей rj и г₂ рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра вала по таблице 1.

При конструировании вала учитывается достаточно много факторов: возможность сборки-разборки деталей вала, выполнение требований по установке уплотнительных манжет, технологичность его изготовления, применение стандартных концов тихоходных и быстроходных валов и другие.