Глава 6 конструирование подшипниковых узлов

При предварительной конструктивной проработке по рекомендациям гл. 3 были выбраны тип, класс точности и схема установки подшипников. Теперь нужно определить силы, нагружающие подшипник, произвести подбор подшипника по статической или динамической грузоподъемности, окончательно установить основные размеры подшипника, конструктивно оформить опоры.

6.1. Определение сил, нагружающих подшипники

1. Определение радиальных реакций. Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормали, проведенной через середину контактной площадки. Для радиальных подшипников эта точка расположена на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено графически (рис. 6.1) или аналитически:

подшипники шариковые радиально-упорные однорядные

подшипники роликовые конические однорядные

Ширину В кольца, монтажную высоту Т, коэффициент е осевого нагружения, угол α контакта, а также диаметры d и D принимают по табл. 19.18 ... 19.26. Вычерчивание внутренней конструкции подшипника см. ниже разд. 6.14.

Расстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально - упорных подшипников по схеме:

враспор (рис. 6.2, a) l= l_п-2а;

врастяжку (рис. 6.2, б) l = l_п + 2а,

где l_п - расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников; а - смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника.

Радиальные реакции R_r1, R_r2 опор определяют из уравнения равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна нулю. Примеры расчета см. в гл. 13.

2. Определение осевых реакций.

При установке вала на двух радиальных шариковых подшипниках осевая сила R_a, нагружающая подшипник, равна внешней осевой силе F_a , действующей на вал.

Силу F_a воспринимает тот подшипник, который ограничивает осевое перемещение вала под действием этой силы.

При установке вала на двух радиально-упорных подшипниках осевые силы R_a1, R_a2, нагружающие подшипники, находят с учетом осевых составляющих R_s1 R_s2, возникающих от действия радиальных реакции R_r1, R_r2, вследствие наклона контактных линии.

Для шариковых радиально-упорных подшипников с углом контакта α < 18°

где е' - коэффициент минимальной осевой нагрузки.

В подшипниках такого типа действительный угол контакта отличается от начального и зависит от радиальной нагрузки R_r и базовой статической грузоподъемности CV Поэтому коэффициент е' принимают по графику рис. 6.3 в зависимости от отношения R_r/C_0r

Для шариковых радиально-упорных подшипников с углом контакта

α > 18° е' = е и R_s = е R_r. Значения коэффициента е осевого нагружения принимают по табл. 6.1.

Для конических роликовых: е' = 0,83е и R_s = 0,83 е R_r. Значения коэффициента е принимают по табл. 19.24 ... 19.26.

Для нормальной работы радиально-упорных подшипников необходимо, чтобы в каждой опоре осевая сила, нагружающая подшипник, была бы не меньше осевой составляющей от действия радиальных нагрузок, т.е.

Кроме того, должно быть выполнено условие равновесия вала -равенство нулю суммы всех осевых сил, действующих на вал. Типовые схемы нагружения приведены на рис. 6.4, а, б. Например, Для схемы по рис. 6.4, а имеем:

6.1. Значения коэффициентов X, Y и е для шариковых
	радиальных и радиально-упорных подшипников
Тип	α,0	Относительная	Подшипники однорядные			Подшипники двухрядные
подшип-		осевая нагрузка	Ra/(VRr) > е			Ra/(VRr)<е		Ra/(VRr)> е				е
ника		iRa/C0r	X	Y		X	Y	X		Y
Шари- ковый ради- альный		0,014		2,30						2,30		0,19
		0,028		1,99						1,99		0,22
		0,056		1,71						1,71		0,26
		0,084		1,55						1,55		0,28
	0	0,110 0,170 0,280 0,420 0,560	0,56	1,45 1,31 1,15 1,04 1,00		1,0	0	0,56		1,45 1,31 1,15 1,04 1,00		0,30 0,34 0,38 0,42 0,44
Шари- ковый ради- ально- упор- ный		0,014			1,81		2,08				2,94		0,30
		0,029			1,62		1,84				2,63		0,34
		0,057			1,46		1,69				2,37		0,37
		0,086			1,34		1,52				2,18		0,41
	12	0,110	0,45		1,22	1,0	1,39		0,74		1,98		0,45
		0,170			1,13		1,30				1,84		0,48
		0,290			1,04		1,20				1,69		0,52
		0,430			1,01		1,16				1,64		0,54
		0,570			1,00		1,16				1,62		0,54
		0,015			1,47		1,65				2,39		0,38
		0,029			1,40		1,57				2,28		0,40
	15	0,058 0,087 0,114 0,176 0,290 0,440 0,580	0,44		1,30 1,23 1,19 1,12 1,02 1,00 1,00	1,0	1,46 1,38 1,34 1,26 1,14 1,12 1,12		0,72		2,11 2,00 1,93 1,82 1,66 1,63 1,63		0,43 0,46 0,47 0,50 0,55 0,56 0,56
	25 26	-	0,41		0,87	1	0,92		0,67		1,41		0,68
	36	-	0,37		0,66	1	0,66		0,60		1,07		0,95
	40	-	0,35		0,57	1	0,55		0,57		0,93		Ы4
Примечания: 1. Значения X, Y, е для промежуточных значений относительной осевой нагрузки или для угла α контакта определяют линейной интерполяцией. 2. i- число рядов тел качения. При α = 0° во всех случаях принимают i = 1.3. В настоящее время промышленность переходит на выпуск радиально-упорных шарикоподшипников с углами контакта 15, 25 и 40° (вместо 12, 26 и 36°), см. [10].

В табл. 6.2 приведены формулы для определения осевых сил R_a1и R_a2 в отдельных частных случаях.

При направлении внешней осевой силы F_a, противоположном показанному на рис. 6.4, для использования формул табл. 6.2 предварительно следует изменить обозначения опор: 7 на 2, 2 на 1.