4.5 О статической грузоподъемности подшипников
Статическая грузоподъемность,C or величина внешней силы , действующей на неподвижный подшипник, при которой глубина вмятины, образующейся на внутреннем кольце в самом нагруженном месте, не более 10 - 4 d (d- диаметр тела качения), устанавливается по допускаемым контактным напряжениям.
Контактные напряжения роликовых подшипников
,здесь сила,
приходящаяся на ролик
,
коэффициент распределения силы k= 4,06, если z> 8;
когда число нагруженных тел качения z = 8, для подшипников обоих типов k=5,
Приведенный радиус кривизны
,
здесь, rр- радиус тела качения, ra – радиус внешней цилиндрической поверхности внутреннего кольца подшипника, у радиальных подшипников угол a= 0..
Для получения статической грузоподъемности из формул Герца контактные напряжения принимаются равными допускаемым sн=[sн], подставляются Fn , Епр и rпр ,
Статическая грузоподъемность роликовых подшипников
fo = 44 (1-fg),коэффициент соотношения размеров
fg =
.
Нормативный запас
статической грузоподъемности при
проектировании назначается по радиальной
силе
4.6. Подбор и проверка подшипников(для проекта выбрать роликовые конические подшипники) Для выбора стандартного подшипника по известным значениям диаметра внутреннего кольца (диаметра вала) d, , заданной долговечности L, радиальной Fr и осевой Fa сил нужно вычислить эквивалентную радиальную силу P. В радиальных и радиально-упорных подшипниках
-
.
Радиальная и осевая
силы (
)
определяются при расчете вала, они
суть радиальная и осевая составляющие
реакции опор . Коэффициенты радиальной
Х и осевой Y сил указываются в справочниках
и каталогах подшипников. Извлечения из
них для роликовых подшипников приведены
в таблице 4.2. При вращающемся внутреннем
кольце коэффициент вращения V=1, когда
вращается наружное кольцо, V=1,2.
Коэффициент безопасности kd зависит от характера нагружения. При постоянной внешней силе (вращающем моменте Т) kd=1, при невысоких скоростях и кратковременных перегрузках (DT=0,25Топ) kd=1,1...1,2. Когда кратковременно перегрузки достигают 1,5 Тnom, kd=1,3...1,5.
Если температура не выше 125° С , kt =1, когда температура держится в диапазоне 105°...250°С,
,
где t° – температура по Цельсию.
У подшипников для работы при более высокой температуре, в обозначении на торце ставится знак Т, Т1, Т2, Т3..Т6. Сталь для них отпускается при температурах 200, 225, 250, 300,350, 400, 450 градусов Цельсия соответственно, Рабочая температура должна быть на 500 ниже температуры отпуска стали после закалки.
Таблица 4. 2
Конические роликовые и сферические роликовые подшипники
|
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
Коэффициент осевой силы e для роликовых конических подшипников
e = 1,5 tga,
,
X |
Y |
X |
Y |
X |
Y |
X |
Y |
1,00 |
0,00 |
0,40 |
0,60/е |
1,00 |
0,63/е |
0,65 |
0,98/е |
Когда осевая составляющая реакции опоры Fa=0, эквивалентная сила
Осевая составляющая реакций роликовых конических подшипников,
Долговечность подшипника в часах
устанавливается в зависимости от типа машины технико-экономическим расчетом и колеблется в пределах от десяти часов до 2 104 час и более.
Долговечность подшипника в миллионах оборотов, необходимая для определения динамической грузоподъемности
-
,
n – число оборотов в минуту.
Коэффициенты радиальной и осевой сил Х, Y 1) находят из таблиц типа 4.2 по отношениям Fa/V Fr и коэффициенту осевой силы е. Выбор подшипника начинается с легкой серии.
При расчете вала находится реакции его опор – радиальные и осевые силы. Осевая сила Fa появляется при установке на вал цилиндрических зубчатых колес с косыми зубьями и конических зубчатых колес, а также червяков. Величина её зависит от угла наклона зубьев b, наибольшую осевую силу Fa создают конические колеса с круговыми зубьями и червяки.
Коэффициенты эквивалентной силы Х и Y зависят от отношения осевой силы Fa на валу к статической грузоподъемности – Fa/Cor, от соотношения осевой и радиальной сил Fa/FrV и коэффициента осевой силы е.
Осевая сила, действующая на подшипники вала, равна сумме осевых сил колес Fai и осевых составляющих реакций подшипников Rai
Осевая составляющая реакций роликовых конических подшипников,
При переменной нагрузке определяется эквивалентная постоянная нагрузка
,
åLk – число миллионов оборотов за ресурс.
Последовательность подбора подшипников может быть различной.
При проектировании зубчатых механизмов удобна такая последовательность:
по диаметру вала, определенному расчетом (диаметру шипа, полученному из конструктивных соображений), выбирается подшипник легкой серии,
определяется
,
из таблицы 4.2 находятся коэффициенты
эквивалентной силы Х и Y,
вычисляется эквивалентная сила Р по формуле и потребная динамическая нагрузка по ),
если вычисленное значение оказалось выше, чем у подшипника легкой серии, выбирают подшипник следующей серии.
При необходимости можно ставить на одну цапфу два подшипника,
Если частота вращения вала, n 10 об/мин. , допускается подбор подшипника по статической грузоподъемности .
Литература С.И Тимофеев, Проектирование зубчатых редукторов
ПРИЛОЖЕНИЕ СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Таблица 1 .Ряд нормальных линейных размеров
Примечание. Под косой чертой приведены размеры посадочных мест для подшипников качения
|
5,6 |
10 |
18 |
32 |
56 |
100 |
180 |
320 |
560 |
3,4 |
6,0 |
10,5 |
19 |
30/54 |
60/62 |
105 |
190 |
340 |
600 |
3,6 |
6,3 |
11 |
20 |
35 |
63/65 |
110 |
200 |
360 |
630 |
3,8 |
6,7 |
11,5 |
11,5 |
21 |
38 |
67/70 |
120 |
210 |
389 |
4,0 |
7,1 |
12 |
22 |
40 |
71/72 |
125 |
220 |
400 |
710 |
4,2 |
7, |
13 |
24 |
42 |
75 |
130 |
320 |
420 |
750 |
4,5 |
8,0 |
14 |
25 |
45/47 |
80 |
140 |
250 |
450 |
800 |
4,8 |
8,5 |
15 |
25 |
48 |
85 |
150 |
260 |
480 |
850 |
5, |
9, |
16 |
28 |
50/52 |
90 |
160 |
280 |
480 |
850 |
5,3 |
9,5 |
17 |
330 |
53/55 |
95 |
170 |
300 |
530 |
950 |
Таблица 1.2. Значение допусков t, мм
Класс точности | Интервалы размеров мм
Т о ч н ы й класс |
До 3 мм |
3....6 |
.>6 30 |
>30 |
>120 |
>315 1000 |
Средний |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,6 |
Грубый |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
1,0 |
1,6 |
Очень грубый |
0,3 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
6,0 |
ОСТАЛЬНЫЕ ТАБЛИЦЫ в книге Проектирование зубчатых редукторов.
Из неё же взять конструкцию корпуса и смазку деталей.