5. Подшипники.
5.1. Выбор типа подшипника
Подшипники качения представляют собой сборочную единицу или узел, основными деталями которого служат тела качения – шарики или ролики различной формы, установленные между кольцами, и сепаратор, разделяющий тела качения Внутреннее кольцо насаживается на вал, наружное – устанавливается в корпусе машины.
По форме тел качения подшипники бывают шариковые и роликовые; по направлению воспринимаемой нагрузки – радиальные, радиально-упорные; по числу тел качения – однорядные и многорядные [4, с.413-417].
Для опор цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов и коробок передач применяют чаще всего шариковые однорядные радиальные подшипники. Если по расчету получаются чрезмерно большие размеры, то используют конические роликовые подшипники. Конические и червячные колеса должны быть жестко и точно зафиксированы в осевом направлении. Поэтому в силовых передачах для опор валов конических и червячных колес применяют конические роликовые подшипники. Первоначально выбирают легкую серию [4, с. 49-53]. Для опор конического вала-шестерни применяют конические роликовые, а при частоте вращения n > 1500 об/мин шариковые радиально-упорные подшипники.
Опоры червяка нагружены значительными осевыми силами, поэтому используют в основном конические роликовые подшипники, при длительной непрерывной работе применяют также шариковые радиально-упорные подшипники.
Для опор плавающих валов шевронных передач применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами; первоначально при проектировании также выбирают легкую серию.
Основные критерии работоспособности подшипников качения – это статическая и динамическая грузоподъемность. Расчет на статическую грузоподъемность имеет смысл делать только при частоте вращения до 10 об/мин, в остальных случаях подшипники подбирают по динамической грузоподъемности. При этом определяют номинальный ресурс в млн. оборотов
,
где С – динамическая грузоподъемность по каталогу, кН;
Р – эквивалентная нагрузка, кН;
р –показатель степени: для шарикоподшипников р = 3, для роликоподшипников р = 10/3.
Номинальная долговечность в часах
.
Эквивалентная нагрузка определяется в зависимости от типа подшипника и от соотношения осевой и радиальной силы [3, с. 211-220].
По ГОСТ 16162-85 минимальная долговечность подшипников для зубчатых редукторов Lh = 10 000 ч., для червячных – 5000 ч.
Если первоначально выбранный по посадочному диаметру подшипник легкой серии не удовлетворяет расчетам на долговечность, то переходят к средней серии того же диаметра.
Если вычисленный ресурс (долговечность) подшипников шариковых и радиальных с цилиндрическими роликами значительно выше, чем каталожное значение, даже для легкой серии, то диаметр цапфы вала не следует уменьшать, т.к. он определен из расчета на прочность. Расчетная долговечность в этом случае будет превышать регламентированную.
Для радиально-упорных шариковых и конических роликовых подшипников выбор осуществляется иначе: если долговечность меньше требуемой, то выбирают подшипники других серий и типов; в этом случае увеличивают диаметр цапфы вала[3, с. 221-223].