Подшипники вала червячного колеса

Исходные данные для расчета: частота вращения вала n = 140 мин^-1; требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90%: L'_10ah = 26280 ч.; диаметр посадочных поверхностей вала d = 55 мм; максимальные длительно действующие силы: F_r1max = F_r/2 = 585.64 Н, F_r2max = F_r/2 = 585.64 Н, F_Amax = 3313 Н; режим нагружения - 0 - постоянный; ожидаемая температура работы t_раб = 50^oC.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Вычисляем эквивалентные нагрузки:

F_r1 = K_EF_r1max = 1 ∙ 585.64 = 585.64 Н;

F_r2 = K_EF_r2max = 1 ∙ 585.64 = 585.64 Н;

F_A = K_EF_Amax = 1 ∙ 3313 = 3313 Н.

Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники легкой серии 211. Схема установки подшипников - враспор.

Для выбранной схемы установки подшипников следует:

F_a1 = F_A = 3313 Н;

F_a2 = 0.

Дальнейший расчет производим для более нагруженной опоры 1.

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 43600 Н;

C_0r = 25000 Н.

2. Отношение iF_a/C_0r = 1∙3313/25000 = 0.133.

Из табл. 7.1 [1, стр.104] выписываем, применяя линейную интерполяцию значений (т.к. значение iF_a/C_0r является промежуточным) X = 0.56, Y = 1.4, e = 0.32.

3. Отношение F_a/(VF_r) = 3313/(1∙585.64) = 5.657, что больше e = 0.32 (V=1 при вращении внутреннего кольца). Окончательно принимаем X = 0.56, Y = 1.4.

4. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 0.56 ∙ 585.64 + 1.4 ∙ 3313) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 6952.62 Н.

5. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 1 (вероятность безотказной работы 90%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3 (шариковый подшипник):

L_10ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 1 ∙ 0.7 ∙ (43600/6952.62)³∙(10⁶/60∙140) = 20551 ч.

6. Так как расчетный ресурс меньше требуемого: L_10ah < L'_10ah (20551 < 26280), то назначенный подшипник 211 непригоден. При требуемом ресурсе 90%.

Проверим роликовые конические подшипники легкой серии.

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 84200 Н;

C_0r = 61000 Н;

Y = 1.5;

e = 0.40

2. Отношение F_a/(VF_r) = 3313/(1∙585.64) = 5.657, что больше e = 0.40 (V=1 при вращении внутреннего кольца). Окончательно принимаем Y = 1.5, X = 0.4 (по рекомендации[1, стр. 106]).

3. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 0.4 ∙ 585.64 + 1.5 ∙ 3313) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 7285.26 Н.

4. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 1 (вероятность безотказной работы 90%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3.33 (роликовый подшипник):

L_10ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 1 ∙ 0.7 ∙ (84200/7285.26)^3.33∙(10⁶/60∙140) = 288513 ч.

5. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L_10ah > L'_10ah (288513 > 26280), то предварительно назначенные подшипники 7211A пригодны. При требуемом ресурсе 90%.