2020-05-11
2794
Проверочный расчет предварительно назначенных подшипников выполняют отдельно для быстроходного и тихоходного валов. Пригодность подшипников сводится к расчету динамической грузоподъемности Cr и базовой долговечности Lh и сравнении полученных значений с допустимыми:
и 
8.1. Определение динамической грузоподъемности подшипника Cr
Допустимая динамическая грузоподъемность подшипника Cr представляет собой постоянную радиальную нагрузку, которую подшипник может воспринять при базовой долговечности Lh, составляющей 106 оборотов внутреннего кольца. Значения 
указаны в приложениях для каждого типоразмера подшипника (прил. 8 – 13).
В случае если в опоре устанавливают два подшипника (сдвоенный), то допустимую динамическую грузоподъемность определяют с учетом коэффициентов:
– для шариковых подшипников: 
;
– для роликоподшипников: 
.
8.1.1. Определение эквивалентной динамической нагрузки RE
Эквивалентная динамическая нагрузка RE учитывает характер и направление действующих на подшипник нагрузок, условия работы и зависит от типа подшипника. Формулу для определения данной нагрузки выбрать в зависимости от условия:
|
|
|
(при 
),
(при 
),
где X – коэффициент радиальной нагрузки (табл. 41, 42);
V – коэффициент вращения (V = 1 при вращающемся внутреннем кольце подшипника);
Rr – радиальная нагрузка подшипника, Н (Rr = R Σ – суммарная реакция подшипника);
Y – коэффициент осевой нагрузки (табл. 41, 42, прил. 10);
Ra – осевая нагрузка подшипника, Н (табл. 45);
K б – коэффициент безопасности (табл. 44);
K Т – температурный коэффициент (табл. 43);
е –коэффициент влияния осевого нагружения (табл. 41, 42, прил. 10).
Таблица 41
| Тип подшипника | Угол a0 | е | Ra /(VRr) ≤ e | Ra /(VRr) > e | ||
| X | Y | X | Y | |||
| Шариковый радиальный (тип 0000) | 0 | 0,518(Rа / C0)0,24³0,19 | 1 | 0 | 0,56 |
|
| Шариковый радиально-упорный (тип 36000 и 46000) | 12 | 0,631(Ra / C0)0,175³0,3 | 1 | 0 | 0,45 | |
| 18-20 | 0,57 | 1 | 0 | 0,43 | 1 | |
| 24-26 | 0,68 | 1 | 0 | 0,41 | 0,87 | |
| 28-36 | 0,95 | 1 | 0 | 0,37 | 0,66 | |
| Роликовый радиально-упорный (тип 7000 и 27000) | — | 1,5 tg a | 1 | 0 | 0,40 | 0,4 ctg a |
| Примечание. Для двухрядных конических роликовых подшипников е = 1,5tga; при Ra /(VRr) = e коэффициенты X = 1 и Y = 0,45ctg a, а при Ra /(VRr) > e коэффициенты X = 0,67 и Y = 0,67ctg a. | ||||||
| 66 |
Таблица 42
| Тип подшипника | a,° | iRa /Cor | Подшипники однорядные | Подшипники двухрядные | е | |||||||
| Ra /(VRr)>e | Ra /(VRr)£ е | Ra /(VRr)>е | ||||||||||
| X | Y | X | Y | X | Y | |||||||
| Радиальный | 0 | 0,014 0,028 0,056 0,084 0,110 0,170 0,280 0,420 0,560 | 0,56 | 2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 | 1,0 | 0 | 0,56 | 2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 | 0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44 | |||
| Радиально-упорный | 12 | 0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,290 0,430 0,570 | 0,45 | 1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,04 1,01 1,00 | 1,0 | 2,08 1,84 1,69 1,52 1,39 1,30 1,20 1,16 1,16 | 0,74 | 2,94 2,63 2,37 2,18 1,98 1,84 1,69 1,64 1,62 | 0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54 | |||
| 15 | 0,015 0,029 0,058 0,087 0,114 0,176 0,290 0,440 0,580 | 0,44 | 1,47 1,40 1,30 1,23 1,19 1,12 1,02 1,00 1,00 | 1,0 | 1,65 1,57 1,46 1,38 1,34 1,26 1,14 1,12 1,12 | 0,72 | 2,39 2,28 2,11 2,00 1,93 1,82 1,66 1,63 1,63 | 0,38 0,40 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 | 1,14 | ||||
| Примечания: 1. i – число тел качения (i = 1 – для однорядных подшипников, i = 2 – для двухрядных (сдвоенных) подшипников).
2. Значения X, Y, е для промежуточных значений относительной осевой нагрузки или для угла aконтакта определяют линейной интерполяцией. | ||||||||||||
Таблица 43
| t раб, °С | Значение температурного коэффициента К T | ||||||
| £ 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | |
| K t | 1,0 | 1,05 | 1,10 | 1,15 | 1,25 | 1,35 | 1,4 |
| 67 |
Таблица 44
| Характер нагрузки | Коэффициент безопасности К б | Область применения |
| Спокойная нагрузка без толчков | 1,0 | Маломощные кинематические редукторы и приводы. Механизмы ручных кранов, блоков. Тали, кошки, ручные лебедки. Приводы управления. |
| Легкие толчки; кратковременные перегрузки до 125 % номинальной нагрузки | 1,0...1,2 | Прецизионные зубчатые передачи. Металлорежущие станки (кроме строгальных, долбежных и шлифовальных). Гироскопы. Механизмы подъема кранов. Электротали и монорельсовые тележки. Лебедки с механическим приводом. Легкие вентиляторы и воздуходувки. |
| Умеренные толчки; вибрационная нагрузка; кратковременные перегрузки до 150 % номинальной нагрузки | 1,3...1,5 | Зубчатые передачи. Редукторы всех типов. Механизмы передвижения крановых тележек и поворота кранов. Буксы рельсового подвижного состава. |
| То же, в условиях повышенной надежности | 1,5…1,8 | Механизмы изменения вылета стрелы кранов. Шпиндели шлифовальных станков. Электрошпиндели. |
| Нагрузки со значительными толчками и вибрациями; кратковременные перегрузки до 200 % номинальной нагрузки | 1,8...2,3 | Зубчатые передачи. Дробилки и копры. Кривошипно-шатунные механизмы. Валки прокатных станов. Мощные вентиляторы. |
| Нагрузка с сильными ударами; кратковременные перегрузки до 300 % номинальной нагрузки | 2,5...3,0 | Тяжелые ковочные машины. Лесопильные рамы. Рабочие роликовые конвейеры крупносортных станов, блюмингов и слябингов. Холодильное оборудование. |
8.1.1.1. Для радиальных шариковых подшипников
Осевые составляющие радиальных нагрузок 
и осевую силу в зацеплении Fa воспринимает подшипник, ограничивающий осевое перемещение вала под действием этой силы и испытывающий осевое нагружение Ra, равное этой силе (табл. 45). Расчет выполняют только для подшипника с большей радиальной нагрузкой Rr (суммарной реакцией R см. эпюры).
Далее расчет ведут в следующей последовательности:
а) определить отношение 
;
б) определить коэффициенты e и Y по отношению 
(табл. 42);
в) выбрать соответствующую формулу для определения RE.
8.1.1.2. Для радиально-упорных шариковых и роликовых однорядных подшипников
В данном случае каждый подшипник вала испытывает свою осевую нагрузку Ra1 и Ra2, зависящую от схемы установки подшипников и соотношения осевой силы в зацеплении редукторной пары Fa и осевых составляющих радиальных нагрузок в подшипниках 
. Поэтому эквивалентная динамическая нагрузка рассчитывается для каждого подшипника (
) с целью определения наиболее нагруженной опоры.
| 68 |
Таблица 45
| Схема нагружения подшипников | Соотношение сил | Осевая нагрузка |
Радиальных шариковых, установленных «враспор»
(с затяжкой наружных колец подшипника)
| 
| 
|
| Радиально-упорных шариковых и роликовых, установленных «враспор» (с затяжкой наружных колец подшипника)
| 
|
|
| ||
Радиально-упорных шариковых и роликовых, установленных «врастяжку»
(с затяжкой внутренних колец подшипника)
|
| 
|
|
|
|
Далее расчет ведут в следующей последовательности:
а) для шариковых радиально-упорных подшипников определить коэффициенты e и Y по отношению 
(табл. 42); для роликовых подшипников – выписать из прил. 10;
б) определить осевые составляющие радиальной нагрузки :
– для шариковых радиально-упорных подшипников: 
,
;
– для роликовых конических подшипников: 
,
.
в) определить осевые нагрузки подшипников Ra1 и Ra2 отдельно для правого и левого подшипника вала в зависимости от схемы их установки и соотношения сил 
и Fa;
г) определить отношение 
и 
;
д) по результатам сопоставлений и e, и e выбрать соответствующую формулу и определить эквивалентные динамические нагрузки 
;
е) сравнить значения , определить более нагруженный подшипник.
8.1.2. Расчетная динамическая грузоподъемность Cr определяется по формуле:
где m – показатель степени: m = 3 – для шариковых подшипников, m = 10/3 – для роликовых подшипников;
– срок службы привода выбирают в зависимости от графика нагрузки (см. распечатку ЭВМ), ч;
а 1 – коэффициент надежности (табл. 46);
а 23 – коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника и качества его эксплуатации (табл. 47);
n – частота вращения внутреннего кольца подшипника соответствующего вала, об/мин (см. распечатку ЭВМ).
Таблица 46
| Вероятность безотказной работы Рt, % | 90 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 |
| Обозначение ресурса | L10a | L5a | L4a | L3a | L2a | L1a |
| Коэффициент надежности а1 | 1 | 0,62 | 0,53 | 0,44 | 0,33 | 0,21 |
Таблица 47
| Тип подшипника | Значение коэффициента а23 |
| Для шарикоподшипников (кроме сферических) Для роликоподшипников конических Для роликоподшипников цилиндрических, шарикоподшипников сферических двухрядных Для роликовых радиальных двухрядных сферических подшипников | 0,7…0,8 0,6…0,7 0,5…0,6 0,3…0,4 |
Если в результате расчета выполняется условие 
, то предварительно выбранные подшипники пригодны для конструирования подшипниковых узлов. Если это условие не выполняется, то необходимо скорректировать расчет.
|
|
|
