Підбір та розрахунок підшипників

6.1. Швидкохідний вал.

Після призначення діаметра посадкових місць вала для встановлення підшипників кочення вибирають їх тип та схему установки.

При виборі типу підшипника в першу чергу беруть до уваги значення й напрямок навантаження, що діє на опору, розміри посадкових місць вала й корпуса, спосіб змащення, зручність монтажу і його вартість.

Якщо

F_a =329,9 H > 0,25F_r=0,25∙557,9=139,5 Н (6.1)

Вибираємо радіально-упорні шарикопідшипники (табл.5.3).

Виписуємо характеристики підшипника:

№46306, a=26⁰, D=72 мм, B=19мм, С=32,6 кН, С₀=18,3 кН.

Компонування цих підшипників на валах циліндричних передач робимо за схемою “врозпір”, тобто прагнемо до мінімальної відстані між реакціями в опорах l_o¢:

(6.2)

де В – ширина підшипника, мм;

с – зсув точки прикладення радіальної реакції щодо торця підшипника, мм:

(6.3)

де d – внутрішній діаметр підшипника, мм;

D - зовнішній діаметр підшипника, мм.

l_o¢ = 105+19 – 2∙21,95=80,1 мм

Для визначення реакцій в опорах напрямок сили F_m приймаємо таким, щоб він збігався з напрямом сили F_t (гірший випадок), і складаємо рівняння суми моментів щодо опор А и В у горизонтальній площині.

(6.4)

(6.5)

Реакції в опорах від сил F_a й F_r, що діють у вертикальній площині, визначали по рівняннях п. 5.1.5.

Сумарне радіальне навантаження, що діє на підшипник в опорі А:

(6.6)

Сумарне радіальне навантаження, що діє на підшипник в опорі В:

(6.7)

У радіально-упорних шарикопідшипниках при дії на них радіальних навантажень виникають осьові складові реакцій S, Н

(6.8)

По відношенню й куту контакту a визначаємо коефіцієнт осьового навантаження е. (таблиця 6.1).

Приймаємо е=0,68, Х=1, У=0,V=1

Таблиця 6.1. Значення коефіцієнтів Х, У, е деяких підшипників кочення.

Тип підшипника	a0				е
Х	У	Х	У
Радіальний кульковий однорядний		0,014			0,56	2,30	0,19
0,028	1,99	0,22
0,056	1,71	0,26
0,084	1,55	0,28
0,11	1,45	0,30
0,17	1,31	0,34
0,28	1,15	0,38
0,42	1,04	0,42
0,56	1,00	0,44
Радіально-упорний кульковий однорядний		0,014			0,45	1,81	0,30
0,029	1,62	0,34
0,057	1,46	0,37
0. 086	1,34	0,41
0,11	1,22	0,45
0,17	1,13	0,48
0,29	1,14	0,52
0,43	1,01	0,54
0,57	1,00	0,54
	24,26	–			0,41	0,87	0,68
35,36	–			0,37	0,66	0,95

Сумарне осьове навантаження в опорах визначають по наступних формулах, Н:

Умова навантаження	Осьові сили
При SA ³ SB й FA ³ 0 При SA < SB й FA ³ SB – SA	FaА=SА, FaВ = Fа + SА
При SA < SB й FA ≤ SB– SA	FaА = SB – Fа, FaВ = SB

Визначаємо еквівалентне динамічне навантаження в опорах А і В, Н;

(6.9)

де V – коефіцієнт обертання, V = 1; при обертанні внутрішнього кільця підшипника;

F_rА, F_rВ – радіальне навантаження в опорі, Н;

F_аА, F_аВ – розрахункове осьове навантаження в опорі, Н;

К_Б - коефіцієнт безпеки; К_Б = 1,3 для редукторів;

К_Т – температурний коефіцієнт; К_Т = 1 (при температурі до 100⁰С);

X, Y - коефіцієнти осьового й радіального навантажень вибираємо по таблиці 6.1.

По таблиці 6.2. по L_h й n знаходимо відношення :

де С – динамічна вантажопідйомність підшипника (табл.5.3).

Тоді

(6.10)

де Р – значення еквівалентного динамічного навантаження в більше навантаженій опорі, Н.

Умови підбора підшипника виконуються

Таблиця 6.2. Величина відношення для кулькових підшипників залежно від довговічності L_h і частоти обертання n.

Довго вічність, година	Частота обертання, об/хв
	3,91	4,56	4,93	5,75	6,20	6,70	7,23	7,81	8,43	9,11	9,83	10,6
	4,23	4,93	5,32	6,20	6,70	7,23	7,81	8,43	9,11	9,83	10,6	11,5
	4,56	5,32	5,75	6,70	7,23	7,81	8,43	9,11	9,83	10,6	11,5	12,4
	4,93	5,75	6,20	7,23	7,81	8,43	9,11	9,83	10,6	11,5	12,4	13,4
	5,32	6,20	6,70	7,81	8,43	9,11	9,83	10,6	11,5	12,4	13,4	14,5
	5,75	6,70	7,23	8,43	9,11	9,83	10,6	11,5	12,4	13,4	14,5	15,6

6.2. Тихохідний вал.

Так як частота обертання на тихохідному валу n₂ значно менше частоти обертання на швидкохідному валу n₁, вибираємо радіальні шарикопідшипники (табл. 5.9).

Виписуємо характеристики підшипника: №309, D=100 мм, B=25 мм, С=52,7 кН С₀=30 кН.

Для визначення реакцій в опорах направлення сили F_м приймаємо таким, щоб воно збігалося з направленням сили F_t (гірший випадок), і складаємо рівняння суми моментів щодо опор А і В у горизонтальній площині. Величини реакцій беремо з п. 5.2.5: R_A^Г=-815,7H; R_А^В=745,2H; R_В^Г=3400,4H; R_В^В=187,3H.

Сумарне радіальне навантаження, що діє на підшипник в опорі А:

(6.11)

Сумарне радіальне навантаження, що діє на підшипник в опорі В:

(6.12)

Приймаємо е=0,19, Х=0,56, У=2,3

Визначаємо еквівалентне динамічне навантаження в опорах А і В, Н:

(6.13)

де V – коефіцієнт обертання, V = 1; при обертанні внутрішнього кільця підшипника;

F_rА, F_rВ – радіальне навантаження в опорі, Н;

К_Б - коефіцієнт безпеки; К_Б = 1,3 для редукторів;

К_Т – температурний коефіцієнт; К_Т = 1 (при температурі до 100⁰С);

X, Y - коефіцієнти осьового й радіального навантажень вибираємо по таблиці 6.1.

По таблиці 6.2. по L_h й n знаходимо відношення .

де С – динамічна вантажопідйомність підшипника (табл. 5.9).

z=7,28

Тоді ,

де Р – значення еквівалентного динамічного навантаження в більш навантаженій опорі.

Умови добору підшипника виконуються.