Детали машин и основы конструирования (110

Окончание таблицы 16

1	2	1	2	1	2	1	2
3	1,39	160	4,58	850	7,56	4500	12,5
4	1,52	180	4,75	900	7,70	5000	12,9
5	1,62	200	4,90	950	7,82	5500	13,2
6	1,71	220	5,04	1000	7,94	6000	13,6
8	1,87	240	5,18	1100	8,17	6500	13,9
10	2,0	260	5,30	1200	8,39	7000	14,2
12	2,11	280	5,42	1300	8,59	7500	14,5
14	2,21	300	5,54	1400	8,79	8000	14,8
16	2,30	320	5,64	1500	8,97	8500	15,1
18	2,38	340	5,75	1600	9,15	9000	15,4
20	2,46	360	5,85	1700	9,31	9500	15,6
25	2,63	380	5,94	1800	9,48	10000	15,8
30	2,77	400	6,03	1900	9,68	12000	16,7
35	2,91	420	6,12	2000	9,78	14000	17,5
40	3,02	440	6,21	2200	10,1	16000	18,2
45	3,13	460	6,29	2400	10,3	18000	18,9
50	3,23	480	6,37	2600	10,6	20000	19,5
60	3,42	500	6,45	2800	10,8	25000	20,9
70	3,58	550	6,64	3000	11,0	30000	22,0

2.6 Расчет эквивалентной нагрузки при переменных режимах

Если нагрузки и частота вращения кольца изменяются во времени, то эквивалентная нагрузка определяется в зависимости от закона их изменения:

а) при линейном законе изменения нагрузок

F

Fm ax Fm in

,

(10)

э	2

где Fm ax , Fmin – эквивалентные нагрузки при соответствующих

режимах работы; б) при сложном изменении нагрузок и частот вращения, ха-

рактеризующихся отношениями

Tкрi		n			L			L
	,		i	,	hi	,		i	,	(11)
Tном		nном			Lh			L

где Ткрi , n, Lhi (или Li), Тном , nном , Lh (или L) – крутящие моменты, частоты вращения и срок службы на соответствующих

режимах работы механизма и при номинальном режиме:

21

F p		F p L	F p L	... F p L
		1 1	2 2	n n	,		(12)
э			L

где F1, F2, ..., Fn – эквивалентные нагрузки при каждом режиме; L1, L2, …, Ln – соответствующие режимам сроки службы.

2.7 Определение долговечности подшипника

При проверочном расчете подшипника, подобранного согласно каталогу, долговечность определяется по соотношению

1

C Fэ Lp и таблицам 15 и 16.

При постоянной частоте вращения гораздо удобнее долговечность выражать в часах (Lh) и определять по формуле (2) или по

соотношению C .

Fэ

2.8 Определение динамической грузоподъемности

При выборе подшипников для проектируемой машины необходимо, пользуясь основной зависимостью (1), определить динамическую грузоподъемность С. По найденному значению С, намеченному типу подшипника и известному посадочному диаметру d выбрать по каталогу нужный типоразмер подшипника.

3. РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ПОРЯДОК РАСЧЕТА ПРИ ВЫБОРЕ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ПО ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

3.1Для радиальных подшипников качения [2]

3.1.1Выписать полученное расчетом вала значение посадоч-

ного диаметра d под подшипник качения.

3.1.2Выписать или определить частоту вращения вращающегося кольца подшипника п.

3.1.3Задать долговечность подшипника в часах.

3.1.4Наметить тип подшипника в зависимости от условий эксплуатации. Желательно радиальные подшипники с короткими роликами принимать для опор с отсутствием осевых нагрузок. Если же подшипники роликовые радиальные с короткими роликами подбираются для опор с наличием осевых нагрузок, то

22

следует замечания по методике их расчета смотреть в конце этих указаний.

	3.1.5 По отношению	Fa	e или	Fa	e принять
		V Ri		V Ri

значения X и У по таблице 9 или в каталоге по таблице для соответствующего типа подшипника.

3.1.6По характеру нагрузки или по условиям работы под-

шипника в механизме выбрать коэффициент безопасности Кб по таблице 10.

3.1.7По температурному режиму работы подшипника выбрать температурный коэффициент Kt.

3.1.8Вычислить эквивалентную нагрузку Fэ.

В том случае, если величина действующих нагрузок и частота вращения меняются в процессе работы (например, в коробках передач, канатных барабанов и т п.), подшипники выбираются по эквивалентной нагрузке Fэ (табл. 17) и частоте вращения.

3.1.9 По долговечности Lh в часах и частоте п в об/мин определить номинальную долговечность L в миллионах оборотов по формуле

	L	60 n Lh	.	(13)
		106

3.1.10Рассчитать динамическую грузоподъемность по зависимости (1) или воспользовавшись таблицей 14 для шариковых и таблицей 15 для роликовых подшипников.

3.1.11Согласно найденному значению С и известному посадочному диаметру d выбрать необходимый типоразмер по каталогу, выписать данные о подшипнике: d, D, В, статическую грузоподъемность С0 в кН, динамическую грузоподъемность С в кН.

	3.1.12	По отношению	Fa	уточнить	значения е,			X, У по
			C0
	каталогу	подшипника. Если		отношение		Fa	более	самого
						C0

большого из табличных значений, то следует принять другой тип подшипника.

Таблица 17

Определение приведенной нагрузки Fэ

23

Fэ

Тип

подшипника

Fa

e

Fa

e

V F

У F

ri

ri

Радиальный

ша-

Fэ

Fri V Kб

KFэt

(X Fri

V У F

) Kб

Kt

риковый

a

Радиальный сфе-

рический двух-

Fэ (X Fri

V У F

) Kб Kt

рядный

a

Радиальный

с

короткими

ци-

Fэ Fri V Kб Kt

линдрическими

роликами

Шариковый

ра-

F

F V K

K

Fэ

(X Fri V У F

a ) K Kt

диально-упор -

t

э

ri

ный

Конический

ро-

ликоподшипник

Fэ

Fri V K K

t

Fэ (X Fri V У F a ) K Kt

3.1.13Рассчитать вновь эквивалентные нагрузки Fэ с учетом осевых составляющих от радиальных нагрузок S.

3.1.14Пересчитывается динамическая грузоподъемность Срасч, величина которой при правильно подобранном подшипнике должна отвечать соотношению

Cрасч ≤ С.

(14)

3.1.15 По табличному значению динамической грузоподъемности С рассчитывается соответствующая долговечность подшипника L, по (1) или определяется по таблицам 14, 15 по

соотношению C для подобранного по каталогу подшипника.

Fэ

3.1.16 Определяется действительная долговечность подшипника Lh по формуле (2).

Считается рациональным подшипник в том случае, если расчетное значение Lh незначительно больше заданного.

Если расчетная долговечность Lh окажется менее заданной, необходимо указать, через сколько часов следует произвести замену подшипников.

24

Если расчетная долговечность Lh окажется значительно больше заданной, то следует рассмотреть возможность подбора другого, более рационального типоразмера подшипника.

3.2 Для радиально-упорных подшипников

3.2.1 Выписать полученное расчетом вала значение посадочного диаметра d под подшипник качения.

3.2.2 Выписать или определить частоту вращения вращающегося кольца подшипника п.

3.2.3 Задать долговечность подшипника в часах.

3.2.4 Наметить тип подшипника в зависимости от условий эксплуатации и конструкции подшипникового узла.

3.2.5 По отношению	Fa	e или	Fa	e выбирают
	V F		V F
	i		i

значения X, У.

3.2.6 По характеру нагрузки или по условиям работы подшипника в механизме выбрать коэффициент безопасности Кб по таблице 10.

3.2.7 По температурному режиму работы подшипника выбрать температурный коэффициент Kt.

3.2.8Определить расчетную осевую нагрузку Fа.

3.2.9Вычислить эквивалентную нагрузку Fэ (табл. 17).

3.2.10Рассчитать динамическую грузоподъемность по зависимости (1) или воспользовавшись таблицей 14 для шариковых и таблицей 15 для роликовых подшипников.

3.2.11Согласно найденному значению С и известному поса-

дочному диаметру d выбрать необходимый типоразмер по каталогу, выписать данные о подшипнике: d, D, В, статическую грузоподъемность С0 в кН, динамическую грузоподъемность С в кН.

3.2.12Согласно определенному значению динамической грузоподъемности С и посадочному диаметру вала d подобрать по каталогу нужный типоразмер подшипника и выписать d, D, В, или

Т, статическую грузоподъемность С0 и динамическую грузоподъемность С, величину е.

3.2.13По размерам подшипника определить точки приложения радиальной реакции подшипника – точку А.

3.2.14Пересчитать радиальные реакции и осевые нагрузки с учетом размера а.

3.2.15Пересчитать эквивалентные нагрузки Fэ.

25

3.2.16Пересчитать динамическую грузоподъемность Ср, сравнить ее значение с табличным С.

3.2.17По табличному значению динамической грузоподъемности С рассчитывается соответствующая долговечность подшип-

ника L, по (1) или определяется по таблицам 14, 15 по

соотношению	C	для подобранного по каталогу подшипника.
	Fэ

3.2.18 Определяется действительная долговечность подшипника Lh по формуле (2).

4 ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ ПО СТАТИЧЕСКОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

4.1 Статическая грузоподъемность

Подшипники качения, подверженные периодической нагрузке без вращения колец подшипника или при чрезвычайно малой частоте вращения (n ≤ 1 об/мин), должны быть рассчитаны по условию, ограничивающему остаточную деформацию контактирующих деталей (колец и тел качения) величиной, которая не оказывает влияния на работу подшипника в механизме.

К таким подшипникам относятся подшипники грузовых крюков, механизма поворота лопастей винта вертолетов, нажимных устройств прокатных станов и т. п.

Условия работы названных подшипников не приводит к усталостному разрушению рабочих контактирующих поверхностей деталей подшипника, поэтому ГОСТ 18854–72 предусматривает расчет на статическую грузоподъемность с подшипников с не вращающимися или с медленно вращающимися кольцами (частота вращения n ≤ 1 об/мин).

Статической грузоподъемностью называется такая статическая нагрузка (радиальная для радиальных и радиально-упорных подшипников и осевая – для упорных и упорно-радиальных подшипников), при действии которой на подшипник возникает общая остаточная деформация тела качения и кольца в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

26

Статическая грузоподъемность может быть определена для каждого типа подшипника в зависимости от конструктивных особенностей [3].

Значения статической грузоподъемности для всех типоразмеров приведены в таблицах каталогов подшипников.

4.2 Данные, необходимые для выбора подшипников

Для выбора подшипника качения по статической грузоподъемности необходимо знать:

а) величину и направление нагрузок, действующих на подшипник (принять по силовому расчету механизма), в кН;

б) значение посадочного диаметра d, в мм, полученное расчетом на прочность механизма;

в) особенности конструкции подшипника: самоустановка, крепление стопорными кольцами, наличие уплотняющих шайб, закрепительных втулок и т. п.

4.3 Эквивалентная статическая нагрузка

Эквивалентной статической нагрузкой называется такая радиальная для радиальных и радиально-упорных подшипников или осевая нагрузка для упорных и упорно-радиальных подшипников нагрузка, под действием которой возникают такие же остаточные деформации колец и тел качения, как и при действительных условиях нагружения [1].

Для радиальных и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников в качестве эквивалентной нагрузки принимается большая из двух рассчитываемых по формулам

F0=X0Fri+У0F∑0 ,								(15)
Fо=Fr i ,								(16)
где Хо – коэффициент радиальной статической нагрузки;
Уо – коэффициент осевой статической нагрузки.
Коэффициенты Хо и У0	могут быть приняты по каталогу по
таблице 18 для соответствующего типа подшипника.
						Таблица 18
Значения коэффициентов радиальной и осевой нагрузки
		Однорядные				Двухрядные
Тип подшипника		подшипники				подшипники
		Хо		Уо		Хо		Уо
Шарикоподшипники радиальные		0,6		0,5		0,6		0,5

27

Шарикоподшипники	радиально-
упорные:
а =18°			0,43		0,86
а =19°			0,43		0,86
а =20°			0,42		0,84
а =25°		0,5	0,38	1	0,76
а =26°			0,37		0,74
а =30°			0,33		0,66
а =35°			0,29		0,58
а =36°			0,28		0,56
а =40°			0,26		0,52
Шарикоподшипники	самоустанав-	0,5	0,22ctga	1	0,44ctga
ливающиеся
Роликоподшипники	самоустанав-
ливающиеся и конические		0,5	0,22ctga	1	0,44ctga

Для упорно-радиальных и шарико- и роликоподшипников эквивалентная статическая нагрузка определяется по зависимости

F0 2,3 FR i tga F a .		(17)
Для упорных
Fо=Fa .		(18)
При определении эквивалентной статической нагрузки для
одинарных упорных подшипников, если	Fri	0,4 сtg ,
можно использовать зависимость (18).

5 ВЫБОР СМАЗКИ ПОДШИПНИКОВ

Смазывание подшипников качения предохраняет их от коррозии, уменьшает шум при работе на трение скольжения между кольцами и телами качения, между сепаратором и телами качения, улучшает отвод тепла.

Выбор масла для смазки производится по необходимой для передачи вязкости (табл. 19, 20), которая зависит от типа передачи, материала колес и окружной скорости. Периодичность замены масла – 3-6 месяцев, пополнение – 1-2 раза в месяц.

Для многоступенчатых редукторов, коробок скоростей и других механизмов вязкость масел подбирают для зубчатой пары, работающей с наибольшей нагрузкой и наименьшей окружной скоростью [1, 2].

28

Таблица 19 Вязкости масел для цилиндрических и конических зубчатых

передач закрытого типа (редукторов)

М атериал	Окружная скорость по делительной окружности, м/с
зубчатого колеса
(большего из пары)	до 0,5	0,5-1	1-2,5	2,5-5		5-10		10-25
и его временное
сопротивление	Рекомендуемая вязкость, сСт, при температуре, °С
разрыву, М Па	100	100	100	100	50		100	50	100
Текстолит, чугун,	20	14	10	8	45			35	-
бронза
Сталь, 470-790	30	20	14	10	-		8	45	-
Сталь, 790-1260	30	30	20	14	-		10	-	8
Сталь, 1260-1575	40	30	30	20	-		14	-	10

Таблица 20 Выбор вязкости масел для червячных передач

при разной удельной нагрузке на зуб

Скорость скольжения	Удельная нагрузка	Вязкость масла
в зацеплении, м/с	на зуб, М Па	при 100°С, сСт
0-1,0	свыше 30	40
1,0-2,5	20-30	30
2,5-5,0	10-20	20
5,0-10,0	10	14
10,0-15,0	10	10
15,0-25,0	10	8
свыше 25,0	10	45 (при 50°С)

29

Таблица 21 Стандартные масла, применяемые для смазки зубчатых

и червячных передач

	Наименование			Вязкость
				мм2/с (сСт)
	и марка масла		ГОСТ или ТУ	при 1000С	Примечание
	М асло	индус-	ТУ 38101413-73	35-40	Используется		для		высоко-
	триальное	об-			скоростных				коробок
				(при 500С)
	щего назначения				передач,		мало-			и
	с присадками				средненагруженных
	ИГП-38				редукторов и			червячных
					передач,	подшипниковых
	М асло моторное		ГОСТ 10541-78	8±0,5	узлов
	М -8Б1
			ГОСТ 85-81-78
	М -10Г2
	М асло	тран-	ГОСТ 23652-79	10±0,5	Применяют в		качестве все
	смиссионное				всесезонного			тракторного
	автотракторное				трансмиссионного				масла	в
	ТЭ-15				районах	с		жарким		и
					умеренным климатом
	М асло		ТУ 38101230-72		Используют				для
	трансмиссионное			20-28	смазывания			червячных
	для редукторов				передач	с		бронзовыми
	троллейбусов				червячными колесами
	М асло		ГОСТ 6411-76	20-28	Применяют		для		цилин-
	цилиндровое				дрических	зубчатых				пе-
	лёгкое 24				редач при высоких кон-
					тактных нагрузках и малых
					окружных скоростях, тяже-
					лонагруженных			червячных
					передач	при		скоростях
					скольжения до 3 м/с
	М асло	транс-			Применяют для смазывания
	миссионное для				промышленного оборудова-
	промышленного				ния (редукторов, открытых
	оборудования		ТУ 38101529	27-34	зубчатых передач, плане-
	(нигрол)				тарных зубчатых				передач,
					экскаваторов),				зубчатых
					передач тракторов и с.-х.
					машин

30