ДМ_КП_МВ_Подшипники_2004

Міністерство агропромислової політики УКРАЇНИ Полтавська державна аграрна академія

Кафедра загальнотехнічних дисциплін

Вибір підшипників кочення

(Методичні	вказівки	по	курсовому		та
дипломному	проектуванню		для	студентів
факультету	механізації)

ПОЛТАВА

2004

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНІЗАЦІЇ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА КАФЕДРА ЗТД

Рекомендовано до видання методичною радою факультету механізації сільського господарства (протокол №__ від ___2004р).

Кафедрою		загальнотехнічних	дисциплін		(протокол		№__
від___2004р).
Рецензент	– доцент, к.т.н.,		завідувач	кафедри		енергетичних
засобів Арендаренко В.М.
Методичні	вказівки підготував		доцент,		к.т.н.	Мізін	Іван

Андрійович.

Комп’ютерна верстка: Костенко В.Ю.(студент 3 курсу факультету механізації).

В методичних вказівках наведені дані по класифікації підшипників кочення, їх умовні позначення, рекомендації по проектуванню, розрахунку та вибору різних типів підшипників; наведені приклади розрахунків типових конструкцій опор валів. В додатках подано довідкові матеріали для розрахунку підшипників.

© Мізін І.А., 2004

2

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

ВСТУП

В останні роки незалежності України, почала відроджуватись підшипникова промисловість, яка досягла значних успіхів. Більшість підшипників що випускається вітчизняними спеціалізованими заводами, по якості не поступаються продукції передових закордонних фірм.

Підшипники кочення є основним видом опор валів. Їх широке застосування в промисловості зумовлене такими перевагами в порівнянні з підшипниками сковзання:

невеликий момент тертя(особливо при малих швидкостях початкового руху);простота монтування і експлуатації; незначні витрати мастила; висока ступінь стандартизації і централізоване виготовлення (тобто низька вартість і повна взаємозамінність по приєднувальних розмірах; висока навантажувальна здатність на одиницю ширини підшипника; менші вимоги до термообробки посадочних шийок валів; надійна робота в умовах частих зупинок і пусків привода.

До недоліків підшипників кочення слід віднести:

Низьку довговічність в умовах роботи при високих швидкостях та ударних навантажень; великі радіальні розміри і маса; шум при високих швидкостях

Підшипники кочення підбирають по динамічній та статичній вантажопідйомностях. Вибір раціонального типорозміру залежить від багатьох факторів.

Виконуючи курсовий або дипломний проект, студенти інженерних спеціальностей часто зтикаються з труднощами при виборі підшипників кочення. Ці труднощі пов’ язані з недостатньою кількістю довідкової та учбової літератури з якісним викладенням матеріалу по цьому питанню, відсутністю достатньої кількості прикладів по вибору підшипників.

В пропонованих методичних вказівках наведені дані по класифікації підшипників кочення, викладена методика та приклади вибору та розрахунку підшипників по динамічній та статичній вантажності.

3

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

1.Класифікація підшипників та їх позначення

Підшипники кочення поділяють по таких ознаках:

За типом тіл кочення підшипники поділяють на кулькові, роликові та голчасті – як різновид роликових.

Залежно від напрямку зусиль, що сприймаються, підшипники поділяються на радіальні (сприймають в основному радіальне зусилля), радіально-упорні (сприймають як радіальне так і осьове зусилля) і упорні (сприймають осьове зусилля).

По кількості рядів тіл кочення в одному підшипнику: однорядні, дворядні та багаторядні.

По іншим особливостям (з канавками на кільцях, з упорними бортиками, з захисними шайбами і т.і.).

По габаритних розмірах підшипники поділяють на розмірні серії:

по радіальних габаритних розмірах – надлегкі (дві серії), особливо легкі (дві серії), легкі, середні, важкі – всього сім серій.

по ширині – вузькі, нормальні, широкі і особливо широкі. Позначення підшипників кочення в загальному випадку

складається із семи цифр, які читаються зправа-наліво

8					7			6				5			4			3			2			1
Додаткова																									Внутрішній
																									діаметр
серія																			Серія підшипника
	Конструктивні															Тип підшипника
		особливості

Кожна цифра, що стоїть в номері підшипника на певному місці, визначає деякі його параметри.

Посадочний діаметр на вал підшипника позначають двома першими цифрами праворуч.

Для отримання номінального розміру внутрішнього кільця в мм, необхідно ці дві цифри помножити на 5.

4

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

У випадку, якщо на третьому місці стоїть цифра 9, то цей підшипник не відповідає загальному правилу.

Винятками є також підшипники які мають останні цифри 00, 01, 02 та 03, у яких номінальний діаметр отвору під вал є відповідно 10, 12, 15 та 17мм.

Підшипники, у яких розміри отворів під вал не відповідають загальному правилу та при діаметрі вала більше 495 мм, позначають дробом, в якому знаменник вказує дійсний розмір внутрішнього кільця, а чисельник – всі інші параметри.

Підшипники з внутрішнім діаметром до 9 мм включно позначають так, що перша цифра праворуч вказує фактичний розмір внутрішнього кільця в міліметрах, при цьому на третьому місці ставлять цифру 0, а друга цифра праворуч позначає серію.

Серія підшипників позначається третьою і сьомою цифрою номера при рахуванні зправа-наліво (див. табл.1).

Таблиця 1. Позначення серій підшипників

Цифра	Третя цифра	Сьома цифра
на
підшипнику
0	Малогабаритна	Нормальна
1	Особливо легка	Нормальна
2	Легка	Широка
3	Середня	Особливо широка
4	Важка	Особливо широка
5	Легка широка	Особливо широка
6	Середня широка	Особливо широка
7	Невизначена,	Вузька
	нестандартна
8	Надлегка	—
9	Надлегка	—

Тип підшипника позначають четвертою цифрою номера, значення кожної цифри наведені в таблиці 2.

5

Вибір підшипників кочення Кафедра ЗТД

Таблиця 2. Позначення типу підшипника (четверта цифра праворуч).

Цифра	Тип підшипника
на
підшипнику
0	Радіальний кульковий
1	Радіальний кульковий сферичний
2	Радіальний з	короткими	циліндричними
	роликами
3	Радіальний роликовий сферичний
4	Радіальний	роликовий	з	довгими
	циліндричними або галчастими роликами
5	Радіальні з витими роликами
6	Радіально-упорний кульковий
7	Роликовий конічний
8	Упорний кульковий
9	Упорний роликовий

П’ ята та шоста цифра праворуч позначає конструктивні особливості підшипника. Наприклад, умовний кут початку тіл кочення з біговими доріжками кілець, наявність опорних шайб, фетрових ущільнювачів або захисних шайб.

Підшипник,		що		має		умовне		позначення		№36208
розшифровується так:				радіально-упорний кульковий (четверта
цифра –	6)	з умовним			кутом		контакту β =12˚		- п’ ята		цифра
праворуч	–	3,	легкої		серії		(третя	цифра праворуч			– 2),
внутрішній		діаметр			внутрішнього			кільця	(08×5=40 мм),
d=40мм.
П’ ята цифра “4”			позначає кут контакту β=26˚,						а цифра “6” -
β=36˚.
Восьма	цифра		праворуч,				яка	проставляється			через

розподільний знак, позначає класи точності підшипників. Стандартом передбачається п’ ять класів точності:

0 (нормальної точності); 6 (підвищеної); 5 (високої), 4 (прецизійний); 2 (надпрецизійний).

6

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

2. Послідовність розрахунку та вибору підшипників кочення.

Обмежене стандартом число типів і розмірів підшипників надало можливість теоретично та експериментально встановити критерії працездатності кожного типорозміру підшипників. Такими критеріями є статична Со і динамічна С вантажопідйомності, значення яких наводяться в каталогах.

Підшипники редукторних валів підбирають по динамічній

вантажопідйомності з врахуванням заданого ресурса або терміну служби в такій послідовності:

1. Намічаємо тип підшипника (радіальний, радіальноупорний, упорний) на підставі аналізу діючих навантажень орієнтовно призначаємо потрібний типорозмір підшипника в залежності від діаметра (цапфи) вала. Зауважимо, що спочатку приймаємо підшипник легкої серії, і лише потім, якщо розрахунок покаже, що цей підшипник не підходить, переходимо на другу серію.

2. Після визначення реакцій опор вала можна перевірити правильність вибору типа підшипника з врахуванням відношення осьової сили до радіального навантаження (див. табл. Д.1.)

Fa , R

де Fa – осьова сила, що діє в зачепленні і передається на вал;

R – радіальна сумарна реакція тієї із опор вала, яка по конструктивному виконанню сприймає зовнішнє осьове навантаження.

Конструктивно компонують вал з підшипниковими опорами так, щоб зовнішню осьову силу сприймав той підшипник, який сприймає меншу радіальну силу, тобто той, у якого менша радіальна реакція.

При визначенні реакцій опор, необхідно врахувати, що точка прикладення реакції підшипника знаходиться на перетині нормалі до середини лінії контакта тіла кочення з віссю вала.

7

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

Положення цієї точки може бути визначено графічно або розраховане по відстані від торця зовнішнього кільця:

для однорядних радіально-упорних кулькових підшипників

а= 0.5 B + D + d tgα

6

B

	D
a	T

для роликових конічних

a

a.

T

?

d

a

a

d

D

	a =	T	+	D + d	× e ,
	2		6
де	D і d – зовнішній і внутрішній діаметри підшипників,
В –	ширина кулькового підшипника,
Т –	відстань між торцями кілець роликопідшипників,
α –	кут контакту тіл кочення,
е–	параметр осьового навантаження.

8

9

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

Виписуємо із каталога значення динамічної та статичної вантажопідйомностей С і Со та інших необхідних параметрів вибраного підшипника.

4. Визначаємо відношення (цей пункт виконують тільки для кулькових підшипників)

Fa

Co

По цьому відношенню із таблиці П4 знаходимо значення коефіцієнта осьового навантаження е; для роликових конічних підшипників значення е приймають безпосередньо із каталога

(табл.П5).

5. Визначаємо осьові складові S реакцій опор:

у випадку встановлення кулькових радіально-упорних підшипників:

S=е·R

а у випадку роликових (конічних)

	S=0.83·е·R
6	. Визначають сумарні осьові				навантаження	FA	та	FA	в
						∑1		∑2
	залежності від монтажної схеми розміщення опор і
	співвідношення діючих сил(табл.П.2.)
7	. Визначаємо відношення
	e'=		FA∑		,
		K K × R

де Кк – кінематичний коефіцієнт (коефіцієнт обертання кільця; якщо обертається внутрішнє кільце підшипника, то Кк=1, якщо зовнішнє – Кк=1,2).

Зауважимо: якщо е’< е, то слід прийняти коефіцієнт відповідно радіального х=1, та осьового навантаження Y=0; якщо е’> е, то значення Х і Y прийняти із відповідних таблиць:

для кулькових радіальних і радіально-упорних – табл.П.4.; для роликових конічних – табл.П.5.

8	. Вибрати коефіцієнти:	безпеки Кб і температурний Кт
	(табл.П.3.).
9	. Визначити розрахункове еквівалентне навантаження
	більш навантаженого підшипника:
	Q = (K K × X × R + Y × FA		) × K Б × КТ , млн.об.
	∑

Вибір підшипників кочення				Кафедра ЗТД

10. Намічають строк служби підшипника, який може бути кратний довговічності редуктора (5000год., 10000год. і т.і.) і визначають розрахунковий ресурс

	L =	60n × Lh			,	млн.об.
	106
11.	Визначають необхідну динамічну вантажопідйомність
підшипника:
	1					1
						60n × Lh	)		,
	Снеобх = Q × Lp = Q(							p
						106

де р – показник степеня для кулькових підшипників р=3; для

роликових p = 10 = 3,33

3

12.Звертаємось до каталогу і порівнюємо Снеобх з Стабл. Необхідне виконання умови Снеобх ≤ Стабл.

В зв’ язку тим, що табличне (стандартне) значення динамічної вантажопідйомності, як правило, не співпадає з потрібним, уточнюють теоретичну довговічність:

Lh	= (	Cтабл	) p ×	10	, год.
		Q
				60n

10