- •Расчет привода
- •© Авторы кафедры физики, 2014
- •Содержание
- •Введение
- •Содержание дисциплины.
- •Тема 6. Валы и оси. Подшипники. Муфты. Уплотнения.
- •Тема 7. Соединения деталей машин.
- •Состав и последовательность работы над курсовым проектом.
- •Содержание курсового проекта.
- •Методические указания по оформлению курсового проекта
- •1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя.
- •2. Выбор материала для изготовления зубчатых колес. Определение допускаемых напряжений
- •3. Расчет зубчатой передачи
- •4. Проектный расчет валов редуктора.
- •5. Проверочный расчет подшипников
- •6. Расчет шпоночного соединения
- •7. Конструирование зубчатых колес
- •8. Выбор масла и системы смазки
- •Задание на курсовой проект
- •Список литературы
- •Элементы кинематических схем
- •Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
- •Задание на курсовой проект Слушателю________________________________________________________
- •Руководитель_____________________________________________________
- •Тема: Проектирование и расчет привода пожарной и аварийно-спасательной техники
- •Воронеж 2014
- •Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
- •Задание на курсовой проект
- •1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя.
- •2. Выбор материала для изготовления зубчатых колес.
- •3. Расчет зубчатой передачи
- •4. Проектный расчет валов редуктора.
- •5. Проверочный расчет подшипников
- •Расчет шпоночного соединения.
- •7. Конструирование зубчатых колес
- •8. Выбор масла и системы смазки
5. Проверочный расчет подшипников
В зависимости от вида нагрузок, действующих на вал от установленных на нем деталей, схемы установки подшипников и их типы могут быть различными (рис. 5.1).
а
б
Рис. 5.1. – Опоры валов при установке подшипников по схемам «враспор» и «врастяжку»: а– схема валов;б– реализация схем
Из-за увеличения длины вала при нагревании подшипниковых узлов осевые зазоры в подшипниках схемы "враспор" (рис. 5.1, а) уменьшаются. Для предотвращения заклинивания вала в опорах предусматривают при сборке осевой зазор, значение которого должно быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации вала и подшипников.
Схема "враспор" конструктивно проста. Ее применяют:
- при использовании радиальных шарикоподшипников, для которых осевой зазор при сборке составляет 0,2...0,5 мм, и при использовании относительно коротких валов, когда L/d=8...10;
- при использовании радиально-упорных подшипников. Эти подшипники более чувствительны к изменению осевых зазоров. Поэтому L/d=6…8. Меньшие значения относят к роликовым, большие – к шариковым радиально-упорным подшипникам.
При установке вала по схеме "врастяжку" (рис. 5.1, б) вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала меньше, так как при нагревании вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. Расстояние между подшипниками L несколько больше, чем для схемы "враспор" и составляет для подшипников:
- шариковых радиальных L/d=10...12;
- шариковых радиально-упорных L/d<10;
- конических роликовых L/d<8.
Для выбранного подшипника с внутренним диаметром d используют следующий алгоритм расчета.
1. Определим осевые составляющие от радиальных нагрузок для опор Б и В, Н:
- шариковые радиально-упорные
, (5.1)
- роликовые конические
, (5.2)
Направления осевых составляющих представлены на рис. 5.2.
Рис. 5.2. – Направления осевых составляющих и от реакций в опорахБиВдля схем установки подшипников:а– «враспор»,б– «врастяжку»
2. Определим величину и направление результирующей осевой силы, Н:
, (5.3)
2.1. Если направлена от опоры Б к опоре В, то она воспринимается (табл. 5.1.):
Таблица 5.1
Определение осевых нагрузок в радиально-упорных подшипниках
Величины сил |
Осевая нагрузка для | ||
подшипника Б |
подшипника В | ||
|
>, ≥0 |
= |
|
<, ≥(-) | |||
<, ≤(-) |
|
= | |
<, ≥0 |
|
= | |
>, ≥(-) | |||
>, ≤(-) |
= |
|
-для схемы «враспор» (рис. 5.2, а) – подшипником В, осевая нагрузка которого:
. (5.4)
В этом случае осевая нагрузка для подшипника Б, Н:
. (5.5)
-для схемы «врастяжку» (рис. 5.2, б) – подшипником Б, осевая нагрузка которого:
. (5.6)
В этом случае осевая нагрузка для подшипника В, Н:
. (5.7)
2.2. Если направлена от опоры В к опоре Б, то она воспринимается:
-для схемы «враспор» (рис. 5.2, а) – подшипником Б, осевая нагрузка которого:
. (5.8)
В этом случае осевая нагрузка для подшипника В, Н:
. (5.9)
-для схемы «врастяжку» (рис. 5.2, б) – подшипником В, осевая нагрузка которого:
. (5.10)
В этом случае осевая нагрузка для подшипника Б, Н:
. (5.11)
3. Для каждой опоры определяем соотношение и .
Если , то X=1,00; Y=0.
Если , то X=…; Y=...
В этом случае Х, Y определяют по табл. 4.8 и 5.2 в зависимости от типа подшипника.
4. Определим величину эквивалентной динамической радиальной нагрузки, Н
, (5.12)
. (5.13)
При требовании одинаковых подшипников для обеих опор дальнейший расчет проводят для большей из величин или (в дальнейшем ).
Таблица 5.2
Значения коэффициентов Х и Y для радиальных и радиально-упорных
подшипников ГОСТ 18854-94
Вид подшипника |
е |
Подшипник однорядный |
Подшипник двухрядный | ||||||||
|
| ||||||||||
Х |
Y |
Х |
Y |
Х |
Y |
Х |
Y | ||||
Шариковый радиальный |
0,172 0,345 0,689 1,03 1,38 2,07 3,45 5,17 6,89 |
0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44 |
1 |
0 |
0,56 |
2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 |
1 |
0 |
0,56 |
2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 | |
Шариковый радиально-упорный |
α=12º |
0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,290 0,430 0,570 |
0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54 |
1 |
0 |
0,45 |
1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,04 1,01 1,00 |
1 |
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 |
α=15º |
0,015 0,029 0,058 0,087 0,120 0,170 0,290 0,440 0,580 |
0,38 0,40 0,43 0,46 0,47 0,50 0,55 0,56 0,56 |
1 |
0 |
0,44 |
1,47 1,40 1,30 1,23 1,19 1,12 1,02 1,00 1,00 |
1 |
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 | |
α=26º α=36º α=40º |
|
0,68 0,95 1,14 |
1 |
0 |
0,41 0,37 0,35 |
0,87 0,66 0,57 |
1 |
0,92 0,66 0,55 |
0,67 0,60 0,57 |
1,41 1,07 0,93 | |
Шариковый сфер. двухрядн. Роликовый конич. однорядн Роликовый сфер. двухрядн. |
1,5ctgα 1,5ctgα 1,5ctgα |
1 1 1 |
0 0 0,45ctgα |
0,40 0,40 0,67 |
0,40 ctgα 0,40 ctgα 0,67 ctgα |
1 1
|
0,42 ctgα 0,45 ctgα
|
0,65 0,67
|
0,65 ctgα 0,67 ctgα
|
5. Определим эквивалентную нагрузку.
5.1. Для однорядных и двухрядных сферических радиально-упорных шарикоподшипников, однорядных радиально-упорных шарико- и роликоподшипников
при , (5.14)
при , (5.15)
где V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца V=1, при вращении наружного – V=1,2; Кб – коэффициент безопасности (табл. 5.3); Кт – температурный коэффициент (табл. 5.4).
Таблица 5.3.
Значение коэффициента безопасности
Нагрузка на подшипник |
Кб |
Пример использования |
Спокойная без толчков |
1,0 |
Ленточные транспортеры, работающие под крышей при непылящем грузе, блоки грузоподъемных машин |
Легкие толчки, кратковременные перегрузки до 125 % номинальной (расчетной) нагрузки |
1,0…1,2 |
Прецизионные зубчатые передачи, металлорежущие станки, элеваторы, внутрицеховые конвейеры, редукторы со шлифованными зубьями, краны электрические, работающие в легком режиме, вентиляторы |
Умеренные толчки, вибрационная нагрузка, кратковременная перегрузка до 150 % номинальной (расчетной) нагрузки |
1,3…1,5 |
Буксы рельсового подвижного состава, редукторы всех конструкций, зубчатые передачи 7-й 8-й степени точности, краны электрические, работающие в среднем режиме |
Умеренные толчки, вибрационная нагрузка, кратковременная перегрузка до 150 % номинальной (расчетной) нагрузки в условиях повышенной надежности |
1,5…1,8 |
шлифовальные, строгальные и долбежные станки, центрифуги и сепараторы, зубчатые приводы 8-й степени точности, винтовые конвейеры, краны электрические, энергетическое оборудование |
Нагрузка со значительными толчками и вибрацией, кратковременная перегрузка до 200 % номинальной (расчетной) нагрузки |
1,8…2,5 |
Зубчатые передачи 9-й степени точности, дробилки и копры, кривошипно-шатунные механизмы, валки прокатных станков, мощные вентиляторы, эксгаустеры |
Нагрузка с сильными ударами, кратковременная перегрузка до 300 % номинальной (расчетной) нагрузки |
2,5…3,0 |
Тяжелые ковочные машины, лесопильные рамы, галтовочные барабаны, рабочие рольтанги у крупносортных стангов, блюмингов и слябингов |
Таблица 5.4.
Значение температурного коэффициента
Рабочая температура подшипника, ºС |
100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
225 |
250 |
350 |
Температурный коэффициент Кт |
1,0 |
1,05 |
1,10 |
1,15 |
1,25 |
1,35 |
1,40 |
1,45 |
5.2. Для однорядных и двухрядных подшипников с короткими цилиндрическими роликами (без бортов на наружном или внутреннем кольцах) по формуле 5.14.
5.3. Для упорных подшипников (шариковых и роликовых):
, (5.15)
6. Определим номинальную долговечность работы подшипника, ч:
, (5.16)
где Сr – динамическая грузоподъемность по каталогу.