4.5 Что такое эквивалентная нагрузка подшипников? Как она рассчитывается?

Эквивалентная динамическая нагрузка – это постоянная нагрузка, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним и неподвижным внешним кольцами обеспечивает такую же долговечность, какую имеет подшипник при действительных условиях нагружения.

Для определения эквивалентной динамической нагрузки используют зависимость P=(XVF_r+YF_a)K_Б K_T,

где F_r и F_a - радиальная и осевая нагрузки, действующие на подшипник; Х и У – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки; K_Б - коэффициент безопасности; K_T - температурный коэффициент; V - коэффициент вращения.

[2, с. 183]

4.6 Как находятся коэффициенты нагрузки х, у и величина Fa при расчете радиальных шариковых подшипников?

Коэффициенты нагрузки Х и У определяются в зависимости от отношения и параметра осевого нагружения ℮.

Если ℮, то осевая нагрузка не оказывает влияния на долговечность этих подшипников и следует принять Х = 1, У = 0.

Если >℮ , то Х = 0,56, а У = (1 - Х) .

Осевая нагрузка F_a равна внешней осевой силе, действующей на вал.

[2, с. 181 – 184]

4.7 Как находятся коэффициенты х, у и величина Fa при расчете радиально-упорных подшипников?

Коэффициенты нагрузки Х и У в однорядных радиально-упорных подшипниках находят таким же способом, как и в радиальных подшипниках (см. п.4.6 настоящего раздела).

При нагружении радиально-упорного подшипника радиальной нагрузкой F_ri возникает осевая составляющая , определяемая по формулам

- для шариковых подшипников;

- для роликовых конических подшипников,

где i - номер опоры, - коэффициент минимальной осевой нагрузки. Для радиально-упорных шариковых подшипников с углом контакта  18 принимают .

При определении осевой силы необходимо учитывать соотношение осевых составляющих и внешней осевой силы, действующей на вал.

[2, с. 184 – 187]

4.8 Классификация подшипников качения.

Подшипники качения классифицирую по следующим признакам:

- по форме тел качения;

- по направлению воспринимаемой нагрузки;

- по числу рядов тел качения;

- по грузоподъемности;

- по классам точности,

- по допустимому углу перекоса колес.

[2, с.175 – 177]

4.9 Смазка подшипников качения

Смазывание подшипников применяют в целях защиты от коррозии, для снижения трения, уменьшения износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижения шума и вибраций.

Для смазывания подшипников применяют жидкие и пластичные смазки. Жидкие смазки применяют при окружных скоростях более (1,5…2) м/с за счет разбрызгивания масла колесами. Пластичные смазки применяют при малых окружных скоростях.

4.10 Что такое статическая грузоподъемность подшипника?

Базовая статическая грузоподъемность С_o - это такая постоянная нагрузка, которая соответствует максимальным расчетным контактным напряжениям между телом качения и дорожкой качения подшипника.

[2, с.180-181]

4.11 Какой подшипник имеет больший наружный диаметр: 308 или 408?

Подшипник 408 относится к тяжелой серии по грузоподъемности, следовательно, он имеет большие габаритные размеры, и соответственно, больший наружный диаметр.

4.12 Как определить наиболее нагруженный подшипник?

Наиболее нагруженный подшипник определяется по результатам расчета полных давлений в опорах

и ,

где - реакции опор в горизонтальной плоскости, - реакции опор в вертикальной плоскости.

Считаем также, что наиболее нагруженная опора воспринимает и осевую нагрузку.

4.13 Что является критерием работоспособности призматических шпоночных соединений?

Критерием работоспособности является прочность по напряжениям смятия σ_см или по напряжениям среза τ_ср.

Для стандартных шпонок достаточно проверять условие прочности только на смятие.

4.14 В каких случаях требуется выполнять расчет шпоночных соединений по напряжениям среза?

Этот расчет необходим, если конструируются нестандартные шпоночные соединения.

4.15 С какой целью при изготовлении шпоночных соединений обеспечивается зазор между шпонкой и торцевой поверхностью шпоночного паза ступицы?

У призматической шпонки боковые поверхности являются рабочими, поэтому при сборке шпоночного соединения в радиальном направлении предусматривается зазор, чтобы гарантированно обеспечить передачу крутящего момента боковыми поверхностями шпонки.

4.16 Что следует предпринять, если не выполняется условие прочности при расчете шпонок?

Если при проверке шпонки напряжение смятия окажется ниже допустимого [σ_см ], то можно установить две шпонки или выбрать шлицевое соединение.

[ 3, с. 266 ]

4.17. Что такое напряженное соединение?

Это соединение деталей, в котором напряжения появляются на этапе сборки до приложения рабочей нагрузки. Например, посадка с натягом подшипников на вал.

4.18 Что такое ненапряженное соединение?

Это соединение деталей, в котором напряжения появляются только после приложения внешних сил.

4.19 Могут ли ненапряженные шпоночные соединения обеспечивать осевую фиксацию колес?

Не могут. В этом случае осевую фиксацию колес приходиться обеспечивать конструктивными мерами, используя буртики на валу, дистанционные втулки, разрезные кольца и тому подобные элементы.

4.20 С какой целью используются шпоночные соединения? Какие напряжения возникают в шпонке при нагрузке?

Шпонки служат для передачи крутящего момента к установленным на нем деталям (шкивам, зубчатым и червячным колеса, муфтам и тому подобное) или, наоборот, от этих деталей к валам.

При передаче крутящего момента шпонка работает на смятие и на срез (рис. 4.20).

Рис. 4.20 Силы, действующие на шпонку

5. Конструкция редуктора

5.1 Когда можно выполнять корпус редуктора без грузозахватных устройств?

Корпус редуктора изготавливается без грузозахватных приспособлений ( проушины, рым-болты и крюки ), когда масса редуктора в сборе не превышает 20 кг.

5.2 С какой целью выполняется отверстие в ручке смотровой крышки?

Через отверстие в ручке смотровой крышки выходит воздух, который расширяется от выделения тепла в зацеплении. Если для воздуха не предусмотрено отверстие для выхода, то он пробивается через стыки и уплотнения, что способствует вытеканию смазки наружу.

Если редуктор работает в условия повышенной загрязненности, то необходимо проектировать пробку-отдушину с фильтром, так как при охлаждении редуктора во время остановки загрязненный воздух всасывается внутрь.

5.3 Как по чертежу редуктора можно определить его передаточное число?

Для этого нужно измерить диаметры начальных окружностей колеса и шестерни, получить частное от их деления и округлить полученный результат до стандартного значения.

5.4 Как определить передаточное число редуктора, не разбирая его?

Нужно провернуть быстроходный вал такое число раз, чтобы получить один оборот тихоходного вала. Это число оборотов быстроходного вала, округленное до стандартного значения, и есть передаточное число редуктора.

5.5 Как определить какой из выходных валов является быстроходным, а какой тихоходным?

Быстроходный вал редуктора имеет меньший диаметр по сравнению с тихоходным, так как последний передает больший крутящий момент.

5.6. С какой целью устанавливаются прокладки между нажимными крышками подшипниковых узлов и корпусом? Как эта цель достигается при использовании врезных крышек?

Прокладки между нажимными крышками подшипниковых узлов и корпусом редуктора устанавливаются для регулировки теплового зазора и уплотнения стыка крышки с корпусом.

При использовании врезных крышек эта регулировка осуществляется с помощью распорных втулок или нажимного винта со стороны глухой крышки через шайбу.

5.7. Как уплотняется фланцевый разъем корпуса и крышки редуктора?

При сборке стыковые поверхности фланцев корпуса и крышки редуктора покрываются пастой «Герметик», либо лаком.

5.8 Как при сборке редуктора учитывается некоторое удлинение вала из-за нагрева редуктора при работе?

Чтобы избежать температурных деформаций вала при нагреве, необходимо одну из опор сделать плавающей, или предусмотреть тепловой зазор между крышкой подшипникового узла и подшипником.

[ 3, с.200 – 208]

5.9 С какой целью в конструкции редуктора используются штифты?

Корпус и крышку редуктора фиксируют относительно друг друга штифтами, устанавливаемыми без зазора до расточки отверстий под подшипники.

Штифты позволяют многократно разбирать и собирать редуктор без смещения осей расточек под подшипники.

5.10 Из каких деталей состоит система смазки в редукторе?

Система смазки в общем случае состоит из отверстия для заливки (это отверстие закрывается смотровой крышкой с ручкой-отдушиной), масловыпускного отверстия с пробкой в нижней части корпуса, а также маслоизмерительного устройства для контроля уровня смазки в редукторе.

В зависимости от величины окружной скорости зубчатых колес также применяются маслоотражательные или мазеудерживающие кольца, которые тоже относятся к системе смазки.

5.11 Изобразить мазеудерживающее кольцо. Когда оно используется?

Конструкция мазеудерживающего кольца представлена на рис. 5.11.

Используется оно, когда окружная скорость зубчатых колес менее 2 м/с и подшипники смазываются пластичной смазкой.

Рис. 5.11 Мазеудерживающее кольцо

5.12 Изобразить конструкцию маслоотражательного кольца. Когда оно используется?

Конструкция маслоотражательного кольца приведена на рис. 5.12. Используется оно, когда окружная скорость зубчатых колес более 2 м/с, а диаметр выступов косозубой или шевронной шестерни меньше наружного диаметра подшипника на быстроходном валу.

Рис. 5.12 Маслоотражательное кольцо

5.13 Какие размеры проставляются на сборочном чертеже?

На сборочном чертеже проставляются габаритные, установочные, присоединительные, посадочные и справочные размеры. Кроме того, проставляются межосевые расстояния с допусками.

5.14 Когда на сборочном чертеже проставляются посадки, а когда допуски?

Посадки на сборочном чертеже проставляются, когда на чертеже изображены сопрягаемые детали, например, валы и подшипники, тихоходный вал и колесо.

Допуски проставляются на деталях, если на сборочном чертеже нет сопрягаемой детали. Например, на выходных участках валов указываются только допуски на диаметр (рис. 5.14).

Рис.5.14 Допуски и посадки на сборочном чертеже

5.15 Какие параметры редуктора регламентированы стандартом?

Стандартом регламентируются передаточные числа, межосевые расстояния между валами редуктора и коэффициент ширины колеса.

5.16 Что такое плавающий вал?

Плавающим называют вал, у которого обе опоры являются шарнирно-подвижными (плавающими). Такую конструкцию имеет один из валов шевронной зубчатой передачи, обычно быстроходный (рис.5.16). В этом случае вал имеет некоторое возвратно-поступательное осевое смещение, которое позволяет компенсировать разницу в осевых усилиях на полушевронах и не передавать эту нагрузку на подшипники.

5.17 Как определяются уровни смазки при проектировании и в процессе эксплуатации редуктора?

Глубина погружения зубчатого колеса в масляную ванну должна быть не меньше высоты зуба. Максимальная глубина погружения h_max зависит от окружной скорости в зацеплении: при V = 5…7 м/с принимаем h_max = 4,5m ;

При V < 0,5 м/с допускается погружать колесо до 1/6 его радиуса.

Контроль уровня смазки осуществляется с помощью маслоуказателя во время остановки редуктора.

Рис. 5.16 Конструкция плавающего вала.