Практическая работа № 11
ТЕМА: Расчет подшипников качения. Разработка конструкции подшипникого узла.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться рассчитывать и подбирать по таблицам ГОСТ подшипники качения и разрабатывать конструкцию подшипникового узла.
Задание: Рассчитать и подобрать по ГОСТу однорядные шарикоподшипники для опор 1 и 2 ведущего вала косозубого цилиндрического редуктора (рис. 1).
Данные для расчета:
Диаметр цапфы , мм
Диаметр делительной
окружности шестерни
,
мм
Угол наклона зубьев
Окружная сила
,
кН
Расстояние
;
d,
мм
Частота вращения вала n, мин-1
Рабочая температура
подшипников
Требуемая
долговечность подшипников
,
час
Серия подшипника
Характер нагрузки
Рисунок 1 − Редуктор одноступенчатый с цилиндрическими
косозубыми колесами.
Порядок выполнение работы
Силы, действующие в зацеплении колес:
а) радиальная сила;
,
кН,
где , кН;
;
.
Полученное значение радиальной силы перевести в Н.
б) осевая сила;
,
Н,
где , Н;
.
Расчетная схема вала и определение реакций опор 1 и 2 (рис. 2):
Рисунок 2 − Расчетная схема вала
Вертикальная плоскость:
,
,
Н,
,
,
Н.
Проверка:
Горизонтальная плоскость:
;
,
,
Н.
При симметричном расположении колес:
,
Н,
Проверка:
.
Суммарные радиальные опорные реакции подшипников:
,
Н,
,
Н.
С учетом действия
осевой силы
более нагруженным является подшипник
2, по которому и ведем дальнейший расчет
по одному из двух вариантов, определив
отношение:
Вариант 1
.
По заданному диаметру цапфы d и серии подшипника по таблице 1 выбираем однорядный радиальный шарикоподшипник (рис. 3) и выписываем его характеристики:
Рисунок 3 − Шарикоподшипник радиальный однорядный
Условные обозначения:
Подшипник
Динамическая грузоподъемность С, кН
Статическая грузоподъемность Со, кН
d, мм Dш = 0,32 (D - d), мм
D, мм S = 0,15 (D - d), мм
B, мм d1 = 0,5 (D - d), мм
r, мм
Р
асчетные
коэффициенты:
а) 
– коэффициент безопасности, учитывающий
влияние характера нагрузки на долговечность
подшипника (таблица
4);
-
б) 
– коэффициент учитывающий влияние
температуры на долговечность подшипника;
=1 при температуре < 100оС.
в) – коэффициент вращения;
=1 при вращении внутреннего кольца подшипника.
г) e – коэффициент осевого нагружения (таблица 3);
Вычислить отношение
;
где , Н, (пункт 1);
,
Н, (пункт 4);
e =.
д) Коэффициент
радиальной
и осевой
нагрузки
Вычислить отношение
где , Н, (пункт 1);
,
Н, (пункт 3).
По таблице 3 находим:
= ; =
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка наиболее нагруженного подшипника (опора 2):
,
H.
Расчетная динамическая радиальная грузоподъемность подшипника:
,
Н,
Полученное значение расчетной динамической радиальной грузоподъемности подшипника в кН.
где
,
Н;
,
рад/с;
, час;
, рад/с.
,
кН.
Вывод: Принятый подшипник … удовлетворяет заданному режиму работы.
Для опоры 1 принимаем такой же подшипник … .
Разработать конструкцию подшипникового узла (рис. 5).
Вариант 2
8 По заданному диаметру цапфы d и серии подшипника по таблице 2 выбираем шарикоподшипник радиально-упорный однорядный со скосом на одном из колес (рис. 4) и выписываем его характеристики:
Рисунок 4 − Шарикоподшипник радиально-упорный однорядный
Условные обозначения:
Подшипник
Динамическая грузоподъемность С, кН
Статическая грузоподъемность Со, кН
d, мм Dш = 0,32 (D - d), мм
D, мм S = 0,15 (D - d), мм
B, мм d1 = 0,5 (D - d), мм
,
мм
…
– угол контакта
Подшипник 46000 – = 260
Подшипник 66000 – = 360
9 Расчетные коэффициенты:
а) – коэффициент безопасности, учитывающий влияние характера нагрузки на долговечность подшипника (таблица 4);
=
б) – коэффициент, учитывающий влияние температуры на долговечность подшипника;
=1 при температуре < 100оС.
в) – коэффициент вращения;
= 1 при вращении
внутреннего кольца подшипника.
г) e – коэффициент осевого нагружения (таблица 3);
Вычислить отношение
,
,
Н,
где , Н, (пункт 1);
, Н, (пункт 4);
e = .
д) коэффициент
радиальной
и осевой
нагрузки
Вычислить отношение .
где , Н, (пункт 1);
, Н, (пункт 3).
По таблице 3 находим:
= ; =
10 Осевые составляющие от радиальных реакций опор:
e
y1,
Н, (пункт
2);
e
y2,
Н, (пункт
2).
11 Расчетная осевая нагрузка на подшипники определяется согласно рекомендации (1 таблица 24.3):
В нашем случае S1 < S2 b > S2 - S1 $ S2 - S1$
поэтому:
,
Н;
,
Н.
12 Эквивалентная динамическая радиальная наука наиболее нагруженного подшипника (опора 2):
,
Н.
13 Расчетная динамическая радиальная грузоподъемность подшипника:
,
Н
Полученный результат расчетной динамической радиальной грузоподъемности подшипника перевести в кН.
где , Н;
, рад/с;
, час.
, рад/с;
, кН.
Вывод: Принятый подшипник … удовлетворяет заданному режиму работы.
Для опоры 1 принимаем такой же подшипник … .
Разработать
конструкцию подшипникового узла (рис.
5):
Рисунок 5 − Узел подшипниковый
Таблица 1 – Шарикоподшипники радиальные однорядные (выборка)
Условное обозначение подшипника |
Размеры, мм (рис.) |
Грузоподъемность, кН |
||||
d |
D |
B |
r |
Динамическая C |
Статическая Со |
|
Легкая серия |
|
|
|
|
|
|
205 |
25 |
52 |
15 |
1,5 |
11 |
7,09 |
206 |
30 |
62 |
16 |
1,5 |
15,3 |
10,2 |
207 |
35 |
72 |
17 |
2,0 |
20,1 |
13,9 |
208 |
40 |
80 |
18 |
2,0 |
25,6 |
18,1 |
209 |
45 |
85 |
19 |
2,0 |
25,7 |
18,1 |
210 |
50 |
90 |
20 |
2,0 |
27,5 |
20,2 |
211 |
55 |
100 |
21 |
2,5 |
34 |
25,6 |
212 |
60 |
110 |
22 |
2,5 |
41,1 |
31,5 |
213 |
65 |
120 |
23 |
2,5 |
44,9 |
34,7 |
214 |
70 |
125 |
24 |
2,5 |
48,8 |
38,1 |
Средняя серия |
|
|
|
|
|
|
305 |
25 |
62 |
17 |
2 |
17,6 |
11,6 |
306 |
30 |
72 |
19 |
2 |
22,0 |
15,1 |
307 |
35 |
80 |
21 |
2,5 |
26,2 |
17,9 |
308 |
40 |
90 |
23 |
2,5 |
31,9 |
22,7 |
309 |
45 |
100 |
25 |
2,5 |
37,8 |
26,7 |
310 |
50 |
110 |
27 |
3 |
48,5 |
36,3 |
311 |
55 |
120 |
29 |
3 |
56,0 |
42,6 |
312 |
60 |
130 |
31 |
3,5 |
64,1 |
49,4 |
313 |
65 |
140 |
33 |
3,5 |
72,7 |
56,7 |
314 |
70 |
150 |
35 |
3,5 |
81,7 |
64,5 |
Тяжелая серия |
|
|
|
|
|
|
405 |
25 |
80 |
21 |
2 |
29,2 |
20,8 |
406 |
30 |
90 |
23 |
2,5 |
37,2 |
27,2 |
407 |
35 |
100 |
25 |
2,5 |
43,6 |
31,9 |
408 |
40 |
110 |
27 |
3 |
50,3 |
37,0 |
409 |
45 |
120 |
29 |
3 |
60,4 |
46,4 |
410 |
50 |
130 |
31 |
3,5 |
68,5 |
53 |
411 |
55 |
140 |
33 |
3,5 |
78,7 |
63,7 |
412 |
60 |
150 |
35 |
3,5 |
85,6 |
71,4 |
413 |
65 |
160 |
37 |
3,5 |
92,6 |
79,6 |
414 |
70 |
180 |
42 |
4 |
113,0 |
107,0 |
Пример условного обозначения подшипника по ГОСТ 8338-75 с условным обозначением 310:
Подшипник 310 ГОСТ 8338-75
Таблица 2 – Шарикоподшипники радиально-упорные однорядные со скосом на одном из колец (выборка)
Условное обозначение подшипника |
Размеры, мм (рис.) |
Грузоподъемность, кН |
||||
d |
D |
B |
r |
Динамичес-кая C |
Cтатичес- кая Со |
|
Легкая серия |
|
|
|
|
|
|
46205 |
25 |
52 |
15 |
1,5 |
12,4 |
8,5 |
46206 |
30 |
62 |
16 |
1,5 |
17,2 |
12,2 |
46207 |
35 |
72 |
17 |
2,0 |
22,7 |
16,6 |
46208 |
40 |
80 |
18 |
2,0 |
28,9 |
21,7 |
46209 |
45 |
85 |
19 |
2,0 |
30,4 |
23,6 |
46210 |
50 |
90 |
20 |
2,0 |
31,8 |
25,4 |
46211 |
55 |
100 |
21 |
2,5 |
39,4 |
32,1 |
46212 |
60 |
110 |
22 |
2,5 |
45,4 |
36,8 |
46213 |
65 |
120 |
23 |
2,5 |
54,4 |
46,8 |
46214 |
70 |
125 |
24 |
2,5 |
54,4 |
46,8 |
Средняя серия |
|
|
|
|
|
|
46305 |
25 |
62 |
17 |
2 |
21,1 |
14,9 |
46306 |
30 |
72 |
19 |
2 |
25,6 |
18,7 |
46307 |
35 |
80 |
21 |
2,5 |
33,4 |
25,2 |
46308 |
40 |
90 |
23 |
2,5 |
39,2 |
30,7 |
46309 |
45 |
100 |
25 |
2,5 |
48,1 |
37,7 |
46310 |
50 |
110 |
27 |
3 |
56,3 |
44,8 |
46311 |
55 |
120 |
29 |
3 |
68,9 |
57,4 |
46312 |
60 |
130 |
31 |
3,5 |
78,8 |
66,6 |
46313 |
65 |
140 |
33 |
3,5 |
89,0 |
76,4 |
46314 |
70 |
150 |
35 |
3,5 |
100,0 |
87,0 |
Тяжелая серия |
|
|
|
|
|
|
66406 |
30 |
90 |
23 |
2,5 |
38,4 |
28,1 |
66407 |
35 |
100 |
25 |
2,5 |
45,4 |
33,7 |
66408 |
40 |
110 |
27 |
3 |
52,7 |
38,8 |
66409 |
45 |
120 |
29 |
3 |
64,0 |
48,2 |
66410 |
50 |
130 |
31 |
3,5 |
77,6 |
61,2 |
66412 |
60 |
150 |
35 |
3,5 |
98,0 |
81,0 |
66414 |
70 |
180 |
42 |
4 |
119,0 |
111,0 |
66418 |
90 |
225 |
54 |
5 |
163,0 |
172,0 |
Пример условного обозначения подшипника по ГОСТ 831-75 с условным обозначением 46310:
Подшипник 46310 ГОСТ 831-75
Таблица 3 – Коэффициент X и Y для однорядных шарикоподшипников
Тип подшипника |
|
|
e |
|
/ > e |
||
X |
Y |
X |
Y |
||||
Радиальный шариковый |
0 |
0,014 |
0,19 |
1 |
0 |
0,56 |
2,30 |
0,028 |
0,22 |
1,99 |
|||||
0,056 |
0,26 |
1,71 |
|||||
0,084 |
0,28 |
1,55 |
|||||
0,11 |
0,30 |
1,45 |
|||||
0,17 |
0,34 |
1,31 |
|||||
0,28 |
0,38 |
1,15 |
|||||
0,42 |
0,42 |
1,04 |
|||||
0,56 |
0,44 |
1,00 |
|||||
Радиально-упорный шариковый |
12 |
0,014 |
0,30 |
1 |
0 |
0,45 |
1,81 |
0,029 |
0,34 |
1,62 |
|||||
0,057 |
0,37 |
1,46 |
|||||
0,086 |
0,41 |
1,34 |
|||||
0,11 |
0,45 |
1,21 |
|||||
0,17 |
0,48 |
1,13 |
|||||
0,29 |
0,52 |
1,04 |
|||||
0,43 |
0,54 |
1,01 |
|||||
0,57 |
0,54 |
1,00 |
|||||
26 |
– |
0,68 |
1 |
0 |
0,41 |
0,87 |
|
36 |
– |
0,95 |
1 |
0 |
0,37 |
0,66 |
|
,
град.
/
e
Таблица 4 – Коэффициент безопасности
Характер нагрузки |
Спокойная |
Легкие толчки |
Умеренные толчки |
Значительные толчки |
|
1 |
1,1 … 1,2 |
1,3 … 1,8 |
1,9 … 2,5 |
Таблица 5 – Задания по вариантам
Вари- ант № |
, мм |
мм |
кН |
час |
мин-1 |
Серия подшипника |
Харктер нагрузки |
1 |
35 |
70 |
4,2 |
|
1500 |
Тяжелая |
Легкие толчки |
2 |
40 |
80 |
4,3 |
||||
3 |
60 |
100 |
4,6 |
||||
4 |
90 |
130 |
4,8 |
||||
5 |
25 |
50 |
1,8 |
|
1000 |
Средняя |
Спокойная |
6 |
35 |
75 |
1,9 |
||||
7 |
65 |
90 |
2,6 |
||||
8 |
30 |
70 |
2,0 |
||||
9 |
55 |
95 |
2,5 |
||||
10 |
40 |
70 |
2,3 |
||||
11 |
50 |
90 |
3,7 |
|
850 |
Легкая |
Умеренные толчки |
12 |
65 |
100 |
3,9 |
||||
13 |
40 |
75 |
3,3 |
||||
14 |
30 |
65 |
3,4 |
||||
15 |
45 |
70 |
3,6 |
||||
16 |
30 |
75 |
4,1 |
|
1600 |
Тяжелая |
Значительные толчки |
17 |
45 |
80 |
4,4 |
||||
18 |
50 |
90 |
4,5 |
||||
19 |
70 |
100 |
4,7 |
||||
20 |
25 |
60 |
3,0 |
|
650 |
Легкая |
Легкие толчки |
21 |
60 |
95 |
3,8 |
||||
22 |
30 |
75 |
3,1 |
||||
23 |
70 |
105 |
4,0 |
||||
24 |
35 |
70 |
3,2 |
||||
25 |
55 |
90 |
3,5 |
||||
26 |
45 |
80 |
2,1 |
|
1100 |
Средняя |
Умеренные толчки |
27 |
70 |
110 |
2,8 |
||||
28 |
60 |
90 |
2,7 |
||||
29 |
35 |
60 |
2,2 |
||||
30 |
50 |
90 |
2,4 |
,
,
,
,
