Упорний роликовий

13.1. АНАЛІЗ УМОВ НАВАНТАЖЕННЯ

Рисунок 13.2 – Схема навантаження підшипників

Згідно із заданою схемою (рис. 13.2) найбільш навантаженою є опора В вала, яка сприймає радіальну силу R_rB = 1100 H та осьову силу F_a = 3550 H. Оскільки для опори В осьова сила значно більша від радіальної, доцільно вибрати для вала роликові радіально-упорні підшипники. Орієнтуючись на діаметр вала під підшипники d = 45мм, призначаємо підшипники легкої серії 7209 (табл. 13.1), для яких:

- базова статична вантажність С₀ = 32800 H;

- базова динамічна вантажність С_r = 41900 H;

- параметр осьового навантаження е = 0,414.

13.2. ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОГО ЕКВІВАЛЕНТНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА ПІДШИПНИК

Розрахункове еквівалентне навантаження на підшипник для опори В визначаємо за формулою:

,

де V – коефіцієнт обертання: V = 1, якщо обертається внутрішнє кільце,

V = 1,2, якщо обертається зовнішнє кільце;

К_б – коефіцієнт безпеки:

ü К_б = 1 – при спокійному навантаженні;

ü К_б = 1,2 – при легких поштовхах і короткочасних перевантаженнях до 125%;

ü K_б = 1,5 – при помірних поштовхах та перевантаженнях до 150%;

ü К_б = 2 – при значних поштовхах та вібраціях і перевантаженнях до 200%;

ü K_б = 3 – при ударному навантаженні та перевантаженнях до 300%.

К_Т – температурний коефіцієнт:

- К_Т = 1, якщо робоча температура опори t 100⁰C;

- К_Т = 1,05, якщо t = 125⁰C;

- К_Т = 1,1, якщо t = 150⁰C.

Для визначення осьового навантаження R_а на підшипник для опори В попередньо обчислюємо осьові складові сили F_sA i F_sB у підшипниках опор А і В при навантаженні їх силами R_rA і R_rB.

F_s = k×e×R_r;

k = 1 для кулькових підшипників,

k =0,83 для роликових.

F_sA = 0,83× e×R_rA = 0,83×0,414×550= 188,99 (Н);

F_sB = 0,83× e×R_rB = 0,83×0,414×1100= 377,98 (Н).

Рівняння рівноваги вала (див. рис. 13.2): F_a + R_aА - R_aВ =0.

Якщо R_aА = F_sA, то R_aB = F_a + R_aA = 3550+188,99=3738,99 (H).

Перевірка: R_aB = 3738,99 > F_sB = 377,98; у разі невиконання: R_aB = F_sB;
R_aA = R_aB – F_a, отже, R_aB визначено правильно.

Таблиця 13.1 – Підшипники радіально-упорні конічні

роликові однорядні (ТУ37.006.162 – 89)

Позначення підшипників	d	D	T	B	Динамічна вантажність Cr, кH	e	Статична вантажність, С0, кH
Легка серія
			12,0		8,61	0,451	6,02
			13.5		13,5	0,314	9,12

Закінчення таблиці 13.1

	Позначення підшипників	d	D	T	B	Динамічна вантажність Cr, кH	e	Статична вантажність, С0, кH
				15,5		18,7	0,360	13,0
				16,5		23,4	0,360	17,6
				17,5		29,2	0,365	21,9
				18,5		34,5	0,369	25,8
				20,0		41,6	0,383	32,1
				20,5		41,9	0,414	32,8
				22,0		51,9	0,374	39,8
				23,0		56,8	0,411	45,2
				24,0		70,8	0,351	82,4
				26,0		94,0	0,369	80,5
	Середня серія
			16,5		24,5	0,296	1.114
			18,5		29,0	0,360	0,916
			21,0		39,2	0,337	0,979
			23,0		47,2	0,319	1,035
			25,5		59,8	0,278	1,187
			27,5		74,6	0,287	1,150
			29,5		94,7	0,310	1,065
			32,0			0,332	0,992
			34,0			0,305	1,081
			36,5			0,305	1,081
			38,5			0,310	1,065

Знаходимо коефіцієнти X i Y:

При відношенні ; за табл. 12.2 маємо
X = 0,4; Y = 0,4·сtg 15°=1,49.

R = (X × V × R_r + Y × R_a) × K_б × К_Т = (0,4 × 1 × 1100 + 1,49 × 3738,99) × 1,2 × 1 = 7213,31 (Н).

З урахуванням режиму навантаження (режим В), для якого коефіцієнт інтенсивності К_Е = 0,8, розрахункове еквівалентне навантаження:

R_E = K_E × R = 0,8 × 7213,31 = 5770,65 (Н).

Розрахункову довговічність підшипника (у млн. обертів):

Для 90% надійності підшипників коефіцієнт а₁ = 1, а для звичайних умов експлуатації серійних радіально-упорних підшипників, коефіцієнт а₂₃ = 0,7;
р = – для роликових підшипників.

(млн. об.).

Розрахункова довговічність підшипника (в годинах):

(год.).

Висновок: для опор вала черв’яка можна брати підшипники №7209, які при заданому навантаженні та в заданих умовах експлуатації мають довговічність більшу, ніж вимагається за завданням.

ВИХІДНІ ДАНІ ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ РАДІАЛЬНО-УПОРНИХ

ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

Вихідні дані	Передостання цифра номера залікової книжки
Радіальні навантаження на опори вала, Н: RrA RrB
Осьове навантаження вала, Fa, Н
Вихідні дані	Остання цифра номера залікової книжки
Діаметр цапф вала, d, мм
Частота обертання вала n, об/хв.

Типовий режим навантаження – важкий (В), короткочасні перевантаження до 120%; робоча температура підшипників – до 80⁰С.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Розрахункове еквівалентне навантаження.

2. Запишіть формулу для визначення розрахункової довговічності підшипника в млн. обертів.

3. Різновиди підшипників.

4. Сутність підбору радіально-упорного підшипника.

5. Зобразити схеми навантаження підшипників.

14. РОЗРАХУНОК ШПОНКОВИХ З’ЄДНАНЬ

[1, с.138], [2, с.190], [3, с.52]

Вихідні дані (довільні):

- номінальний обертовий

момент Т = 52 Н·м;

- діаметр вала, на якому встановлена шпонка d = 24 мм;

- тип навантаження – постійне.

Рисунок 14.1 – Шпонкове з’єднання

14.1 ВИБІР РОЗМІРІВ ШПОНКОВОГО З’ЄДНАННЯ

За діаметром вала d, мм згідно зі стандартом вибираємо розміри шпонкового з’єднання (табл. 14.1, 14.2).

Таблиця 14.1 – Шпонки призматичні (ГОСТ 23360-78)

Діаметр вала d, мм	Переріз шпонки	Глибина пазів	Гранична довжина
b, мм	h, мм	t1, мм	t2, мм	min	max
від 12 до 17			3,0	2,3
< 17 < 22			3,5	2,8
< 22 < 30			4,0	3,3
< 30 < 38			5,0	3,3
< 38 < 44			5,0	3,3
< 44 < 50			5,5	3,8
< 50 < 58			6,0	4,3
< 58 < 65			7,0	4,4
< 65 < 75			7,5	4,9
< 75 < 85			9,0	5,4
< 85 < 95			9,0	5,4

Довжина призначається з ряду: 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200 мм.

Таблиця 14.2 – Шпонки сегментні (ГОСТ 24071-97)

Діаметр вала d, мм	Розміри шпонки b×h×R×l, мм	Глибина пазів
t1, мм	t2, мм
від 8 до 10	3×5×6,5×12,5	3,8	1,4
< 10 < 12	3×6,5×8×15,7	5,3	1,4
< 12 < 14	4×6,5×8×15,7	5,0	1,8
< 14 < 16	4×7,5×9,5×18,6	6,0	1,8
< 16 < 18	5×6,5×8×15,7	4,5	2,3
< 18 < 20	5×7,5×9,5×18,6	5,5	2,3
< 20 < 22	5×9×11×21,6	7,0	2,3
< 22 < 25	6×9×11×21,6	6,5	2,8
< 25 < 28	6×10×12,5×24,5	7,5	2,8

Згідно зі стандартом для d = 24 мм маємо: ширина призматичної шпонки
b = 8 мм; висота h = 7 мм; довжина l = 70 мм; глибина пазів відповідно
t₁ = 4,0 мм; t₂ = 3,3 мм.

14.2. ПЕРЕВІРКА МІЦНОСТІ ШПОНКОВОГО З’ЄДНАННЯ