Проверка долговечности подшипников

Этот расчет выполняют в следующей последовательности:

выполняют схематическое изображение вала с насаженными на него деталями;

определяют местоположение его опор и указывают расстояние между ними, а также расстояния от опор до насаженных на вал деталей;

определяют величины и направления действующих на опоры через зубчатые колеса и другие детали нагрузок и реакции опор;

определяют суммарные реакции в опорах;

определяют расчетный ресурс наиболее нагруженного подшипника и сравни­вают его с теоретическим.

Рассмотрим методику расчета долговечности подшипников входного и выходного валов редуктора. На рис. 5.1 показана схема к расчету подшипников ведущего вала.

Рис. 5.1

Как следует из рисунка 5.1, на шестерню действуют окруж­ная сила , радиальная сила , осевая сила . Направления действия этих сил на схеме принимаются произвольно. Через шкив ременной передачи на вал воздействует также усилие , направление действия которого принимают таким, как и у силы . Для определения реакций в опорах необходимо составить уравнения моментов относи­тельно каждой опоры в плоскостях XZ и YZ.

В плоскости ХZ.:

.

(5.1)

.

(5.2)

Проверка:

В плоскости УZ:

.

(5.3)

.

(5.4)

Проверка:

Схематическое изображение выходного вала редуктора показано на рисунке 5.2.

Рис. 5.2

как следует из рисунка 5.2, на зубчатое колесо действуют те же силы, что и на шестерню, но направления их действия противоположны тому, что на шестерне. Через звездочку на вал действует также сила .

Для определения реакций в опорах выходного вала редуктора, составим уравнения моментов относительно опор в плоскостях XZ и УZ.

В плоскости ХZ.:

.

(5.5)

.

(5.6)

Проверка:

В плоскости УZ:

.

(5.7)

.

(5.8)

Проверка:

Затем определяют суммарные реакции:

(5.9)

(5.10)

Далее выбирают конкретный тип и типоразмер подшипников отдельно для входного и выходного вала и по более нагруженным опорам выполняют проверку долговечности.

Эквивалентная нагрузка на подшипник:

, (5.11)

где Х, У – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки, табл. 5.1; если ;

V – коэффициент, учитывающий, какое кольцо подшипника вращается: при вращении внутреннего кольца V =1,0; при вращении наружного V =1,2;

- коэффициент, зависящий от характера нагрузки на подшипник, табл. 5.2;

- температурный коэффициент, табл. 5.3.

Расчетная долговечность подшипника в миллионах оборотов:

, (5.12)

где С – динамическая грузоподъемность принятого подшипника, принимается из таблиц; р – показатель степени: для шарикоподшипников р =3; для роликоподшипников р =10/3.

Расчетная долговечность подшипника в часах:

(5.13)

где п – частота вращения рассматриваемого вала.

Эта долговечность должна быть не меньше рассчитанной по формуле:

(5.14)

где - срок службы привода;

- коэффициент использования привода в течение года;

- коэффициент использования привода в течение суток.

Таблица 5.1 – Значения коэффициентов Х и У для подшипников

			е
Х	У	Х	У
Радиальные однорядные и двухрядные шариковые подшипники
0,014 0,028 0,056 0,084 0,11 0,17 0,28 0,42 0,56			0,56	2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00	0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44
Радиально-упорные конические и радиальные самоустанавливающиеся роликоподшипники
однорядные	двухрядные	е
Х	У	Х	У	Х	У	Х	У
		0,4	0,4ctgα		0,45ctgα	0,67	0,67ctgα	1,5tgα
Радиально-упорные шарикоподшипники
α0, град		однорядные	двухрядные	е
Х	У	Х	У	Х	У	Х	У
	0,014 0,029 0,057 0,086 0,11 0,17 0,29 0,43 0,57			0,45	1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,04 1,01 1,00		2,08 1,84 1,60 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	0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54
	0,015 0,029 0,058 0,44 0,58				1,47 1,40 1,30 1,00 1,00		1,65 1,57 1,46 1,12 1,12		2,39 2,28 2,11 1,63 1,63	0,38 0,40 0,43 0,56 0,56
				0,43   0,41 0,39 0,37	1,00   0,87 0,76 0,66		0,92 0,92   0,78 0,66	0,70   0,67 0,63 0,60	1,63   1,44 1,24 1,07	0,57   0,68 0,80 0,95

Примечания: i – число рядов тел качения, е – коэффициент осевого нагружения;

α – угол контакта

Таблица 5.2 – Значения коэффициента

Нагрузка на подшипник		Примеры использования
Спокойная, без толчков Легкие толчки, кратко-временные перегрузки до 125% от номинальной (расчетной) нагрузки   Умеренные толчки, вибра-ционная нагрузка, кратко-временная перегрузка до 150% номинальной (расчетной) нагрузки.   Нагрузки со значительными толчками и вибрацией, кратковременные перегрузки до 200% номинальной (расчетной) нагрузки	1,0 1,0-1,2     1,3-1,5   1,8-2,5	Ролики ленточных конвейеров. Прецизионные зубчатые передачи, металлорежущие станки (кроме строгальных и долбежных), электродвигатели малой и средней мощности, легкие вентиляторы. Зубчатые передачи 7 и 8 степени точности, редукторы всех конструкций   Зубчатые передачи 9 степени точности, кривошипно-шатунные механизмы, валки прокатных станков

Таблица 5.3 – Значения коэффициента

Рабочая температура подшипника, °С
	1,05	1,10	1,15	1,25	1,35	1,40	1,45