5 Проверочный расчет подшипников выходного вала

В предыдущем разделе был произведен предварительный выбор подшипников:

для входного вала – роликовый, конический, однорядный легкой серии 7207;

для выходного вала – роликовый, конический, однорядный легкой серии 7215.

Также предварительно была установлена схема установки подшипников на валах – в распор, на валах внутреннее кольцо подшипников поставлено на вал с натягом и вращается вместе с валом, а наружное кольцо – в корпусе, неподвижное.

Цель этого раздела заключается в том, чтобы зная силы, нагружающие подшипник, после расчета на статическую или динамическую грузоподъемность сделать вывод о способности выбранного подшипника обеспечить работоспособность редуктора при заданной нагрузке.

По статической грузоподъемности подшипники выбирают при частоте вращения вала n < 10 об/мин. По динамической грузоподъемности подшипники выбирают при частоте вращения вала (кольца) n ≥ 10 об/мин.

При одинаковой схеме установки подшипников на валах методика расчета одинакова, поэтому в качестве примера рассмотрен расчет подшипников для выходного вала.

5.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема представляет собой узел конструкции, в котором установлен рассматриваемый подшипник – она может быть представлена как конструктивная схема (рис.11).

Исходные данные:

R_A = = 3348,4 Н; (см. п.4.2);

R_В = = 4628 Н; (см. п.4.2);

внешняя осевая сила F_a2 = 1767 Н;

Рис.11 Расчетная схема подшипников узла

подшипники роликовые конические однорядные легкой серии 7215 со следующими параметрами (выбирается по таблице 39 [4]):

d = 75 мм, Д = 130 мм, Т₂ = 27,25 мм,

С_r = 107 кН - базовая динамическая грузоподъемность,

С₀ = 84 кН - базовая статическая грузоподъемность,

Y = 1,55– коэффициент восприятия осевой нагрузки,

e = 0,39 – коэффициент осевого нагружения;

частота вращения вала n₂ = 25 об/мин;

нагрузка спокойная, переменная, реверсивная, с умеренными толчками;

ресурс работы t = L_h = 30 000 часов.

Внутреннее кольцо подшипника поставлено на вал с натягом и вращается вместе с валом, а наружное кольцо в корпусе неподвижное; схема установки подшипников на валах – враспор.

Расчет и выбор подшипников производится по динамической грузоподъемности.

5.2 Расчет динамической грузоподъемности

Расчет производится для более нагруженной опоры R_в = 4628 Н.

Определяем осевые соотношения R_s от радиальных сил нагружения и суммируем с внешней осевой силой F_a.

R_S = 0,83 eR_A(B) = 0,83·0,39·4628 = 1498,1 H;

R_a = R_s + F_a2 = 1498,1 + 1767 = 3265,1 H.

Для нормальной работы роликового конического подшипника необходимо, чтобы в опоре осевая сила, нагружающая подшипник, была не меньше осевой составляющей от действия радиальных нагрузок.

R_a ≥ R_S 3265,1 > 1498,1

Вычисляем эквивалентную нагрузку по формуле:

R_E = (V·X·R_B + Y·R_a) · K_σ · K_T,

где V – коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно радиальной нагрузки и V = 1,2 при вращении наружного кольца);

Х – коэффициент нагружения (для конических роликовых подшипников принимают равным Х = 0,4);

К_σ – коэффициент безопасности принимают по таблице 41 [4], в зависимости от вида нагружения и области применения (К_σ = 1,3 …1,5);

К_Т – температурный коэффициент выбирается по таблице 42 [4], а так как в рассматриваемом примере температура масла в картере редуктора не должна превышать 100⁰С, то К_Т = 1,0. При этих условиях для роликовых конических подшипников эквивалентная нагрузка:

R_E = (1·0,4·4628+ 1,55·3265,1) ·1,4·1,0 ≈ 9677 Н.

Определяем действительную грузоподъемность подшипника. Требуемое расчетное значение динамической нагрузки:

С_{r тр} = R_E кН.

С_r = 38,8 кН < [С]_r = 107 кН

Определяем расчетную долговечность (ресурс) подшипника

L_h = a_{23 ,}

где а₂₃ = 0,6…0,7 – коэффициент совместного влияния для роликовых конических подшипников;

m = 3,33 – показатель степени для роликовых конических подшипников.

n = n_вых = 25 об/мин.

После подстановки значений:

L_h = 0,65 часов.

Роликовый конический подшипник легкой серии пригоден, так как

L_h = 1,29·10⁶ > L_hТР = 30000 час и С_r = 38,8 кН < [С]_r = 107 кН.