8 Подбор подшипников качения на заданный ресурс

8.1 Быстроходный вал

Силы, действующие на подшипники:

F_rBmax = (R²_Вx + R²_Вy)^1/2 = (-45² + 431²)^1/2 = 433 Н,

F_rDmax = (R²_Dx + R²_Dy)^1/2 = (199² + 137²)^1/2 = 242 Н,

F_amax = 1560 Н.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Тогда эквивалентные нагрузки равны:

F_rВ = K_EF_rВmax = 1∙433 = 433 Н,

F_rD = K_EF_rDmax = 1∙242 = 242 Н,

F_aВ = K_EF_amax = 1∙1560 = 1560 Н.

Для принятых подшипников находим: C_r = 38 кH, C_0r = 25,5 кН, X = 0,4, Y = 1,6, e = 0,37 [1, таблица 24.16].

Минимально необходимые осевые силы для нормальной работы роликовых подшипников:

F_aBmin = 0,83eF_rB = 0,83∙0,37∙433 = 433 H,

F_aDmin = 0,83eF_rD = 0,83∙0,37∙242 = 74 H.

Определим осевые нагрузки, действующие на подшипники:

F_aB = F_aDmin + F_a = 74 + 1560 = 1634 H,

F_aD = F_aDmin = 74 H.

Отношение F_aВ/(VF_rВ) = 1634/(1∙433) = 3,77, что больше e. Окончательно принимаем X = 0,4, Y = 1,6.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка (для опоры В):

P_rВ = (VXF_rВ + YF_aВ)K_бK_Т,

где K_б – коэффициент безопасности [1, таблица 7.4];

K_Т – температурный коэффициент [1, С.109].

P_rВ = (1∙0,4∙433 + 1,6∙1634)∙1,1∙1 = 3067 Н.

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 1 [1, таблица 7.5], a₂₃ = 0,75 (обычные условия применения), k = 3,33 (роликовый подшипник):

L_10ah = a₁a₂₃(C_r /P_rВ)^k 10⁶/(60n) = 1∙0,75∙(38000/3067)^3,33∙10⁶/(60∙1395) = 39120 ч,

L_10ah > L_h.

Подшипник пригоден.

8.2 Тихоходный вал

Силы, действующие на подшипники:

F_rAmax = (R²_Ax + R²_Ay)^1/2 = (3571² + -596²)^1/2 = 3621 Н,

F_rСmax = (R²_Сx + R²_Сy)^1/2 = (-5295² + 28²)^1/2 = 5295 Н,

F_amax = 312 Н.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Тогда эквивалентные нагрузки равны:

F_rА = K_EF_rАmax = 1∙3621 = 3621 Н,

F_rС = K_EF_rСmax = 1∙5295 = 5295 Н,

F_a = K_EF_amax = 1∙312 = 312 Н.

Для принятых подшипников находим: C_r = 58,3 кH, C_0r = 40 кН, X = 0,4, Y = 1,6, e = 0,37 [1, таблица 24.16].

Отношение F_aA/(VF_rA) = 1626/(1∙3621) = 0,54, что меньше e. Окончательно принимаем X = 0,4, Y = 1,6.

Минимально необходимые для нормальной работы роликовых подшипников осевые силы:

F_aAmin = 0,83еF_rA = 0,83∙0,37∙3621 = 1112 H;

F_aCmin = 0,83еF_rC = 0,83∙0,37∙5295 = 1626 H.

Осевые силы, действующие на подшипники:

F_aC = F_aCmin = 1626 H;

F_aA = F_aCmin + F_a = 1626 + 312 = 1938 H.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка (для опоры A):

P_rA = (VXF_rA + YF_aA)K_бK_Т,

где K_б – коэффициент безопасности [1, таблица 7.4];

K_Т – температурный коэффициент [1, С.109].

P_rA = (1∙0,4∙3621 + 1,6∙1938)∙2,5∙1 = 11374 Н.

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 1 [1, таблица 7.5], a₂₃ = 0,75 (обычные условия применения), k = 3,33 (роликовый подшипник):

L_10ah = a₁a₂₃(C_r /P_rA)^k 10⁶/(60n) = 1∙0,75∙(58300/11374)^3,33∙10⁶/(60∙69,8) = 41359 ч,

L_10ah > L_h.

Подшипник пригоден.

9 Подбор муфты

Для соединения быстроходного вала с валом электродвигателя принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 21424-75. Определяем расчетный момент:

М_расч = K∙М₁ = 1,5∙10 = 15 Н∙м,

где K – коэффициент режима работы и характера нагрузки.

По ГОСТ 21424-75 выбираем муфту с ближайшим большим передаваемым моментом. Размеры муфты: диаметр расположения пальцев D₁ = 71 мм, длина муфты L = 95 мм, диаметр пальца d_п = 10 мм, длина пальца l_п = 43 мм, количество пальцев z = 4, длина резиновой втулки l_р.в. = 15 мм.