Расчет и выбор опор валов, определение ресурса подшипников

 

Для приводов внутрицеховых транспортирующих машин со спокойной нагрузкой ГОСТ 16162-85 предусматривает долговечность подшипников не менее [L_h] = 5000 часов [3, с. 133, таблица 9.4].

Вал I (рисунок 3)

Исходные данные для расчета:

- суммарные радиальные реакции опор R_А = 926 Н, R_Б = 535 Н;

- частота вращения вала n = 1460 мин^-1 (раздел 1).

- посадочный диаметр подшипников d_I = 35 мм.

На вал действует осевая нагрузка на червяке, поэтому предварительно намечаем радиально-упорные шарикоподшипники с углом α = 26°. По посадочному диаметру подбираем подшипник 46307 ГОСТ 831-75 [3, с. 413, таблица К28]. Характеристики подшипника в таблице 2

 

Таблица 2 – Характеристики подшипника

Обозначение	Внутренний диаметр, d, мм	Наружный диаметр, D, мм	Динамическая грузоподъемность С, Н	Статическая грузоподъемность С0, Н
46307	35	80	42600	24700

 

Осевые составляющие радиальных реакций радиально-упорных шарикоподшипников

 

S_А = e · R_А = 0,68 · 926 = 630 Н;

S_Б = e · R_Б = 0,68 · 535 = 364 Н;

S_А – S_Б = 630 – 364 = 266 Н

 

где е = 0,68 [2, с. 213, таблица 9.18] – коэффициент минимальной осевой нагрузки.

В нашем случае

 

S_Б < S_А           ;   F_a = 3990 Н > S_А – S_Б = 266 Н

тогда

А_Б = S_Б = 364 Н ;   А_А = S_Б + F_a = 364 + 3990 = 4354 Н

 

Рассмотрим подшипник «Б».

Отношение  = е – осевую нагрузку не учитываем.

Определяем эквивалентную нагрузку

Р_В = V × R_Б × К_б × К_т = 1 × 535 × 1 × 1 × 1 = 535 Н

 

где V = 1 [2, с. 212] – коэффициент (вращается внутреннее кольцо с валом);

К_б = 1 [2, с. 214, таблица 9.19] – коэффициент (спокойная нагрузка без толчков);

К_т = 1 [2, с. 214, таблица 9.20] – коэффициент (температура не более 125°С).

Рассмотрим подшипник «А».

Отношение  > е = 0,68 – осевую нагрузку учитываем

При α = 26° коэффициенты нагружения X = 0,41, Y = 0,87 [2, с. 213, таблица 9.18].

Определяем эквивалентную нагрузку

 

Р_А = (X × V × R_А + Y × А_А) × К_б × К_т = (0,41 × 1 × 926 + 0,87 × 4354) × 1 × 1 = 4168 Н

 

Расчет проводим по более нагруженному подшипнику «А».

Определяем расчетную долговечность, млн. об.

 

 млн. об.

 

Определяем расчетную долговечность, ч.

 

 ч.

 

Расчет показывает, что расчетный ресурс L_h = 12180 часов больше нормы долговечности подшипников [L_h] = 6000 часов [3, с. 133, таблица 9.4].

Вал II (рисунок 4   )

Исходные данные для расчета:

- суммарные радиальные реакции опор R_В = 3225 Н, R_Г = 6089 Н;

- частота вращения вала n = 73 мин^-1 (раздел 1).

- посадочный диаметр вала d_II = 55 мм.

На вал действует осевая нагрузка на червячном колесе, поэтому предварительно намечаем конические однорядные роликоподшипники. По посадочному диаметру подбираем подшипник 2007111А ГОСТ 27365-87 [4, с. 242, таблица 138]. Характеристики подшипника в таблице 3

 

Таблица 3 – Характеристики подшипника

Обозначение	Внутренний диаметр, d, мм	Наружный диаметр, D, мм	Динамическая грузоподъемность С, Н	Статическая грузоподъемность С0, Н
2007111А	55	90	76500	64000

 

Осевые составляющие радиальных реакций радиально-упорных роликоподшипников

 

S_В = 0,83e · R_В = 0,83 · 0,33 · 3225 = 883 Н;

S_Г = 0,83e · R_Г = 0,83 · 0,33 · 6089 = 1668 Н;

S_Г – S_В = 1668 – 883 = 785 Н

 

где е = 0,33 [4, с. 242, таблица 138] – коэффициент минимальной осевой нагрузки.

В нашем случае

 

S_В < S_Г            ;   F_a = 1200 Н > S_Г – S_В = 785 Н

тогда

А_В = S_В = 883 Н ;   А_Г = S_В + F_a = 883 + 1200 = 2083 Н

 

Рассмотрим подшипник «В».

Отношение  < е = 0,33 – осевую нагрузку не учитываем.

 

Определяем эквивалентную нагрузку

 

Р_В = V × R_В × К_б × К_т = 1 × 3225 × 1 × 1 × 1 = 3225 Н

 

Рассмотрим подшипник «Г».

 

Отношение  > е = 0,33 – осевую нагрузку учитываем

Определяем эквивалентную нагрузку

 

Р_Г = (X × V × R_Г + Y × А_Г) × К_б × К_т = (0,4 × 1 × 6089 + 1,8 × 2083) × 1 × 1 = 6185 Н

где X = 0,4 [2, с. 212, таблица 9.18] – коэффициент радиального нагружения;

Y = 1,8 [4, с. 242, таблица 138] – коэффициент осевого нагружения;

 

Расчет проводим по более нагруженному подшипнику «Г».

Определяем расчетную долговечность, млн. об.

 

 млн. об.

Определяем расчетную долговечность, ч.

 

 ч.

 

Расчет показывает, что расчетный ресурс L_h = 990800 часов больше нормы долговечности подшипников [L_h] = 6000 часов [3, с. 133, таблица 9.4].

Вал III (рисунок 5)

Исходные данные для расчета:

- суммарные радиальные реакции опор R_Д = 2658 Н, R_Е = 6779 Н;

- частота вращения вала n = 24 мин^-1 (раздел 1).

- посадочный диаметр вала d_III = 85 мм.

 

Так как тихоходная ступень редуктора представляет собой прямозубую цилиндрическую передачу, то на вал не действуют осевые нагрузки, поэтому предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники. По посадочному диаметру подбираем подшипник 217 ГОСТ 8338-75 [3, с. 410, таблица К27]. Характеристики подшипника в таблице 4

 

Таблица 4 – Характеристики подшипника

Обозначение	Внутренний диаметр, d, мм	Наружный диаметр, D, мм	Динамическая грузоподъемность С, Н	Статическая грузоподъемность С0, Н
217	85	150	83200	53000

 

Расчет проводим по более нагруженному подшипнику «Е».

Определяем эквивалентную нагрузку

 

Р_Е = V × R_Е × К_б × К_т = 1 × 6779 × 1 × 1 × 1 = 6779 Н

Определяем расчетную долговечность, млн. об.

 

 млн. об.

 

Определяем расчетную долговечность, ч.

 

 ч.

 

Расчет показывает, что расчетный ресурс L_h = 1284722 часов больше нормы долговечности подшипников [L_h] = 6000 часов [3, с. 133, таблица 9.4].