Розрахунок робочих параметрів підшипників
Позначення підшипників в старих і нових стандартах (за якими проводиться вибір підшипника) не зазнало значних змін. Змінилися параметри, за допомогою яких здійснювався вибір. Замість коефіцієнта працездатності З вибір підшипника необхідного типорозміру в нових ДСТУ (1975р.) Проводиться за значенням його динамічної вантажопідйомності Сr. Вантажопідйомність до 1984 р - Сr, кгс, після 1984 року - Сr, кН.
Отже, для визначення значення динамічної вантажопідйомності скористаємося формулою для визначення ресурсу підшипника (вираженого в мільйонах обертів):
Сr - динамічна вантажопідйомність, кгс (kgf);
Q - умовна навантаження, кгс (kgf);
p - показник ступеня, рівний для шарикопідшипників 3, а для роликопідшипників 10/3.
У стандарті, прийнятому в 1975 р ресурс підшипника прийнято визначати в млн.оборотов за формулою:
L = 60 · (n · h) / 10 6. [2]
n - кількість оборотів, об / хв (revo);
h - час напрацювання, ч (hour);
тобто твором 60 · n ми визначаємо кількість обертів на годину - n [об / ч], а розділивши на 10 6 фактичне значення числа обертів (n · h), отримаємо кількість мільйонів обертів.
Орієнтовні значення максимального часу напрацювання (макс. Ресурс підшипника в ч) для різного обладнання наведені в таблиці:
Побутові прилади, обладнання рідкісного застосування або періодичного застосування
Стаціонарні електродвигуни, елеватори, циліндричні, конічні, конічної-циліндричні і планетарні редуктори загального призначення (для однозмінній роботи з неповним завантаженням)
Сельхоз.машіни, агрегати з ручним приводом, автомобілі, легкі конвеєри, будівельні механізми
Отже, використовуючи наведені формули, отримаємо вираз для визначення динамічної вантажопідйомності:
Сr = [60 · (n · h) / 10 6] 1 / p · Q. [3]
Умовна навантаження Q враховує як характер і напрям діючих навантажень, так і особливості кінематики і температуру вузла. Для радіальних шарикопідшипників і радіально-наполегливих шарико- і роликопідшипників умовна навантаження визначається за формулою:
Q = (V · X · R + Y · A) · Kb · Kt; [4]
для упорно-радіальних - за формулою:
а для наполегливих підшипників - по формулі:
R - радіальна осьова навантаження в кгс;
А - осьова навантаження в кгс;
X і Y - коефіцієнти, що враховують різний шкідливу дію радіальної і осьової навантажень;
Kb - коефіцієнт, що враховує вплив характеру навантаження на термін служби підшипника;
Kt - коефіцієнт, що враховує вплив на термін служби підшипника температурного режиму роботи підшипника;
V - коефіцієнт обертання, рівний 1 при обертанні внутрішнього кільця щодо направлення навантаження, і 1,2 при обертанні зовнішнього кільця.
У стандарті 1975 р введені коефіцієнти a1. a23. коригувальних значення ресурсу L (в млн.оборотах), якщо умови роботи підшипників відрізняються від нормальних (наприклад, величина надійності відмінна від 0,9). Отже, значення ресурсу з урахуванням даних коригувань буде наступним:
а1 - коефіцієнт, що вводиться при необхідності підвищеної надійності;
А23 - коефіцієнт, що враховує якість металу підшипника і умови експлуатації.
З урахуванням даних коефіцієнтів формула [3] набуде вигляду:
Значення наведених коефіцієнтів Х, Y, Kb, Kt, a1. a23 представлені в таблицях нижче.
Системи номограмм для визначення характеристик підшипника для його вибору по стандартам, запровадженим в 1975 г. (при необхідності обліку коеффіціентова1, А23 відкоригувати значення ресурсу - h = а1 · А23 · h)
Максимальні значення для представлених систем номограмм: динамічної вантажопідйомності Gr = 90 кН. числа обертів на хвилину n = 12500об / хв. Більш високі значення зазначених параметрів містяться в номограмах, побудованих під стандарти до 1975 р Після нескладних перетворень можна привести ці системи номограмм до сучасного вигляду.
Для визначення значення динамічної вантажопідйомності і параметрів підшипника за новими стандартами скористаємося системами номограмм, побудованих для стандарту, що застосовувався до 1975 р враховуючи нововведення.
1. У разі необхідності обліку коефіцієнтів a1. a23 множимо ресурс, виражений в годинах і відкладається по осі Y на номограмі №1, на значення (a1 · a23) 3.
2. Вводимо коефіцієнт m = Y / X, визначається в стандарті до 1975 р як коефіцієнт, що виражає взаємовплив навантажень. Даний коефіцієнт розрахований і наведено нижче в таблиці. Формула [4] в цьому випадку набуде вигляду: Q = X · (V · R + m · A) · Kb · Kt.
3. Коефіцієнт V відповідає за змістом та значенням коефіцієнту Kk. використався в старому стандарті, тому приймаємо V = Kk.
З урахуванням цього формула [4] набуде вигляду: Q = X · (Kk · R + m · A) · Kb · Kt.
4. Отримана формула відрізняється від використаної при побудові систем номограмм наявністю коефіцієнта Х. Визначаємо його за таблицею, наведеною нижче і коригуємо значення виразу (V · R + m · A), відкладається по осі Х на номограмі №3, множачи на коефіцієнт Х.
5. Знайдемо співвідношення між коефіцієнтом працездатності, які застосовуються раніше, і значенням динамічної вантажопідйомності. Необхідно відзначити, що раніше для визначення коефіцієнта працездатності використовувалося значення n [об / хв] без перекладу в об / ч і твір (n · h) не ділилося на 10 6. Отже, з урахуванням цього отримаємо залежність Cr = [60/10 6 ] 1 / p · C або Cr = 0,054 · C [кгс]. тому значення С, що визначається за номограмами, ділимо на 0,054 і отримуємо значення динамічної вантажопідйомності Cr [кгс] в технічній системі одиниць, яка і понині використовується в конструкторських бюро.
6. Для перекладу значення Cr [кгс] в систему СІ, використовуємо співвідношення: 1 кгс = 9,8 Н = 0,0098 кН. Перетворимо отримане вище вираз: Cr = 0,00053 · C [кН].
Коефіцієнти радіальної X і осьової Y навантажень для кулькових підшипників
1) звичайні умови;
2) відсутність підвищених перекосів і наявність олійної плівки в контактах;
3) те саме, при виготовленні кілець і тіл кочення з електрошлакового або вакуумної сталей.
приклад розрахунку
Час сумарного напрацювання підшипника - h = 10 · 120 · 9 = 10 800 (ч). З огляду на, що максимальна напрацювання підшипників, які використовуються в сільськогосподарських машинах орієнтовно дорівнює 5000 год, приймаємо h = 5000 год (
5 років). Приймаємо діаметр колеса - D = 0.8 м. Значить, довжина кола L = 2 · 3.14 · 0.4 = 2.512 (м). Перетворимо значення швидкості переміщення: по дорозі - V = 80 км / год = 1333.33 м / хв, по полю - V = 40 км / год = 666.66 м / хв. Отже, кількість оборотів в хвилину, що здійснюється колесом: по дорозі - n = 1333.33 / 2.512 = 530.8 об / хв, по полю - n = 666.66 / 2.512 = 265.4 об / хв. Вважаємо, що при русі колеса по полю осьова навантаження має змінний характер і досягає максимального значення 200 кг.
Приймаємо умови: a1 · a23 = 1. Скористаємося системою номограмм №6. Отже, на номограмі №1 знаходимо твір - n · h = 265.4 · 5000 = 1327000 ч · об / хв.
Знаходимо за довідником відповідний радіальний шарикопідшипник зі значенням динамічної вантажопідйомності не менше Сr = 64 kH, ресурсом не менше 10000 ч (подвійний запас) і значенням кількості оборотів в хвилину не менше 700 (з урахуванням 25% запасу). Наприклад, кульковий однорядний підшипник з двома захисними шайбами 80218 - серія діаметрів 2 (ГОСТ 7242-81) з наступними параметрами: Сr = 95,6 kH, n = 5000 хв-1. С0 = 62 кН.
І.Я.Левін "Довідник конструктора точних приладів", Державне науково-технічне видавництво, М., 1962
Д.Н.Решетілов "Деталі машин", М.: Машинобудування, 1974
В.Б.Бальмонт, В.А.Матвеев "Опори кочення приладів", Київ, "Машинобудування", 1984