4.3.1 Выбор типа и размеров подшипников.
Для установки на валы шестерни выбираем роликоподшипники конические однорядные, легкой серии. Так как d П1 =40(мм) то для вала шестерни выбираем подшипник с d=40мм. Для вала колеса выбираем роликоподшипники конические однорядные, легкой серии. Так как d П2 =45(мм) то для вала колеса выбираем подшипник с d=45мм.
Эта статья помогает инженерам-механикам понять выбор шариковых подшипников в зависимости от условий применения и нагрузки. Здесь номер обозначения шарикоподшипника помогает вам определить дизайн, рабочий характер и физические свойства подшипников. Каждый вал должен поддерживаться двумя радиальными подшипниками и одним упорным подшипником двойного действия, который может сочетаться или не сочетаться с одним из радиальных подшипников. Это означает, что упорный подшипник может быть или не находиться на той же оси, что и остальные два радиальных подшипника.
4.3.2 Выбор смазки подшипников и зацепления.
Выбор смазки подшипников зависит от окружной скорости. Так как окружная скорость колеса больше 1, то для подшипников приемлемо применение жидкой смазки.
Для выбора сорта масла для зубчатой передачи сначала определим кинематическую вязкость масла, в зависимости от окружной скорости и контактного напряжения по таблице 6 . Вязкость равна 28 (мм 2 /с), по таблице 7 выбираем масло И-Г-А-32 .
Другими словами, он также может указывать на то, что упорный подшипник может быть расположен таким образом, что он может быть или не быть частью расчета подшипника системы, хотя и поддерживает вал. Здесь может быть только три возможные системы договоренностей.
- Роллинг-элемент радиальный и тяговый.
- Гидродинамический радиальный и катящийся элемент тяги.
- Гидродинамический радиальный и тяговой.
Применение: Подшипники глубокой канавки используются для малых диаметров с радиальными и осевыми нагрузками. Рис. 1: Радиальные шарикоподшипники.
4.3.3 Выбор схемы установки подшипников качения.
Для данного редуктора наиболее подходит схема установки подшипников “враспор” Осевое фиксирование вала осуществляется в двух опорах. Для исключения защемления вала в опорах из-за температурных деформаций предусматривают осевой зазор а=0,2…0,5(мм). Длина вала l=(6d П …8d П).
4.4 Первый этап компоновки редуктора.
Функция смазки: Классификация в виде отверстий, предусмотренных в подшипниках для смазки. Самонастраивающиеся шарикоподшипники имеют два ряда шарикоподшипников и общий радиус качения во внешнем кольце, что допускает незначительное угловое смещение вала относительно корпуса. Таким образом, они идеальны там, где возникает несоосность. Эти подшипники имеют коническое отверстие, позволяющее автоматически допускать небольшие угловые смещения.
Рис. 2: Самоцентрирующиеся шарикоподшипники. В подшипниках с угловым контактом линия действия нагрузки на контактах между шарами и дорожками качения образует угол с осью подшипника. Поэтому подшипники особенно подходят для комбинированных нагрузок. Однорядные радиально-упорные подшипники: Эти подшипники могут нести осевые нагрузки, действующие только в одном направлении. Радиальная нагрузка на подшипник вызывает осевое усилие в подшипнике, которое должно быть противодействующим. Следовательно, подшипники обычно регулируются относительно второго подшипника.
Первая компоновка редуктора выполняется в масштабе 1:1. Предварительно необходимо рассчитать несколько дополнительных параметров, относящихся непосредственно к самой компоновке :
Зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса
А 1 =1,2δ, где δ=0,03α W +1
δ=0,03·125+1=4,75 — принимаем δ=8 мм.
А 1 =1,2·8=9,6 мм
Зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса
Рис. 3: Однорядные радиально-упорные подшипники. Двухрядные угловые контактные подшипники: — Эти подшипники соответствуют функциям двум однорядным контактным подшипникам, расположенным вплотную друг к другу. Эти подшипники могут также учитывать осевые нагрузки в обоих направлениях, а также моменты времени, но они более узкие.
Рис. 4: Двухрядные угловые контактные подшипники. Упорные подшипники также называются осевыми подшипниками. Все нагрузки должны определяться при проектировании внутренних зазоров, а также при двойном проектировании внутренних зазоров. Упорные подшипники должны обеспечивать полную нагрузку при изменении направления вращения.
Расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса
Расстояние между внутренней стенкой корпуса редуктора и торцевой плоскостью подшипника У=2…3 мм, т.к. подшипник смазывается жидкой смазкой принимаем
Расстояние ; e=0,38;
для шестерни:
Пространство для размещения подшипника
Одно шариковые подшипники: Подшипники этого типа подходят для размещения аксиальных нагрузок в одном направлении и могут располагать вал в одном направлении. Однако они не должны подвергаться радиальным нагрузкам. Рис. 5: Одинарный шаровой подшипник. Двух шарикоподшипники: этот вид шариковых подшипников может выдерживать осевые нагрузки с обеих сторон и, таким образом, может использоваться для определения местонахождения вала в обоих направлениях. Они не должны подвергаться радиальным нагрузкам.
для колеса:
Размеры гнезда подшипника:
Для шестерни: ∆=6 мм, b=5 мм;
Для колеса: ∆=6мм, b=5 мм;
С первой компоновки снимаем размеры: l 1 = 53мм; l 2 =53,5 мм; l 3 = 85 мм.
5. Проверка долговечности подшипников.
5.1. Для ведущего вала.
Из предыдущих расчетов имеем F r =742,908 Н; F t =1975,806 Н;Fa=512,22Н; из первого этапа компоновки l 1 =53 мм.
Рис. 6: Двойной шаровой подшипник. Расчет срока службы подшипников Расчет срока службы подшипника означает срок службы отдельного подшипника с точки зрения оборотов, который может использоваться при непрерывных рабочих условиях, предназначенных для конкретных условий эксплуатации системы.
Расчет максимально допустимой осевой нагрузки в Ньютонах. Расчет минимальных нагрузок. Расчет минимальных нагрузок в подшипнике в рабочих условиях означает расчет нагрузок, воздействующих на подшипник в статических или динамических условиях. Расчет для жизни системы: давайте понимать, что означает система, несущая жизнь. Это можно прояснить и понять как критерии, которые относятся к системе подшипников, а не к отдельным подшипникам, которые должны быть общепринятыми в отрасли. Формула жизни системы.
Найдем реакции опор:
Суммарные реакции:
Суммарные реакции:
S1=0,83∙0,38∙1014,394=319,94 H;
S2=0,83∙0,38∙1112,974=351,032 H;
Пусть Ra1=S1=319,94 H;
Ra2=Fa+Ra1=512,22+319,4=832,16 H;
Ra1/Pr1=319,94/1014,394=0,315<0,38;
Следующие таблицы служат руководством для установки валов и подшипников для миниатюрных и инструментальных подшипников, когда коэффициенты расширения вала и корпуса аналогичны или когда разность рабочих температур между ними является номинальной. В других условиях может потребоваться модификация присадок и внутреннего зазора.
Величина и направление действия нагрузок
Обратитесь в наш технический отдел за уникальными приложениями. Для большинства применений желательно использовать линейную линию для слегка ослабления валов и присадок к корпусу. Возможно вмешательство помех для предотвращения вращения одного подшипникового кольца относительно его сопрягаемой части при тяжелых нагрузках или при наличии вибрации цикла. Контактный угол радиального подшипника под осевой нагрузкой связан с радиальным воспроизведением, оставшимся в подшипнике после установки. Более высокое собранное радиальное воспроизведение означает более высокий угол контакта.
Ra2/Pr2=832,16/1112,974=0,748>0,38.
Расчет проводим для подшипника с наиболее нагруженной опорой.
Найдем эквивалентную нагрузку по формуле:
Где Pr– суммарная радиальная реакция опор, Н;
Ra – осевая сила, действующая на подшипники, Н; К б -коэффициент безопасности; К б =1,5; К т — температурный коэффициент; К т =1; V=1, так как вращается внутренне кольцо; X1=1; X2=0.45, Y2=1.56.
Для чистых радиальных нагрузок требуется низкий угол контакта. Более высокий угол контакта является желательным для применения в осевой нагрузке. Осевой ход пропорционален радиальному воспроизведению в подшипнике. Одно из колец в подшипниковом узле должно свободно перемещаться, чтобы предотвратить осевую предварительную нагрузку.
Эскизная компоновка редуктора
Миниатюрные и инструментальные шарикоподшипники используются в высокоточных применениях для сопряжения деталей, управления движением и обеспечения вращательной и осциллирующей функциональности. Самолеты, медицинские инструменты, компьютеры, расходомеры и роботы-подборщики — вот лишь некоторые из сложных приложений, в которых они находятся. Подшипники расходомера движутся с более низкой скоростью, но сталкиваются с уникальным набором проблем, связанных с давлением, коррозией и окружающей средой. Наконец, многие миниатюрные подшипники используются при вытягивании и усилении искусственных вакуумов и естественном вакууме пространства.
Расчетная долговечность для подшипника (ведущего вала) в часах:
где m – показатель степени, m=3/10;
С r – динамическая грузоподъемность подшипника, С r =42,4 кН ;
n – частота вращения, n 1 =1455 мин -1 ;
В конструкциях редукторов в качестве опор валов используются стандартные подшипники, технические параметры которых приводятся в каталогах и справочниках.
В собранном механизме подгонка шарикового подшипника на его сопрягаемых компонентах имеет жизненно важное значение для максимального срока службы подшипников. Если посадка слишком ослаблена, подшипники скользят вокруг вала, исключая преимущества, достигнутые при выборе шарикоподшипника в первую очередь. Если посадка слишком плотная, целостность подшипника может быть скомпрометирована за счет уменьшения радиального зазора в сборке. Идеальная посадка позволяет подшипникам работать с максимальной производительностью для максимального срока службы конечных продуктов.
К такому типу относятся, в частности, шариковый радиальный однорядный подшипник . Он предназначен для восприятия радиальной нагрузки и осевой, действующей в обоих направлениях.
Подшипники качения (рисунок 5) состоят из наружного (1) и внутреннего (2) колец с расположенными между ними телами качения (3) – шариков, роликов.
Существует три основных типа вала и корпуса. Свободная посадка — это когда отверстие внутреннего кольца немного больше диаметра внешнего вала. Линия сборки состоит в том, что отверстие внутреннего кольца подшипника и внешний диаметр вала одинаковы. При плотной подгонке отверстие внутреннего кольца подшипника немного меньше диаметра внешнего вала. Плотные присадки также называются помехами или прижимными приспособлениями, так как подшипники в этих узлах прижимаются к валам.
Подшипники качения должны быть способны поглощать силы, возникающие в результате движения, механической обработки, изгиба вала подшипника или теплового расширения смонтированных компонентов. Поэтому при выборе подшипника качения необходимо учитывать много разных факторов.
Для предотвращения соприкосновения тел качения их отделяют друг от друга сепаратором (4).
При одном и том же диаметре подшипники одного типа имеют разные наружные диаметры и ширину , что соответствует сериям (рисунок 6).
Типы подшипников:
Шариковый радиальный – 0;
Шариковый радиальный с короткими цилиндрическими роликами – 2;
Передача относительного перемещения отдельных компонентов друг к другу уменьшается за счет использования отдельных элементов качения до минимального момента трения. Таким образом, потери мощности, вызванные высокими моментами трения, могут быть практически устранены.
В случае современных подшипников качения тела качения удерживаются на определенном расстоянии с помощью сепаратора, в результате чего может быть решительно увеличен срок службы подшипника качения. В старом принципе с полностью установленными элементами качения значительный износ был вызван контактом между элементами качения.
Роликовый радиальный с длинными роликами – 4;
Шариковый радиально-упорный однорядный – 6;
Роликовый конический – 7;
Шариковый упорный – 8.
Пример условного обозначения подшипника – 7208.
Читаем справа налево: первые две цифры (08) определяют диаметр подшипника (умножаем 08 на 5, мм); третья цифра – серия (2 – легкая серия); четвертая цифра – тип подшипника (7 – роликовый конический).
Пример использования принципа подшипника качения во время трансляционного перемещения. Отсутствие эффекта «прилипания», Например, для подшипников скольжения и плоских направляющих Стандартизация упрощает замену сменных подшипников обслуживания в качестве подшипников скольжения. Ограничение скорости Высокое уплотнение с масляной смазкой Чувствительность к загрязнению Устойчивость к ударам при остановке и на низкой скорости, как подшипники скольжения.
- Низкий пусковой момент по сравнению с подшипниками скольжения.
- Снижение трения подшипника.
- Это приводит к более низкому потреблению смазки, чем к подшипнику скольжения.
Подшипники качения имеют разные свойства, которые отделяют их друг от друга.
Для проектируемых машин подшипники качения не конструируются, а подбираются по таблицам каталога в зависимости от типа подшипника.
Выбор типа подшипника зависит от вида механической передачи, передаваемой мощности, требуемого срока службы машины (или отдельных узлов) и др.
В цилиндрических передачах выбирают шариковые, роликовые подшипники.
Эти свойства должны сравниваться при выборе подшипника в отношении заявленных пунктов формулы изобретения. Факторами использования типа подшипника являются. Степень свободы, определяемая конструкцией типов нагрузки, возникающих во время работы, степени свободы, придаваемой конструкции, несоосность опорных плоскостей относительно друг друга, точность работы подшипника с требуемой скоростью, низкий уровень шума, требуемая жесткость установленного узла, легкость обслуживания Возможность смазки возможного типа уплотнения. Для более подробного описания того, как выбрать правильный тип подшипника.
По диаметру вала под внутренним кольцом подшипника для назначенной серии находят все параметры подшипника, необходимые для дальнейшей конструкторской разработки. Рекомендуется значения записать в таблице, вид которой приведен ниже.
Основные параметры подшипников качения ГОСТ 8338-75
Параметр | Обозначение | Вал 1 | Вал 2 |
Обозначение подшипника | |||
Диаметр отверстия внутреннего кольца, мм | |||
Диаметр наружной поверхности внешнего кольца, мм | |||
Ширина подшипника, мм | |||
Размер фаски подшипника, мм | 2,0 | 2,0 | |
Диаметр тела качения, мм | 11,51 | 12,7 |
Примечание: Пример обозначения радиального шарикового подшипника легкой серии диаметров 2, серии ширин 0 размерами
Подшипник 207 ГОСТ 8338-75 для тихоходного вала
Таблица характеристик хранения. Из-за их особенно простой конструкции они могут быть получены по особенно выгодным ценам. Важно проверить, можно ли использовать простой радиальный шарикоподшипник. . Из приведенной выше таблицы подходящий подшипник следует выбрать для следующего требования.
Требуется фиксированный подшипник, который герметизирован против проникновения грязи с помощью уплотнительных дисков, который должен поглощать комбинированные нагрузки в радиальных, а также растягивающих и сжимающих нагрузках в осевом направлении. Чтобы минимизировать смещение вала во время работы, подшипник должен иметь высокую жесткость.
Подшипник 305ГОСТ 8338-75 для быстроходного вала
Подшипники должны быть надежно изолированы от внешней среды, чтобы исключить попадание пыли и грязи, а также вытекания смазки. Для этих целей могут быть использованы манжеты (ГОСТ 8752-79).
Манжета – это уплотнение, представляющее собой кольцо, выполненное из армированной маслостойкой резины с пружинным браслетом (рисунок 7).
Каркас придает манжете жесткость и обеспечивает ее плотную посадку в корпусную деталь без дополнительного крепления. Браслетная пружина позволяет уплотняющей части манжеты плотно охватывать поверхность вала.
Манжету устанавливают в крышку подшипника, к валу она прижимается под действием собственных сил упругости и сил упругости пружины. Размеры манжет определяются по диаметру вала.
Наружное кольцо подшипника в корпусе крепится с помощью крышки, например, по ГОСТ 18511-73* или
ГОСТ 18512-73*. Привертные крышки удобны в эксплуатации, т.к. обеспечивают доступ к отдельным подшипникам для их осмотра без разборки редуктора.
ГОСТ 18511-73* устанавливает конструкцию и размеры торцовых глухих крышек.
ГОСТ 18512-73* устанавливает конструкцию и размеры торцовых крышек с отверстием для манжетного уплотнения, предназначенных для герметизации узлов подшипников качения, осевой фиксации подшипников и восприятия осевых нагрузок. В качестве уплотнения применяются резиновые армированные манжеты для уплотнения валов по ГОСТ 8752-79.
Рисунок Манжета резиновая армированная
Манжета 1-25×42 ГОСТ 8752-79 для быстроходного вала
Манжета 1-35×60,62 ГОСТ 8752-79 для тихоходного вала
Размеры торцевых глухих крышек (ГОСТ 18511-73*)
Крышка 22-62 ГОСТ 18511-73 D n = 62 D 1 =75 D 2 =95 D 3 =48
Крышка 22-72 ГОСТ 18511-73 D n = 80 D 1 =100 D 2 =120 D 3 =72
Размеры торцевых крышек с отверстием для манжетного уплотнения (ГОСТ 18512-73*)
Крышка 21-62´28 ГОСТ 18512-73*
Крышка22-72´36ГОСТ 18512-73*