makita hr2470

Определение сил, нагружающих подшипники

Определение радиальных реакций. Вал на подшипниках, установленных по одному в опоре, условно рассматривают как балку на шарнирно-подвижных опорах или как балку с одной шарнирно-подвижной и од­ной шарнирно-неподвижной опорой. Ради­альную реакцию Fr подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересече­ния с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок. Для ради­альных подшипников эта точка расположе­на на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено графиче­ски (рис. 25) или аналитически:

подшипники шариковые радиально-упорные однорядные

а = 0,5[B + 0,5(d + D)tga];

подшипники роликовые конические однорядные

а = 0,5[Т + (d + D)е / 3].

Ширину В кольца, монтажную высоту Т коэффициент е осевого нагружения, угол а контакта, а также диаметры d и D при­нимают по каталогу.

рисунок

Рис.25.Расположение точки приложения радиальной реакции в радиально-упорных подшипниках

Реакции опор определяют из уравнения равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна ну­лю.

В ряде случаев направление вращения может быть переменным или неопределен­ным, причем изменение направления вра­щения может привести к изменению не только направления, но и значений реак­ций опор. При установке на концы валов соединительных муфт направление силы на вал от муфты неизвестно. В таких случаях при расчете реакций рассматривают наибо­лее опасный вариант. Возможная ошибка при этом приводит к повышению надежно­сти.

Определение осевых реакций. При уста­новке вала на двух радиальных шариковых или радиально-упорных подшипниках не­регулируемых типов осевая сила Fa, нагру­жающая подшипник, равна внешней осевой силе FA, действующей на вал. Силу FA вос­принимает тот подшипник, который огра­ничивает осевое перемещение вала под действием этой силы.

При определении осевых сил, нагру­жающих радиально-упорные подшипники регулируемых типов, следует учитывать осевые силы, возникающие под действием радиальной нагрузки Fr вследствие наклона контактных линий. Значения этих сил за­висят от типа подшипника, угла контакта, значений радиальных сил, а также от того, как отрегулированы подшипники (см. рис 22, а-в). Если подшипники собраны с большим зазором, то всю нагрузку воспри­нимает только один или два шарика или ролика (рис. 22, а). Осевая составляющая нагрузки при передаче ее одним телом ка­чения равна Frtga. Условия работы под­шипников при таких больших зазорах не­благоприятны, и поэтому такие зазоры не­допустимы. Обычно подшипники регули­руют так, чтобы осевой зазор при устано­вившемся температурном режиме был бы близок к нулю. В этом случае под действи­ем радиальной нагрузки Fr находятся около половины тел качения (рис. 22, б), а сум­марная по всем нагруженным телам каче­ния осевая составляющая из-за наклона контактных линий равна е' Fr и представля­ет собой минимальную осевую силу, кото­рая должна действовать на радиально-упорный подшипник при заданной ради­альной силе:

Fa min = е′ Fr. (24)

Для шариковых радиально-упорных под­шипников с углом контакта а < 18° Famin = e'Fr , где е' - коэффициент мини­мальной осевой нагрузки. В подшипниках такого типа действительный угол контакта отличается от начального и зависит от ра­диальной нагрузки Fr и базовой статиче­ской грузоподъемности Соr. Поэтому коэф­фициент е' определяют по формулам:

для подшипников с углом контакта а = 12°

е′ = 0,563(Fr / Cor)0,195; (25)

для подшипников с углом контакта а = 15°

е′ = 0,579(Fr / Cor)0,136 (26)

Для шариковых радиально-упорных под­шипников с углом контакта а ≥ 18° е′ = е и Famin = eFr . Значения коэффициента еосевого нагружения принимают по табл. 64.

Для конических роликовых.е' = 0,83е и Famin = 0,83 е Fr. Значения коэффициента е принимают по каталогу.

Под действием силы Faminнаружное кольцо подшипника поджато к крышке корпуса. При отсутствии упора кольца в крышку оно будет отжато в осевом направ­лении, что приведет к нарушению нормальной работы подшипника. Для обеспечения нормальных условий работы oceвая сила, нагружающая подшипник, должна быть не меньше минимальной: Fa > Famin.

Это условие должно быть выполнено для каждой опоры.

Если Fa≥ Famin, то более половины или все тела качения подшипника находятся под нагрузкой (см. рис. 22, в). Жесткость опоры с ростом осевой нагрузки увеличивается, поэтому в некоторых опорах, например в опорах шпинделей станков, применяют сборку с предварительным натягом. Для нормальной работы радиально-упорных подшипников необходимо, в каждой опоре осевая сила, нагружающий подшипник, была бы не меньше минимальной:

Fa1 ≥ Fa1 minи Fa2 ≥ Fa2 min

Кроме того, должно быть выполнено условие равновесия вала - равенство нуля суммы всех осевых сил, действующих на вал. Например, для схемы по рис. 26 имеем:

FA + Fa1 – Fa2 = 0

Пример нахождения осевых peaкций опор. В представленной на рис. 26 расчетной схеме обозначены: FAи FR - внешние осевая и радиальная нагрузки, действующие на вал; Fr1 и Fr2 - радиальные peaкции опор; Fa1 и Fa2 - осевые реакции опор.

Решение может быть найдено при совместном удовлетворении трех уравнений:

- из условия Fa≥ Famin в каждой oпоре с учетом (24) следует:

Fa1 ≥ e1′ Fr1, Fa2 ≥ e1′ Fr2

- из условия равновесия вала под действием осевых сил следует:

рисунок

Рис. 26. Схема нагружения вала и опор с радиально-упорными регулируемыми подшипниками

Для нахождения решения применяют метод попыток, предварительно осевую силу в одной из опор принимая равной минимальной.

1. Пусть, например, Fa1 = e1′ Fr1 .

Тогда из условия равновесия вала имеем

Fa2 = FA + Fa1 = FA + e′Fr1.

Проверяем выполнение условия Fa > Faminдля второй опоры. Если при этом Fa2 ≥ e2' Fr2 - то осевые силы найдены правильно. Если Fa2 < е2′ Fr2 (что недопус­тимо), то нужно предпринять вторую попытку.

2. Следует принять: Fa2 = е2′ Fr2 . Тогда из условия равновесия вала имеем

Fa1 = Fa2 - FA = e2' Fr2 - FA.

При этом условие Fa1 ≥ e1′ Fr1 будет обя­зательно выполнено.



« Назад [Определение сил, нагружающих подшипники] Далее »

Если статья Вам понравилась или была полезной, поделитесь ней, пожалуйста, в социальных сетях: