Конструкция и расчет на долговечность подшипников качения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самарский Государственный Технический Университет

Кафедра «Механика»

Лабораторная работа

«Конструкция и расчет на долговечность подшипников качения»

подшипник качение роликовый долговечность

Выполнили студенты 2-МиАТ-1

Вейга Ю.В., Лёшин Я.Ю., Юшина Е.С.

Цель работы - изучение конструкций радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников и радиально-упорных роликоподшипников и определение их долговечности.

Расчет

Fr=2500H

Fa=500H

К6=Кт=1

1)204: d= 20 мм, D=47мм, В=14, r=1.5, Cr=9810,

Cor= 6180, n=12500, m=3 Lh>=Lht

Lh= m=3, n=300, P=(XVFr +YFa)KbKt

e=0.518( e=0.28

X=1 Y=0

P =(1*1*2500 + 0*500) = 2500

Lh=

2)36303: d=15 мм, D= 47 , m=3 Lh>=Lht

Lh= m=3, n=300, P=(XVFr +YFa)KbKt

e= 0.631( e= 0.631(0.07 e=0.45>=0.3

X=0.45 Y=

Lh =

Контрольные вопросы:

1. Почему подшипники качения получили преимущественное распространение?

2. Из каких деталей состоят подшипники качения?

3. Классификация подшипников качения.

4. Основные типы подшипников качения.

5. Особенности конструкции и работы радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников.

6. Особенности конструкции и работы радиально-упорных роликоподшипников.

7. Определите подшипники, имеющие условные обозначения 208, 36308, 7510.

8. Что такое динамическая и статическая грузоподъемности подшипников?

9.Что такое эквивалентная нагрузка подшипника?

10. Как определяют ресурс подшипника?

11. Условие подбора подшипников по долговечности.

Ответы:

1. Достоинства подшипников качения

1) Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства подшипников.

2) Малые потери на трение и незначительный нагрев (потери на трение при пуске и установившемся режиме работы практически одинаковы).

3) Высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин.

4) Малый расход смазочного материала.

5) Не требуют особого внимания и ухода.

6)Малые осевые размеры.

2. Подшипники качения - это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Подшипники качения состоят из:

- наружного и внутреннего колец с дорожками качения,

- тел качения (шариков или роликов),

- сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.

3. Подшипники качения делятся:

по форме тел качения: - на шариковые и роликовые с цилиндрическими (короткими и длинными),

витыми, игольчатыми, бочкообразными и коническими роликами;

по числу рядов тел качения - на одно-, двух- и четырехрядные;

по способу компенсации перекосов вала - на несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся;

по способности воспринимать нагрузку преимущественно того или иного направления

- на радиальные, радиально-упорные и упорные;

по габаритам при одинаковом внутреннем диаметре - на серии: сверхлегкую, особолегкую, легкую, среднюю и тяжелую;

по ширине подшипника - на узкие, нормальные, широкие и особоширокие.

3.Классификация подшипников качения

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

1) по форме тел качения:

а) шариковые рис. 1.а,

б) роликовые, причем последние могут быть с цилиндрическими (рис. 1.б), коническими (рис. 1.в), бочкообразными (рис. 1.г), игольчатыми (рис. 1.д) и витыми роликами (рис. 1.е);

2) по направлению воспринимаемой нагрузки:

а) радиальные,

б) радиально-упорные,

в) упорно-радиальные,

г) упорные;

3) по числу рядов тел качения:

а) однорядные,

б) многорядные.

Рисунок 1. Виды тел качения

4) по способности самоустанавливаться:

а) несамоустанавливающиеся,

б)самоустанавливающиеся (сферические);

5) по габаритным размерам -- на серии: для каждого типа подшипника при одном и том же внутреннем диаметре имеются различные серии, отличающиеся размерами колец и тел качения.

(в зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые),

(в зависимости от ширины подшипника серии подразделяются на особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие).

4. Основные типы подшипников качения

Шариковый радиальный подшипник самый распространенный в машиностроении. Он дешев, допускает перекос внутреннего кольца относительно наружного до 0 °10'. Предназначен для радиальной нагрузки. Желобчатые дорожки качения позволяют воспринимать осевую нагрузку. Обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. При одинаковых габаритных размерах работает с меньшими потерями на трение и при большей угловой скорости вала, чем подшипники всех других конструкций.

Шариковый радиальный сферический подшипник предназначен для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной нагрузкой может воспринимать небольшую осевую нагрузку и работать при значительном (до 2...3°) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться определяет область его применения.

Роликовый радиальный сферический подшипник имеет ту же характеристику, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью из всех других подшипников таких же габаритных размеров.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами воспринимает большие радиальные нагрузки. Допускает осевое взаимное смещение колец. Применяется для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих» опор (для валов шевронных шестерен и др.).При необходимости осевой фиксации валов в одном направлении применяют подшипники с дополнительным буртом, а для осевой фиксации в двух направлениях -- подшипники с дополнительным буртом и с упорной шайбой. Грузоподъемность подшипника составляет в среднем 1,7 от грузоподъемности шарикового радиального.

Роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами воспринимает только радиальную нагрузку. При сравнительно небольших габаритных размерах обладает высокой радиальной грузоподъемностью.

Шариковый радиально-упорный подшипник предназначен для комбинированных (радиальных и осевых) или чисто осевых нагрузок.. Подшипники, смонтированные попарно, воспринимают осевые силы, действующие в двух направлениях. Применяются при большой частоте вращения.

Роликовый конический подшипник воспринимает одновременно радиальную и осевую нагрузки. Применяется при средних и низких скоростях вращения. Обладает большой грузоподъемностью. Удобно регулируется. Подшипники этого типа, как и предыдущие, устанавливают попарно.

Шариковый упорный подшипник воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. При действии осевых сил попеременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник. Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при средней и низкой частоте вращения.

5. Радиально-упорные шариковые подшипники.

По своей конструкции радиально-упорные шариковые подшипники похожи на радиальные шариковые подшипники. Главное отличие этого типа - это возможность и необходимость одновременной работы при осевой и радиальной нагрузке. Без одновременного наличия обеих нагрузок работа подшипника невозможна. Эта конструкция обладает такими же скоростными характеристиками, как и обычный радиальный шариковый подшипник. Для одновременной работы при осевых нагрузках с разных сторон, подшипники объединяются в группы (дуплексы, триплексы). Этот тип широко применяется в автомобилестроении, производстве станков.

6. Конические роликовые подшипники.

Изобретателем этого типа (в начале прошлого века) был американский инженер Генри Тимкен, основатель компании TIMKEN. Эта конструкция подшипника способна одновременно воспринимать большую радиальную и одностороннюю осевую нагрузку (для одиночной установки). Желательна работа при одновременном наличии обеих нагрузок. Тело качения в подшипнике - конический ролик. Уже 100 лет компания TIMKEN является ведущим производителем конических роликовых подшипников в мире. Широкое применение эта конструкция нашла в металлургии и тяжелом машиностроении.

7. 208-радиально шариковый однорядный подшипник, серия средняя, класс точности 0.

36308-радиально-упорный шариковый, серия широкая, класс точности 0.

7510- радиально упорный роликовый, серия средняя широкая, класс точности 0.

8. Величина динамической грузоподъемности С используется для расчетов характеристик динамически нагруженного подшипника, т.е. подшипника, который вращается под нагрузкой. Она выражает величину нагрузки на подшипник, которая обеспечивает номинальный ресурс 1 миллион оборотов согласно ISO 281:1990. При этом предполагается, что эта нагрузка постоянна по величине и направлению и является радиальной для радиальных подшипников и осевой, для упорных подшипников.

Величина статической грузоподъемности C0 используется в расчетах в тех случаях, когда

подшипники

* вращаются очень медленно (n < 10 об/мин)

* совершают медленные колебательные движения

* находятся в неподвижном состоянии

продолжительное время.

9. Эквивалентная нагрузка на подшипник

Постоянная радиальная нагрузка, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним и неподвижным наружным кольцом обеспечивает такой же расчетный ресурс (долговечность), как при фактических условиях нагружения и вращения подшипника в эксплуатации.

10. Определение ресурса подшипника

Для выбора подшипника качения необходимо знать заданные условия эксплуатации, то есть величину и направление нагрузки; характер приложения нагрузки; частоту вращения одного или обоих колец; требуемый ресурс; рабочую темпера­туру узла и другие требования, определяемые конструкцией машины. Под ресурсом подшипника понимается число оборотов, которое одно из колец подшипника совершает относительно другого кольца до появления первых признаков усталости металла одного из колец или тел качения. Он может быть выражен в млн. оборотов или часах работы при постоянной частоте вращения. Под базовым расчетным ресурсом понимается ресурс, соответствующий 90% надежности для конкретного подшипника или группы идентичных подшипников качения, работающих в одинаковых условиях, изготовленных из обычно применяемого материала высокого качества, хорошего качества изготовления и обычных условий эксплуатации.

11. Долговечность подшипников -- расчетный срок службы, измеряемый числом оборотов, в течение которого не менее 90% из данной группы подшипников при одинаковых условиях должны отработать без появления признаков усталости металла.

Размещено на Allbest.ru