Методические указания по технической механике (mu2)

Посмотреть архив целиком

  • ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПОРНЫХ УЗЛОВ ВАЛОВ И ОСЕЙ

    При проектировании опорных узлов последовательно решаются такие задачи:

    1) разработка конструктивной схемы расположения опор и функциональных элементов всего механизма из условий разме-щения звеньев по габаритам в плоских развертках или сечениях;

    2) разработка конструктивной схемы продольного замыкания опор, т.е. схемы ограничения осевых смещений валов или блоков на осях;

    3) выбор (в особых случаях разработка) подшипников качения,

    4) разработка элементов посадочных мест подшипников: определение формы и размеров поверхностей, сопрягаемых с кольцами подшипников; установление допусков на размеры, форму и расположения посадочных поверхностей; установление требований к твердости и шероховатости;

    5) разработка элементов смазывания и уплотнения подшипников;

    6) пространственная компоновка (свертка) плоских схем и внесение необходимых изменений и уточнений в конструкцию опорных узлов: отра­ботка формы и размеров крышек, выбор деталей крепления крышек, расчет пружин замыкания и др.

    1.1. Разработка конструктивной схемы

    Используя геометрические расчеты (зубчатых колес, кулачковв и др.), паспортные и исходные данные (для двигателей, потенциометров, концов валов и т.п.), выполнить в масштабе 1:1 габаритные эскизы всех вновь разработанных, принятых или заданных элементов кинематической цепи. На основании кинематической схемы, пользуясь эскизами ее элементов и рекомен-дациями таблицы 1.1 составить необходимое количество плоских компоновочных схем, т.е. схем расположения тех элементов, оси которых могут быть показаны в одной плоскости одной разверткой или в одном сечении (рисунок 1.1).



    Рис. 1.1. Габаритно-конструктивная компоновка плоской развертки кинемати-ческой цепи редуктора с параллельными осями





    Комбинируя варианты схем для отдельных осей (таблица 1.1 или [2, таблица 4.21]), следует:

    а) обеспечить заданное относительное расположение входных и выходных звеньв механизма (валов, двигателей и др.);

    б) обеспечить расположение подшипников в соответствии с возможностями принятого типа корпуса (для двухплатного, например, корпуса подшипники желательно располагать только в двух плоскостях);

    г) исключить накладку размеров (например, венцов зубчатых колес на валики или ступицы) и уменьшить длину валиков, изменяя расположение элементов вдоль оси вращения;

    д.) удовлетворить требования по сборке и регулировке, используя варианты с двухконсольным расположением на основе стаканов (см. [2, рис.7.З5]), применяя блочные конструкции зубчатых колес на неподвижных осях и др.


    Выбор схемы продольного замыкания опор

    Рекомендуемые схемы замыкания опор приведены в таблице 1.2.

    Схема 1. Замыкание "в распор". Внутренние кольца подшипников упираются в заплечики вала, наружные - в торцовые поверхности корпусных деталей. Необходимый осевой зазор (натяг) в зависимости от допуска на его значение (таблица 1.3) обеспечивается:

    а) замыкающим размером сборочной размерной цепи вал - корпус и его предельными отклонениями методом полной или неполной взаимозаменяемости. Применять для изделий крупносерийного и массового производ­ства или при допуске зазора более 0,1 мм;

    б) методом пригонки, т.е. доработкой при сборке высоты торцового уступа крышек (схема I.I, поз.2) или толщины простановочных колец (схема 1.2, поз.2). Применять при допуске осевого зазора вала в подшипниках 10...30 мкм;

    в) методом регулировки - набором прокладок (колец) по толщине (схема 1.3, поз.2). Применять при допуске зазора более 30 мкм;

    г) методом регулировки - смещением наружных колец подшипников резьбовыми пробками (схема 1.4, поз.2). Применять при допуске осевого зазора (натяга) менее 15 мкм и при любом значении допуска, когда необходима регулировка положения вала вдоль его оси или периодическая регулировка зазора или натяга


    1.Базовые схемы для формирования конструкции опорных узлов редукторов и передаточных механизмов

    В двухплатных корпусах и стойках

    В одноплатных корпусах и стаканах


    о о

    о о



    о о

    о о


    о о

    о о



    о о

    о о

    2.Вспомогательные схемы для формирования конструкции опор связей, сателлитов, ограничителей, отводов и т.п.


    о о

    о о



    о о

    о о



    О О


    О О





    о о

    о о

    Таблица 1.1

    Примечание: Полная сетка возможных вариантов схем опор-ных узлов валов и осей приведена в [2]. Если на валу или оси необхо-димо установить более двух функ-циональных элементов, возможные варианты схем строятся на основе приведенных двухэлементных.1.2.









    В технических требованиях сборочных чертежей в зависимости от принятого метода ограничения осевой игры вала делается запись по форме:

    для метода полной взаимозаменяемости - "Осевой зазор в опорах валов поз.___ (0,03...0,0б мм). Контролировать по смеще-нию торца вала при осевой нагрузке 5 Н";

    для метода пригонки - "Осевой зазор в подшипниках валов поз. ___ (-0,01...0,02 мм) обеспечить доработкой толщины простановочных колец поз. ___.

    для методов регулировки - "Осевой зазор в опорах вала поз.__ (0,02...0,06 мм) обеспечить подбором толщины колец поз,__" или "Осевой натяг в подшипниках валов поз.____(0,005.. .0,01 мм) обеспечить перемещением резьбовых пробок поз.__. Контрольное смещение вала при осевой нагрузке 10 Н в пределах 0,002.. .0,004 мм". •

    Схема 2. Замыкание обеспечивается внутренними уступами расточек в корпусе (схема 2.1) или распорным кольцом (схема 2.2, поз.1) и торцами двух наружных элементов, закрепляемых на валу. Необходимый осевой зазор или натяг достигается сме-щением внутренних колец подшипника гайками (схема 2.1, поз.2), упорными кольцами (схема 2.3, поз.2) или ступицами зубчатых колес, муфт и др. (схема 2.4). В технических требованиях записывают: "Осевой зазор в опорах валов поз.__ (0,02...0,04 мм) обеспечить перемещением упорных колец поз._. Кольца заштифтовать после контрольной проверки редуктора по моменту трения".

    Схема 3. Замыкание на одной опоре. Опору с двумя подшипниками нужно замыкать по схеме 1 или 2. Толщина колец между подшипниками 0,5...1,5 мм. Подшипник плавающей опоры фиксировать закреплением только внутреннего кольца; если используется подшипник с цилиндрической дорожкой качения (серия 640000), закрепляют оба кольца подшипника (схема 3.2).

    Схема 4. Замыкание каждой опоры осуществляют только по схеме 1. Стакан плавающей опоры устанавливать в корпусном отверстии с натягом 0,002...0,006 мм индивидуальной подгонкой или используя метод групповой взаимозаменяемости. В техни-ческих требованиях дополнительно к записи, соответствующей схеме 1, указывают: "Стакан поз.___ в отверстие корпуса установить с натягом (0,003...0,006 мм). Допускается доработка поверхности стакана (Ra 0,32)".

    Схема 5. Осевой зазор устраняется перемещением шариковой пяты при контролируемом усилии замыкания. Пример записи в технических требованиях: "Осевой зазор в опорах вала поз.__ не допускается. Устранить перемещением упора регули-ровочным винтом поз.__ ".

    Таблица 1.2

    Схема 1

    Схема 2

    1.1. Для двухплатных, литых закры-тых и открытых корпусов, для сбо-рок в двухопорных стойках на пли-те. Для всех типов подшипников. Регулирование осевого зазора дости-гается подрезкой торцов выступов крышек поз. 2.

    Для одноплатных корпусов и во всех случаях, когда опоры монтируются в коротких стаканах. Для всех основных типов подшипников. Осевой зазор уста-навливается смещением внутренних колец подшипников любым способом.

    1.2. То же, по условиям применения. Необхо­димый зазор устанавливается доработкой толщины колец поз. 2 или подбором их толщины. Крыш-ки могут быть утопленными, иметь отверстия для выхода вала, уплотни-тели, смазоч­ные полости.

    2.2. То же, по применению, но ограни-чение смещения колец в стакане или в отверстии корпуса осуществляется рас-порными кольцами поз.1, которые фик-сируются в отверстии штифтами, сто-порными винтами и др.

    1.3. То же, по применению, но кон-струкция основана на применении подшипников типа 840ооо, 860ооо или 880ооо по ГОСТ 10058-75 с упорным бортом. Зазор регулируют либо прокладками поз.2, смещением стоек на пли­те, либо ступицы на внутреннее кольцо

    2.3. Для формирования двухопорного узла на неподвижной оси, для уста­нов-ки сателлитов планетарных механиз-мов и др. Зазор или натяг в под­шипни-ках устанавливается смещением коль-ца поз. 2. либо всей оси на корпусную деталь.

    1.4. То же, по условиям применения (см. схему 1.1.). Необходимый осе-вой зазор или натяг может быть ус-тановлен с большой точностью резь-бовыми пробками поз.2. Схема поз-воляет регулировать продольное по-ложение функциональных элементов.

    2.4. По применению и ре­гулированию осевого зазора схема аналогична схеме 2.2, но конструктивно основана на при-менении подшипников с упорным бор-том по ГОСТ 10058-75. Конструктивно и технологи­чески - очень простая схема

    Схема 3

    3.1. Для валов, винтов и др. большой длины при значительных перепадах температуры эксплуатации. Подшипники поз. 4 узла замыка­ния - типа о84оо, о660ооо, о88ооо с упорным бортом, плавающей опоры – типа 0ооо или 06оооо, 000ооо по ГОСТ 7242-70 с уменьшенными радиальными зазорами. Зазор устанавливается подбором или доработкой толщины колец поз.2

    3.2. Применение то же. В замыкающей опоре используются подшип­ники типа Оооо ГОСТ 8338-75 или 6ооо ГОСТ 831-75; для плавающей - подшипник с цилиндриче-ской дорожкой качения внутреннего кольца типа 64ооо ГОСТ 10058-75. Для креп-ления этот подшипник имеет фланец с отверстиями. Опора замыкания собрана в стакане, зазор регулирует­ся резьбовым кольцом поз.2

    Схема 4. В условиях применения схемы замыкания 3, когда не допускается радиаль-ный зазор в плавающей опоре, одиночный подшипник заменяется плавающим стаканом с двумя подшипниками, замкнутыми внутри стакана по схеме 1. Подшип-ники типа 0ооо или 6ооо. Внутренние кольца по оси стягивают до отказа. Осевой зазор в каждой паре обеспечивается смеще­нием наружных колец подшипников любым методом.

    Схема 5. Для валов счетно-решающих механизмов и в других случаях, когда необходимо полностью устранять осевой зазор, сохраняя минимальные потери на трение. В опорах используются радиальные подшипники типа Оооо 5-го или 4-го класса точности с уменьшенными радиальными зазорами. Опоры формируют в стаканах. Осевой зазор устраняется специальным винтом-упором поз. 2;

    Схема 6. Когда необходимо обеспечить постоянное значение осевого натяга во всем температурном диапазоне эксплуатации, в схемах замыкания 1 или 5 кинематическое замыкание заменяют силовым: кольцо менее нагруженного подшипника замыкается на вал (для схемы 2) или на корпус (для схемы 1) через упругую связь - пружину, упругую крышку и др.


    Схема 6. Необходимое усилие замыкания обеспечивается пружиной. Схема является вариантом любой из пяти ранее рассмотренных схем, при котором кинематическое замыкание заменяется силовым. В технических требованиях записывают: "Усилие замыкания подшипников вала поз.___ (40,5 Н) установить смещением резьбовой пробки поз.__. Контролировать по началу смещения торца вала".

    Конструктивные схемы узлов с поперечной и комбинированной базами можно выбирать по [2, рис.4.21 и 4.23].


    1.3. Выбор подшипников качения.

    Подшипники качения выбирают с учетом всех требований, предъявленных к подшипниковым узлам проектируемого изделия [2].

    Исходный критерий – относительная частота вращения подвижного кольца подшипника: если она меньше 1 об/мин, под-шипники выбирают по статической грузоподъемности (ГОСТ 18854-82), если равна 1 об/мин или больше - по динамической грузоподъемности (ГОСТ 18855-82).

    Приступая к выбору подшипников, следует детально изучить стандарты с общим наименованием "Подшипники качения", в частности:

    ГОСТ 24955-81. Термины и определения.

    ГОСТ 3325-85. Поля допусков посадочных мест валов и отверстий. Посадки.

    ГОСТ 3395-75. Типы и конструктивные разновидности

    ГОСТ 20226-82 Заплечики для установки подшипников качения.

    ГОСТ 520-89. Технические требования

    ГОСТ 25256-82 Допуски. Термины и определения.

    ГОСТ 3189-75. Система условных обозначений.

    ГОСТ 18854-82 Методы расчета статической грузоподъемности.

    ГОСТ 3478-79. Основные размеры.

    ГОСТ 18855-82 Методы расчета динамической грузоподъемности.

    ГОСТ 24810-8I. Зазоры. Размеры

    ГОСТ 20918-75 Методы расчета предельной частоты вращения.


    Выбор подшипников по статической грузоподъемности по ГОСТ 18854-82 затруднений не вызывает.

    Приведенная далее последовательность выбора подшипников по динамической грузоподъемности применима для всех типов радиальных и радиально-упорных шари-коподшипников. В более общих случаях руководствоваться [1, 2].

    Исходные данные для выбора типоразмеров подшипников:

    а) принятая конструкция узла (см. таблица 1.2);

    б) значения и направления внешних нагрузок на опоры и вал;

    r) монтажные и эксплуатационные требования (осевой зазор вала, температура, ударно-вибрационные параметры и др.);

    д) диаметры вала в зоне установки подшипников;

    и) материалы вала и корпуса.

    Последовательность выбора подшипников.

    Выбрать основной тип подшипника по таблице 1.4. В исходной схеме обозначения подшипника по ГОСТ 3189-75.

    XX - ХХХХХХХ. XX …

    записать обозначение принятого типа (0; 1 или 6).

    Пример 1; Двухопорный гладкий вал (dв = 6 мм), конструктивная схема 1.3; ради-альная нагрузка правой опоры Q2 = 35 Н, левой – Q1=40 H; осевая A= 13 Н направлена на опору 2, осевой люфт(30...60 мкм) и другие данные (см. далее).

    По таблице 1.4 приняты радиальные однорядные шариковые подшипники (тип 0). Обозначение принимает вид

    XXX – ХXХ0ХХХ. XX ...

    2. Выбрать конструктивную разновидность основного типа подшипника;

    в обозначении подшипника записать знаки разновидности:

    XXX - XXXXXXX. XX ...

    Использование разновидностей основного типа по ГОСТ 3395-79 (с уплотне-ниями, с упорным бортом и др.) упрощает конструкцию узла, повышает его надеж-ность и точность (см. табл.1,2 и 1.4).

    Конструктивные разновидности 00, 03, 04, 07 радиально-упорных подшипников отличаются номинальным углом контакта и конструкцией колец.

    К примеру 1. Принятая ранее схема замыкания (схема 1.3) конструктивно фор-мируется с использованием радиальных подшипников с упорным бортом и двумя за-щитными шайбами по ГОСТ 10058-75 (разновидность 88оооо). Обозначение подшипника принимает вид ХХ - X880ХXX. ХХ…

    Таблица 1.3-Ориентировочные данные для назначения сборочного осевого смещения вала в подшипниках.

    Зазоры и допуски в мкм.

    Элемент узла, определяющий уровень требований к осевому смещению вала в подшипниках

    Группа механизма по требованиям к зазору

    А

    Б

    В

    Gao

    TG

    Ga

    Gao

    TG

    Ga

    Gao

    TG

    Ga

    min

    max

    min

    max

    min

    max

    Цилиндрические прямозубые колёса

    40-60

    30

    0

    100

    4

    10

    - 4

    10

    6

    2

    10

    Цилиндрические косозубые и винто-вые колёса

    Нереверсивные

    40-60

    0

    0

    80

    4

    10

    -4

    10

    2

    10

    Реверсивные.

    20-40

    20

    0

    60

    4

    8

    .-4

    2

    Конические прямозубые колёса

    0

    fАМ

    -4

    2

    Червячные колёса

    0

    fxr

    -4

    2

    Червяки

    Нереверсивные

    20-40

    20

    0

    60

    6

    2

    -2

    10

    6

    6

    2

    10

    Реверсивные.

    10-30

    10

    0

    40

    22

    4

    4

    2

    6

    Винты ходовые

    10-30

    10

    0

    0

    Осевые кулачки с замыканием

    Силовым

    10-30

    20

    0

    40

    4

    10

    0

    10

    6

    6

    2

    10

    Кинематическим

    6-12

    10

    -4

    16

    2

    6

    -2

    8

    4

    4

    2

    8

    Радиальные кулачки с замыканием

    Силовым

    20-40

    20

    0

    60

    4

    10

    0

    10

    6

    6

    2

    10

    Кинематическим

    4-8

    10

    -4

    16

    0

    4

    -4

    4

    4

    4

    2

    6

    Маховики стабилиза­торы ско­рости

    -

    -

    -

    -

    2

    4

    0

    4

    2

    4

    2

    6

    Обозначения: А - механизмы, к которым не предъявляются специальные требования (к кинематической точности и моменту трения в опорах)

    Б - механизмы, к которым предъявлены требования (прежде всего, к кинематической точности); высоко-скоростные валы (n10 об/мин) всех групп механизмов;

    В - механизмы, которые одновременно должны иметь и достаточно вы­сокую кинематическую точность, и малые потери на трение в опорах;

    Gao- оптимальный зазор или натяг (знак "-");

    fАМ - предель­ное осевое смещение зубчатого венца конического колеса по ГОСT 9368-81(модуль меньше 1 мм) или ГОСТ 1758-81 (модуль равен или больше 1 мм);

    fxr- смещение средней плоскости червячного колеса, допускаемое по ГОСТ 3675-81 или ГОСТ 9774-81;

    TG допуск сборочного зазора;

    Gamin, Gamax- предельные значения эксплуатационного зазора (натяга);

    FI -допуск на кинематическую погрешность зубчатого колеса, определяемый по ГОСТ 9178-81 или

    ГОСТ 1643-81

    - угол наклона зубьев косозубых колес;


    3. Выбрать размер внутреннего диаметра подшипника d из размерного ряда по ГОСТ 3478-79 или таблице 1.5, принимая его равным диаметру вала dв или меньше на 1…3 мм в зависимости от принятой схемы замыкания и конструкции узла; в схеме обозначения заполнить знаки внутреннего диаметра (табл. 1.5):

    XXX – ХХХХХХХ. ХХ ... при d<10 ми,

    XXX - ХХХХХХХ. ХХ ... при d 10 мм.

    Если диаметр вала не рассчитывался, а ступицы зубчатых колес на валу закрепляются штифтами, d и dв можно выбирать по таблице 1.6.

    Выбирая d, следует учитывать ограниченность номенклатуры подшипников массового изготовления для принятого типа.

    Обозначение подшипников принимает вид

    ХХ – Х8800X4. XX ...


    Таблица 1.4 - Выбор основного типа подшипников для опор малогабаритных механизмов приборов

    Характеристика нагружения вала

    Частота вращения103, об/мин

    Подшипник

    Примеры элементов, нагружающих вал

    Тип

    Класс точно-сти, не ниже

    Вал нагружен только радиальными внешними силами Qr

    <10

    0ooо

    Р0

    Цилиндрические прямозубые колёса, радиальные кулачки, поводковые муфты, шкалы, рычаги и т.п.

    10

    Р6

    Вал нагружен ради-альными и осевой силами при:

    A ≤ 0,35Qr


    <10

    0ooo

    P0

    Конические, косозубые цилиндрические и однозаходные червячные колёса, контактные торцевые кольца

    10

    0ooo (6ооо)

    P6

    Вал нагружен ради-альными Qr и осевой силами при:

    0,35Qr < A ≤Qr

    <10

    o6000

    PO

    То же и винты ходовые, червяки и червячные колёса

    10

    36ooo

    (6000)

    P6

    То же, при

    Qr < A ≤10Qr

    <10

    36000 (6000)

    PO

    Конические зубчатые колёса, червяки, винты ходовые, осевые кулачки, кулачковые муфты

    10

    46000

    P6

    Вертикальные валы

    с чисто осевой односторонней нагрузкой

    <10

    0oоo+

    +6oоo

    P6

    Маховики, опорные диски регистраторов, лимбы, кодовые диски на вертикальных валах и т.п.

    10

    P5

    С осевым и радиальным нагружением

    <5

    6000+ +6ooo

    P6

    То же, но установленные на одном валу с зубчатыми или фрикционными колёсами.

    5

    Р5


    При длине опорной базы валика l > 12dв и относительно боль-ших радиальных наг-рузках, а также во всех случаях, когда трудно обеспечить соосность посадоч-ных отверстий кор-пуса для установки подшипников, сле-дует применять ша-рикоподшипники типа 1ooo (радиаль-ные сферические двухрядные).


    Примечание. При больших осевых нагрузках валов силовых механизмов взамен радиально-упорных подшипников (тип 6ооо) для диаметров больше 9 мм можно применять упорные (тип 8ооо) совместно с 0ооо.


    4. Определить расчетную долговечность подшипников, млн.об.:

    Lna= Lhn60/106, (1.1)

    где Lh-заданная продолжительность работы подшипника в течение срока службы изделия, часов;

    n-частота относительного вращения колец подшипника, об/мин; при n= 1...10 об/мин принимать n = 10 об/мин.

    К примеру 1. Задано Lh=20000 ч; n=850 об/мин. По (1.1) Lna=2000085060/106=1020 млн. об.

    5. Определить базовую долговечность подшипников

    (1.2)

    где a1- коэффициент коррекции по надежности (таблица 1.7);

    a2 – коэффициент, учитывающий изменение характеристик материала; для стандартных подшипников a2=1;

    a3- коэффициент, учитывающий условия условия эксплуатации (таблица1.8):

    а3=1/(КБКТ)3 (1.3)


    Таблица 1.5 - Технические характеристики шарикоподшипников

    Серия по Dxd

    Серия по ширине для типа

    Размеры, мм

    Грузопо-дъёмность, Н

    [n]*103,об/мин

    Х000ооо

    Х840ооо

    Х860ооо

    Х880ооо

    Х060ооо

    Х080ооо

    Х006ооо

    d

    D

    B

    r

    DF

    BF

    Cr *

    C0r*

    Защитные шайбы

    Защитные шайбы

    нет

    есть

    нет

    есть

    82

    -

    1

    3

    3

    -

    -

    -

    2

    5

    1,5

    2,3

    0,2

    6,1

    0,5

    0,61

    100

    61

    31

    8/2,5

    -

    1

    3

    3

    -

    -

    -

    2,5

    6

    1,8

    2,6

    0,3

    7,1

    0,5


    200

    120

    83

    2

    1

    3

    3

    -

    -

    2

    3

    7

    2,5

    3

    0,3

    8,1

    0,5


    340

    130

    84

    1

    1

    3

    3

    -

    -

    2

    4

    9

    2,5

    4

    0,3

    10,3

    0,6

    1,0

    415

    186

    25

    85

    1

    1

    3

    3

    -

    -

    -

    5

    11

    3

    5

    0,3

    12,5

    0,8

    1,0

    480

    200

    86

    1

    1

    3

    2

    -

    -

    6

    6

    13

    3,5

    5

    0,3

    15,0

    1,0

    1,1

    600

    250

    87

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    7

    14

    3,5

    -

    0,3

    -

    -

    -

    800

    300

    88

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    8

    16

    4

    -

    0,4

    -

    -

    -

    963

    490

    89

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    9

    17

    4

    -

    0,4

    -

    -

    -

    980

    500

    800

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    10

    19

    5

    -

    0,5

    -

    -

    -

    1000

    510

    801

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    12

    21

    5

    -

    0,5

    -

    -

    -

    1050

    580

    802

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    15

    24

    5

    -

    0,5

    -

    -

    -

    1435

    830

    20

    803

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    17

    26

    5

    -

    0,5

    -

    -

    -

    1800

    900

    804

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    20

    32

    7

    -

    0,5

    -

    -

    -

    2300

    1000

    16

    805

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    25

    37

    7

    -

    0,5

    -

    -

    -

    2830

    1980

    12

    806

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    30

    42

    7

    -

    0,5

    -

    -

    -

    3400

    2500

    91

    1

    1

    3

    3

    -

    -

    1

    1

    4

    1,6

    2,3

    0,2

    5,0

    0,5

    0,6

    195

    29

    31

    9/1,5

    1

    1

    3

    3

    -

    -

    -

    1,5

    5

    2,0

    2,6

    0,3

    6,5

    0,6

    0,8

    200

    30

    92

    1

    1

    3

    3

    -

    -

    1

    2

    6

    2,3

    3,0

    0,3

    7,5

    0,6

    0,8

    210

    88

    9/2,5

    1

    1

    3

    3

    -

    -

    -

    2,5

    7

    2,5

    3,5

    0,3

    8,5

    0,7

    0,9

    300

    120

    93

    1

    1

    3

    3

    3

    3

    1

    3

    8

    3

    4

    0,3

    9,5

    0,7

    0,9

    430

    196

    94

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    4

    11

    4

    4

    0,3

    12,5

    1

    1

    730

    340

    95

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    5

    13

    4

    4

    0,4

    15

    1

    1

    830

    390

    96

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    6

    15

    5

    5

    0,4

    17

    1,2

    1,2

    1130

    558

    97

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    7

    17

    5

    5

    0,5

    19

    1,2

    1,2

    1540

    774

    25

    98

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    8

    19

    6

    6

    0,5

    22

    1,5

    1,5

    1710

    880

    99

    1

    -

    -

    -

    1

    1

    1

    9

    20

    6

    6

    0,5

    -

    -

    -

    2050

    1040

    900

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    1

    10

    22

    6

    -

    0,5

    -

    -

    -

    2570

    1290

    901

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    12

    24

    6

    -

    0,5

    -

    -

    -

    2570

    1290

    902

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    15

    28

    7

    -

    0,5

    -

    -

    -

    2680

    1480

    20

    903

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    17

    30

    7

    -

    0,5

    -

    -

    -

    2790

    1640

    904

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    20

    37

    9

    -

    0,5

    -

    -

    -

    5030

    3050

    16

    16

    0

    -

    -

    -

    -

    -

    0

    6

    17

    6

    -

    0,5

    -

    -

    -

    1900

    800

    25

    17

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    0

    7

    19

    6

    6

    0,5

    -

    -

    -

    2190

    1150

    18

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    0

    8

    22

    7

    7

    0,5

    -

    -

    -

    2540

    1350

    19

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    0

    9

    24

    7

    7

    0,5

    -

    -

    -

    3000

    1500

    100

    0

    -

    -

    -

    -

    -

    0

    10

    26

    8

    -

    0,5

    -

    -

    -

    3530

    1960

    23

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    3

    10

    4

    4

    0,3

    11,5

    1,0

    1,0

    490

    215

    31

    24

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    4

    13

    5

    5

    0,4

    15,0

    1,0

    1,0

    902

    420

    25

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    16

    5

    5

    0,5

    18

    1,0

    1,0

    1470

    740

    26

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    6

    19

    6

    6

    0,5

    22

    1,5

    1,5

    2160

    1150

    25

    27

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    0

    7

    22

    7

    7

    0,5

    -

    -

    -

    2500

    1350

    28

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    0

    8

    24

    8

    8

    0,5

    -

    -

    -

    2500

    1350

    34

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    -

    4

    14

    5

    5

    0,5

    -

    -

    -

    1450

    740

    31

    35

    0

    -

    -

    -

    0

    0

    -

    5

    19

    6

    6

    0,5

    -

    -

    -

    2120

    1150

    25


    Значения Сr и С0r - ориентировочные.

    Примечания:1. Для подшипников типов 840ооо, 860ooo и 880ооо серий 95…98 r=0,3 мм

    2. Подшипники, отмеченные знаком “+”, изготавливаются класса точности Р6, а выделенные знаком « - « в графе серий по ширине - по специальным заказам.






    Обозначения размеров, размерных серий и знаков условного обозначения подшипников соответствуют приведенной схеме:


    Таблица 1.6


    Диаметр, мм

    Крутящий момент, Нм не более

    0,1

    0,2

    0,36

    0,77

    1,4

    1,6

    2,8

    3,1

    5,4

    Вала

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    12

    штифта

    0,8

    1

    1,2

    1,6

    2

    2

    2,5

    2,5

    3

    подшип-ника для схемы:

    1

    2

    3

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9(10)

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    12

    Примечания: 1. Материал валика - сталь качественная, HRC>32.

    Штифты по ГОСТ 3128-70.

    2.Допускается увеличение диаметра штифта до d/З; при этом предельный крутящий момент Т= 0,05dвdш, Нм.

    К примеру 1. При Т=0,5 Нм: dв =6 мм, dш =1,6 мм; для схемы1 d = 4 мм.


    Tаблица 1.7- Значения

    коэффициента а1

    (ГОСТ 18855-82) Таблица 1.8 Значения коэффициентов КБ и КТ

    Условия нагружения

    Значение КБ

    Спокойная нагрузка без толчков и ударов

    1,0

    Легкие толчки, кратковременные перегрузки до 128 %

    1,0…1,2

    Умеренные толчки, вибрация, кратковременные перегрузки до 150 %

    1,3…1,5

    То же, в условиях повышенной надежности

    1,5…1,8

    Значительные толчки и вибрация, перегрузки до 200 %

    1,8…2,5

    Очень сильные удары, кратковременные перегрузки до 300 %

    2,5…3,0

    Коэффициент К т

    Рабочая температура подшип-ника, С

    100

    125

    150

    175

    200

    225

    250

    Значение коэффициента КТ

    1,0

    1,05

    1,10

    1,15

    1,25

    1,35

    1,40


    Надежность, %

    Значение а1

    90

    1,00

    95

    0,62

    96

    0,53

    97

    0,44

    98

    0,33

    99

    0,21

    К примеру 1. Заданы: необходимая надежность 98 %, температура узла 95 С, не более; возможны перегрузки до 120 %.

    Из таблиц: a1= 0,33; КБ = 1,2; КТ = 1. По (1.3):а3=1/(1,1)3= = 0,578; по (1.2): L10=1020/(0,33x 1x0,578)= 5347 млн. об.

    6. Определить эквивалентную динамическую нагрузку.

    , (1.4)

    где X и Y - коэффициенты по таблице 1.9, зависящие от значения (или е);

    Fr и Fa - радиальная и осевая нагрузки на один подшипник, Н;

    V=1, если вращается внутреннее кольцо подшипника, V= 1,2 - наружное.

    Значение коэффициента е для подшипников 0ооо, 06ооо, 36ооо эависит от относительной нагрузки. Следовательно, точное значение е можно установить, только зная типоразмер подшипника.

    На конструктивной схеме вала каждой паре подшипников присвоить индексы 1 и 2. Радиальную нагрузку на каждый из в подшипников принять равной заданному значению внешней радиальной нагрузки Qi:

    Fr1=Qr1; F r2=Qr2 (1.5)

    Последующие вычисления выполнить по одному из приведенных вариантов.

    Вариант 1. Приняты радиальные шариковые подшипники типа 0ооо.

    а) Внешняя осевая нагрузка на подшипник Аi =0 или Аi 0,19Qri.

    Окончательное значение

    Pri=VFri. (1.6)

    б) Внешняя осевая нагрузка Аi> 0,19Qri.Ориентировочно приняв e=0,21

    Pri=0,56VFri+2Ai (1.7)

    Вариант 2.Приняты радиально-упорные подшипники типа о06ооо или o36ooo.

    Принять e1=e2=0,3. Вычислить ориентировочно Pr1 и Pr2 согласно таблице 1. l0.

    Вариант 3.Приняты подшипники типов looo, о46ооо, оббооо, бооо - магнетные.

    Из таблицы 1.9 выписать значения е, Х, и Y,соответствующие типу подшипника, и выполнить вычисления по таблице 1.10. Здесь Рri- окончательные значения.


    Таблица 1.9 Коэффициенты Х и У

    Тип, угол контакта

    e

    Fa/(FrV)>e**

    Тип, угол контакта

    e

    Fa/(FrV)>e**

    X

    Y

    X

    Y

    0ooo

    =0

    0,014

    0,19

    0,56

    2,30

    36ооо

    =12

    0,014

    0,30

    0,45

    1,81

    0,028

    0,22

    1,99

    0,029

    0,34

    1,62

    0,056

    0,26

    1,71

    0,057

    0,37

    1,46

    0,084

    0,28

    1,55

    0,086

    0,41

    1,34

    0,110

    0,30

    1,45

    0,110

    0,45

    1,22

    0,17

    0,34

    1,31

    0,17

    0,48

    1,13

    0,28

    0,48

    1,15

    0,29

    0,52

    1,04

    0,42

    0,42

    1,04

    0,43

    0,54

    1,01

    0,56

    0,44

    1,00

    0,57

    0,54


    1,00

    1ооо

    =12

    -

    0,32

    0,65

    3,06

    46ooo

    =26

    -

    0,68

    0,41

    0,87

    =13

    -

    0,35

    2,81

    66ooo

    =36

    -

    0,95

    0,37

    0,66

    6ооо*

    -

    0,20

    0,50

    2,50

    *Магнетные.

    **Если Fa/(V Fr)е, для однорядных подшипников принимать Х= 1, Y= 0. Для подшипников типа 1ооо - X= 1, Y= 0,45ctg.







    Вариант 4. Подвижное звено установлено на одном радиальном подшипнике (А = 0) или выбирается подшипник плавающей опоры (схемы 3, таблица 1.2). Окончательное значение

    Pr3=Qr3V. (1.8)

    К примеру 1. При замыкании по схеме 1 А2= 13 Н. Подшипники типа 0ооо.

    По (1.5) Fr1= 40 Н; Fr2= 35 Н; по (1.6) P1 =40 Н;

    по (1.7) P2= 0.56135 + 213 = 45,6 Н.

    7. Определить расчетную динамическую грузоподъемность для каждого шарикоподшипника, Н:

    , (1.9)

    где Pri и L10- ранее вычисленные значения.

    К примеру 1. .

    8. Выбрать серию подшипника по наружному диаметру D и серии по ширине колец B; заполнить знаки в обозначении подшипника:

    XXX – ХХХХ0ХХ. XX ... – при d<10 мм,

    XXX - ХШХХХ. XX ... - при d мм.

    По каталогу, зная внутренний диаметр подшипника d и тип, выбирают наиболее легкую серию диаметров, при которой еще удовлетворяются условия:

    Ср. Cr; (1.10)

    nmax [n] , (1.11)

    где Cr и [n]- предельные грузоподъемность и частота вращения по ка­талогу (при этом, в первую очередь, следует ориентироваться на подшипники нормальной ширины - серии по ширине 1 или 0).

    Характеристики некоторых типоразмеров подшипников приведены в таблице 1.5.


    Таблица 1.10 – Вычисление эквивалентных нагрузок.

    Вычислить

    Установить соотношения

    Вычислить

    Установить соотношения

    Вычислить

    S1

    S2

    S1S2

    A2S2-S1

    Fa1

    Fa2

    Pr1

    Pr2

    Fr1e1

    Fr2e2

    -

    S1

    S1+A2

    -

    Fr1V

    Fr2

    -

    >

    X2Fr2V+Y2Fa2

    S2-A2

    S2

    -

    Fr1V

    Fr2V

    >

    -

    X1Fr1V+Y1Fa1

    Примечание. Индексация в таблице соответствует варианту, когда осевая сила А воспринимается подшип-ником 2. При нагружении осевой силой подшипника 1 все индексы "1" заменить на "2", "2" – на "1". Для узлов с осевым сборочным натягом при вычислении Fa1 и Fa2 следует добавлять усилие натяга Qн.


    В реверсируемых механизмах могут изменяться значения и направления нагрузок (червяки, винты). В этом случае необходимо просчитывать оба режима.

    К примеру 1. По таблице 1.5 подшипники типа 880ооо при d=4 мм имеют грузоподъемность, Н:

    серия диаметров 8, ширины 1 - Cr= 415 < Cp1= 699;

    серия диаметров 9, ширины 1 - Cr= 730 > Cp1= 699, но меньше Cp2;

    Серия диаметров 1 ГОСТ 10056-75 не предусмотрена;

    серия диаметров 2, ширины 0 - Cr1= 902 > Cp2= 797 > Cp1=699.

    Для всех серий [n] > n = 850 об/мин. Следовательно, для левой опоры можно принять подшипник типоразмера 1880094,

    D = 11 мм; для пра­вой - 0880024, D = 13 мм.

    Подшипники одного вала малогабаритных редукторов и большинства механизмов технологически выгодно выбирать либо одинаковыми, либо одного размера по наружному диаметру (таблица 1.11)

    Таблица 1.11-Наружные диаметры радиальных и радиально-упорных подшипников

    в зависимости от размерной серии по диаметру D (ГОСТ 3478~79), мм

    Серия

    по D

    Внутренний диаметр подшипника, мм

    0,6

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    12

    15

    0

    2

    2,5

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    10

    11

    12

    14

    15

    -

    -

    8

    2,5

    3

    4

    5

    6

    7

    9

    11

    13

    14

    16

    17

    19

    21

    14

    9

    -

    4

    5

    6

    7

    8

    11

    13

    15

    17

    19

    20

    22

    24

    28

    1

    -

    -

    6

    7

    8

    9

    12

    14

    17

    19

    22

    24

    26

    28

    32

    7
















    2

    2

    2

    -

    -

    -

    10

    13

    16

    19

    22

    24

    26

    30

    32

    35

    3

    -

    -

    -

    -

    -

    13

    16

    19

    22

    26

    28

    30

    35

    37

    42


    К примеру 1 Можно принять оба подшипника типоразмера 0880024 с наружным диаметром 13 мм, либо для левой опоры использовать подшипник с внутренним диаметром не 4 мм, а 5 мм, т.е. типоразмер 1880095 (D=13 мм, Cr= 830 Н). Ориентировочно примем оба подшипника серии 2 по D,0 - по ширине: dxDxB= 4х13х5 мм; Сr= 902 Н, Сor =420 Н.

    Обозначение: XXX - 880024. XX

    * свободные нули слева в основном обозначении не записывают.


    Если значения P определялись как ориентировочные, необходимо выполнить поверочный расчёт. Для этого выписывают из каталога или таблицы 1.5 значения статической грузоподъемности Cor принятых подшипников, определяют относительную осевую нагрузку , соответствующие ей значения e, X, и Y в таблице 1.7 и повторяют вычисления по (1.6) (для радиально-упорных подшипников по таблице 1.10) и (1.8) при действительных значениях e.

    Сравнивая новые значения Сp с допускаемыми для ориентировочно принятых подшипников (см. п.8), их принимают либо окончательно, либо переходят к другим сериям по диаметру.

    Если действительное значение eq получится меньше ориентировочного ea и после определения нового значения расчётной грузоподъёмности будет соблюдено условие (1.10), можно считать, что подшипники по грузоподъёмности выбраны правильно. При eq > ea следует проверить возможность перехода к более лёгким сериям.


    К примеру 1. Для принятыx подшипников Со1 = Со2= 420 Н.

    Fa/Cor = 13:420 = 0,031; eq = 0,224, X=0,56, Y=1,96 (промежуточные значения e и Y определяют линейной интерполяцией). Из уравнения (1.6) Pr2= 45,1 Н; из (1.9) Cp2= 789 Н < Сr2=902 Н, но больше Сr = 730 Н для серии 9. Поскольку eq>ea=0,22 и грузо­подъемность подшипников серии 2 явно не используется, следует прове­рить возможность применения серии 9, для которой Cor=340 Н

    Fa/Cor = 13:340 = 0,038; eq = 0,234, X=0,56, Y=1,161.

    Pr2= 0,56135 +1,6113 = 40,53 Н; Cp2= 708 Н < Сr2=730 Н.

    Следовательно, переход на серию 9 возможен. Окончательно принимаются подшипники по ГОСТ 10058-75 сверхлёгкой серии 4х11х4. Обозначение:

    ХХХХ – 1880094.ХХ...

    9. Выбрать класс точности подшипника; в обозначении записать класс точности (0;6;5;4 или 2) ГОСТ 520-89:

    ХХХ - XXXXXXX. ХХ…

    В первую очередь ориентироваться на применение подшипников класса 0 (Р0) или наиболее грубого класса, по которому выпускается принятый типоразмер (см. таблицу 1.5). Необходимость в применения более высоких классов точности уста-

    Таблица 1.12 - Предельные отклонения размеров и радиальные биения дорожек

    качения радиальных и радиалыю-упорных шарикоподшипников.

    Ограничение ГОСТ 52089

    Класс

    точности

    dm

    Отклонения, мкм

    D

    Отклонения, мкм

    Св.

    До

    dm

    Ri

    B

    Св.

    До

    Dm

    Ra

    EI

    ES

    max

    ei

    es

    ei

    es

    max

    P0

    (0)

    0,6

    2,5

    -8

    0

    10

    -40

    0

    2,5

    6

    -8

    0

    15

    2,5

    10

    -120

    6

    18

    10

    18

    18

    30

    -9

    18

    30

    -13

    13

    30

    50

    -11

    20

    P6

    (6)

    0,6

    2,5

    -7

    0

    5

    -40

    0

    2,5

    6

    -7

    0

    8

    2,5

    10

    6

    -120

    6

    18

    10

    18

    7

    18

    30

    -8

    9

    18

    30

    -8

    8

    30

    50

    -9

    10

    P5

    (5)

    0,6

    10

    -5

    0

    3,5

    -40

    0

    2,5

    18

    -5

    0

    5

    10

    18

    -80

    18

    30

    -6

    6

    18

    30

    -6

    4

    -120

    30

    50

    -7

    7

    P4

    (4)

    0,6

    10

    -4

    0

    2,5

    -40

    0

    2,5

    18

    -4

    0

    3

    10

    18

    -80

    18

    30

    -5

    4

    18

    30

    -5

    3

    -120

    30

    50

    -6

    5

    P2

    (2)