Алгоритм проверочного расчета вала

1. Привести действующие на вал нагрузки к его оси, освободить вал от опор, заменив их действие реакциями в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
2. По заданной мощности Р и угловой скорости? определить вращающие моменты, действующие на вал.
3. Вычислить нагрузки F₁, Fr₁, F₂, F_r2, приложенные к валу.
4. Составить уравнения равновесия всех сил, действующих на вал, отдельно в вертикальной плоскости и отдельно в горизонтальной плоскости и определить реакции опор в обеих плоскостях
5. Построить эпюру крутящих моментов.
6. Построить эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях (эпюры M_x и М_y).
7. Определить наибольшее значение эквивалентного момента (3.1.4), (3.1.5),:

8. Положив _экв = [ ], определить требуемый осевой момент сопротивления: Wx = М_экв/[ ]

Учитывая, что для сплошного круглого сечения

определяем d по следующей формуле:

 

Подшипники скольжения. Конструкция

Подшипник скольжения состоит из корпуса (который может быть разъемным, т. н. «ломаным») и рабочего элемента — втулки, которая монтируется на вал. В последнее время выпускаются модификации с разборным наружным кольцом (корпусом), для облегчения монтажа (при этом отдельные части должны скрепляться проволокой на заводе). С различными особенностями конструкций (наличие канавок, отверстий для смазки, прорезей, разломов

 

13.1 Достоинства и недостатки

+ Высокая работоспособность при больших скоростях (газ. Смазка)

+ Надежная работа при вибрационных и ударных нагрузках

+бесшумность раброты

+простота конструкции

+разъемные подшипники позволяют осуществлять монтаж и демонтаж коленчатых валов

 

- необходимость постоянного наблюдения за их работой

-большой расход смазки

-значительные потери энергии на трение при пуске

-сравнительно большая длина в осевом направлении

Виды разрушения

Вращению цапфы в подшипнике противодействует момент сил трения. Работа трения нагревает подшипник и цапфу. С повышением температуры понижается вязкость масла и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. В конечном результате заедание приводит к выплавлению вкладыша. Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения.
Работа подшипника сопровождается износом вкладыша и цапфы, что нарушает правильную работу механизма и самого подшипника. Если износ превышает норму, то подшипник бракуют. Интенсивность износа, связанная также с работой трения, определяет долговечность подшипника.

 

Расчет

Первый критерий расчёта требует удовлетворения следующего равенства: p ≤ [p], где [p] – табличное нормативное значение предельно допустимого среднего давления в подшипнике; P – расчётное значение среднего давления. Такая проверка отражает степень износостойкости подшипника. Другой критерий, требующий выполнения условия: P*v ≤ [p*v], где v – скорость скольжения, м/с, отражает тепловую напряжённость. Величины p и pv не отражают влияние целого ряда важнейших факторов (качество поверхности, степень износа и т.д.) на работоспособность объекта расчёта, что и заставляет инженеров сам расчёт относить к разряду приближённых. Значения [p] и [pv] приводятся в справочниках, так как являются среднестатистическими для разных видов подшипников. Момент силы трения вычисляется по формуле: Mt =(1/2)*f*l*d2, где f – табличный коэффициент трения, выбирается с учётом условий работы. Расчёт тепловыделения рассчитывается так: W=M*m*ώ= f*P*v, Здесь скорость v также подбирается по таблицам. Скорость, при которой возникает явление перехода граничного трения к полужидкостному, определяется по формуле Фогельполя: v1 = P/107*c*μ*V, где Р – нагрузка на подшипник, Н; µ – вязкость масла (динамическая), Н*с/м2; V = πd2l/4 – рабочий объем подшипника, м3; с – постоянный коэффициент, назначаемый в зависимости от материалов: - чугуны – серый 1…2; - антифрикционный 1,5…2,5; - для бронзы и баббита значения 2…3 и 2,5…4 соответственно. Верхние значения принимают для самоустанавливающихся подшипников. Выразив P через p, преобразуем формулу Фогельполя: v1 = P/1,5*108*c*μ Сопоставляя скорость скольжения v, коэффициент трения f, скорость скольжения v2 коэффициент трения f2, приведём формулу коэффициента трения в подшипнике: f≈ f1 – (v/v2)*(f1 – f2) Показатели без индекса соответствуют расчётному режиму, индекс 1 принадлежит режиму перехода от процесса граничного трения в состояние полужидкостного режима, индекс 2 присвоен показателям, принятым для перехода из полужидкостного в жидкостное трение. В свою очередь, коэффициент трения f2 определяется по формуле Фальца

 

 

Смазочные материалы

Кроме износа рабочих поверхностей повышенное трение может стать причиной сильного перегрева узла. Основным средством борьбы с трением наряду с выбором оптимального зазора, точным монтажом и отделкой трущихся поверхностей является смазка. Смазка для подшипников скольжения бывает разной, она может быть твёрдой или жидкой, газообразной или густой (консистентной). Уникальные механизмы работают даже с подшипниками на магнитной подушке, то есть роль смазки играет магнитное поле! Но чаще всего в технике для смазки подшипниковых узлов применяют минеральные масла в жидком состоянии. В качестве консистентных, также широко распространённых смазок применятся солидолы.

 

14. Подшипники качения

14.1 Достоинства: высокий кпд, малый расход смазки и малые габариты в осевом направлении, низкая стоимость при серийном производстве, высокая надежность и степень взаимозаменяемости.

Недостатки: пониженная долговечность при ударных нагрузках, рассеяние долговечности из-за неодинаковых зазоров и дефектов изготовления, большие радиальные размеры, шум при работе

14.2 Классификация

1). По направлению воспринимаемых нагрузок: радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорные.

2). По форме тел качения: шариковые и роликовые.

3). По числу рядов тел качения: одно, двух и четырехрядные.

4). По габаритным размерам (сериям): серия диаметров, серия ширин.

5). По способности компенсации перекосов: самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся.

14.3 Типы

В России производятся следующие десять типов подшипников:

0-радиальный шариковый

1-радиальный шариковый сферический

2-радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами

3- радиальный роликовый сферический с бочкообразными роликами

4-радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами (игольчатый)

5-радиальный роликовый с витыми роликами;

6- радиально-упорный шариковый;

7- радиально-упорный роликовый конический;

8-упорный или упорно-радиальный шариковый

9-упорный или упорно-радиальный роликовый

Включает в себя их полную характеристику. Маркировка подшипников, выпускаемых в России в диапазоне диаметров от 10 до 500 мм, состоит из основной и дополнительной.

 

----

7 6 4 3 2 1 5

 

1). Две цифры умноженные на пять = d внутреннего отверстия (за исключением диаметров 10, 12, 15, 17, 22, 28, 32 и 500 мм).

2). Серия по наружному диаметру (1- особо легкая, 2- легкая, 3- средняя, 4- тяжелая и т.д. до цифры 9).

3). Тип подшипника (0…9).

4). Цифры, обозначающие конструктивное исполнение.

5). Дополнительное обозначение конструктивного отличия,материалы деталей, смазочные материалы, требования по уровню вибрации.

6). Серия ширин (высот для упорных подшипников).

7). Класс точности и специальные технические требования. Проставляется класс точности (0, 6, 5, 4, 2): при переходе от 2 до 0 класса допуски увеличиваются в 5 раз, а стоимость снижается в 10раз. Могут проставляться дополнительные грубые классы точности (7 и 8 – ниже класса точности 0), а также группа радиального зазора (0, 1, 2…9), момент трения (1, 2…9) и категория подшипника (А, В, С) – в зависимости от технических требований.

В условном обозначении нули в маркировке, стоящие слева, не указывают. Например, подшипники 0-го класса точности, не имеющие конструктивных отличий от основного исполнения и при отсутствии специальных технических требований: 306, 7205 и т.д.

Две цифры, стоящие в основной маркировке справа и обозначающие диаметр отверстия, для диаметров от 10 до 17 мм означают: 00 – 10мм, 01 – 12мм, 02 – 15мм и 03 – 17мм. Диаметры отверстий 22, 28, 32 и 500 мм обозначают соответствующими цифрами и отделяют от цифр, обозначающих серию диаметров, косой чертой «/». Например, однорядный радиальный шарикоподшипник легкой серии 2, конструктивного исполнения 60 (с защитной шайбой) с диаметром отверстия 30 мм имеет маркировку 60206, а такой же подшипник с диаметром 32 мм – 602/32.