Перейти к основному содержанию

Динамическая эквивалентная осевая нагрузка

[b]РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ[/b]

Динамической эквивалентной осевой нагрузкой (Ра)называется постоян­ная центральная осевая нагрузка, под воздействием которой подшипник будет иметь такой же ресурс, как и в условиях действительного нагружения.

Динамическая эквивалентная осевая нагрузка (Ра) для шариковых упорно-радиальных подшипников с углом контакта α ≠ 90° при постоянных радиаль­ной и осевой нагрузках равна:

Pr=(XVFr + YFa)KσKT

Шариковые упорные подшипники с углом контакта α = 90° могут восприни­мать только осевые нагрузки. Динамическая эквивалентная нагрузка для этих подшипников равна:

Pr= Fr Кσ Кт

В ряде случаев трудно осуществить точный расчет нагружения подшип­ников. Например, буксы подвижного состава транспортных средств воспри­нимают не только нагрузку от силы веса вагона, которую легко вычислить. В процессе движения на разных скоростях подшипники воспринимают ударную нагрузку на стыках рельсов, при прохождении стрелок, инерционные нагрузки на поворотах и от экстренного торможения. Если точный расчет этих факторов невозможен, то прибегают к использованию опыта о работе ранее созданных машин. На основе анализа их работы выведен так называемый коэффициент нагружения Кσ. Для спокойных нагрузок без толчков в таких механизмах, как маломощные кинематические редукторы и приводы, ролики ленточных кон­вейеров, талей, кошек, ручных лебедок, приводов управления и других по­добных механизмов, величина коэффициента нагружения Кσ = 1. Такое же значение этого коэффициента применяют, если есть убежденность в точном соответствии расчетных значений нагрузки с фактическими значениями.

В Таблице приведены рекомендуемые значения коэффициента нагруже­ния Кσ.

После расчета эквивалентной нагрузки (Рr, Рa), базового расчетного ресурса (L10) рассчитывают базовую динамическую грузоподъемность и по каталогу вы­бирают требуемый типоразмер подшипника.

Результирующую нагрузку, действующую на подшипник, можно довольно точно определить по законам механики, если известны внешние силы. Напри­мер, нагрузки, передаваемые на валы деталями машин, рассчитывают как ре­акции опор по уравнениям статики для балки. Вал рассматривают как простую двухопорную балку с подшипниками в опорах.

Используя уравнение моментов и суммы действующих на балку сил, опре­деляют реакции опор, которые, будучи взяты с обратным знаком, представля­ют собой нагрузку на подшипник. Нагрузку могут создавать силы веса, который несет подшипник; силы, возникающие при передаче мощностей зубчатыми и ременными передачами; силы резания в металлообрабатывающих станках; инерционные силы, ударные нагрузки и т.д. Результирующую нагрузку на под­шипник F, направленную под любым углом к оси вращения подшипника, мож­но разложить на радиальную (Fr) и осевую (Fa) составляющие.

Иногда величину этой нагрузки определить довольно трудно из-за много­образия силовых факторов и случайного воздействия сил. Поэтому любые математические методы пригодны для вычисления. Для практических расчетов можно рекомендовать определенные апробированные методы подсчета ре­зультирующей силы F.

Если нагрузка на подшипник меняется от Рmin до Рmах по линейному закону, то значение F можно определить как:

F = (Рmin +2 Рmах)/3

Если режим работы имеет переменный характер, тоесть в течение времени t1 при частоте вращения n1 действует нагрузка F1, в течение времени t2 при ча­стоте вращения n2 действует нагрузка F2 и т.д., то значение F определяют как:

F=((n1t1F1p + n2t2F2p + …..+ nitiFip)/( n1t1 + n2t2+ …..+ niti))1/p

где:

p = 3 для шариковых подшипников,

р = 10/3 для роликовых подшипников.
[u]Таблица:[/u] Значение коэффициента нагружения Кσ в зависимости от вида нагружения и области применения подшипников

[b]Вид нагружения[/b]

[b][i]Кσ[/i][/b]

[b]Область применения[/b]

Спокойная нагрузка (без толчков)

1,0

Маломощные кинематические редукторы и приводы. Ролики ленточных конвейеров. Механизмы ручных кранов и блоков. Тали, кошки, ручные лебедки. Приводы управления.
Легкие толчки;
кратковременные перегрузки до 125% номинальной (расчетной)нагрузки

1,0-1,2

Прецизионные зубчатые передачи. Металлорежущие станции (кроме строгальных, долбежных и шлифовальных). Гироскопы. Механизмы подъема кранов. Электротали и монорельсовые тележки. Лебедки с механическим приводом. Электродвигатели малой и средней мощности. Легкие вентиляторы и воздуходувки.
Умеренные толчки; вибрационная нагрузка; кратковременные перегрузки до 150% номинальной (расчетной)нагрузки

1,2-1,5

Зубчатые передачи. Редукторы всех типов. Буксы рельсового подвижного состава. Механизмы передвижения крановых тележек. Механизмы поворота кранов, а также изменения вылета стрелы. Шпиндели шлифовальных станков. Электрошпиндели. Колеса легковых автомобилей, автобусов, мотоциклов, мотороллеров. Сельскохозяйственные машины.
То же в условиях повышенной надежности

1,5-1,8

Центрифуги и сепараторы. Буксы и тяговые двигатели электровозов. Механизмы передвижения кранов. Колеса грузовых машин, тракторов, тягачей, локомотивов, кранов и дорожных машин. Мощные электрические машины. Энергетическое оборудование.
Нагрузки со значительными толчками и вибрациями; кратковременные перегрузки до 200% номинальной (расчетной)нагрузки

1,8-2,5

Зубчатые колеса. Дробилки и копры. Кривошипно-шатунные механизмы. Шаровые и ударные мельницы. Валки прокатных станов. Мощные вентиляторы и эксгаустеры.
Нагрузки с сильными ударами и кратковременные перегрузки до 300% номинальной (расчетной)нагрузки

2,5-3,0

Тяжелые ковочные машины. Лесопильные рамы. Холодильное оборудование. Рабочие роликовые конвейеры крупносортных станов, блюмингов и слябингов. Молотковые мельницы, дробилки.

Определение средних значений нагрузки по изложенным выше зависи­мостям справедливо не только для радиальной, но и для любой нагрузки с постоянным направлением действия относительно радиальной плоско­сти подшипника. Для радиальных подшипников рассчитывают радиально действующую нагрузку, а для упорных - нагрузку, направленную по оси подшипника. Если же вызванная нагрузкой сила приложена под углом к радиальной плоскости подшипника, то вычисляют радиальную и осевую составляющие нагрузки. Эквивалентную нагрузку (радиальную для ради­альных подшипников и осевую для упорных) рассчитывают с учетом этих составляющих.

Если подшипник подвергается воздействию вращающейся нагрузки, то ве­личина вращающейся силы определяется как:

F=mrω2,

где:

m - масса вращающегося тела, кг;

r- расстояние от оси подшипника до центра тяжести тела вращения, м;

ω - угловая скорость вращающегося тела, рад/с

Последние новости