Розрахунок підшипників

В опорах валів коробок швидкостей металорізальних верстатів в основному застосовуються підшипники кочення.

Їх застосування визначається тим, що вони зменшують сили тертя, тим самим забезпечують надійну роботу, і мають порівняно невелику вартість.

При виборі типу підшипника необхідно враховувати:

1. Величину і напрям навантаження.

2. Характер дії зовнішнього навантаження (постійне, змінне, ударне).

3. Частота обертання рухомого кільця.

4. Необхідну довговічність.

5. Умови експлуатації (температура, змащення і т.п.).

Вибір потрібного розміру підшипника визначається за коефіцієнтом працездатності

,

де – приведене максимальне навантаження, що визначається залежно від типу підшипника:

1. Для однорядних радіальних шарикопідшипників при:

а) А ≤ 0, 25R; Q = R,

б) А > 0, 25R; Q = 0, 75R + A.

2. Для радіально-упорних шарикопідшипників при:

а) А ≤ 0, 6R; Q = R,

б) А > 0, 6R; Q = 0, 55R + 0, 75A.

3. Для нормальних конічних роликопідшипників при:

а) А ≤ 0, 3R; Q = R,

б) А > 0, 3R; Q = 0, 6R + (1, 4¸ 1, 55)A,

де R i A – найбільше радіальне та осьове навантаження, що діють на підшипник;

n – частота обертання вала, що відповідає ;

Т – довговічність підшипника в годинах, що приймається, як правило, в межах Т = 5000¸ 10000 год;

К_К – кінематичний коефіцієнт, що вводиться в розрахунок при обертанні зовнішнього кільця підшипника:

для сферичних підшипників К_К = 1, 1,

для всіх інших К_К = 1, 35.

К_Д – коефіцієнт динамічності, що враховує характер навантаження для шпиндельних підшипників фрезерних верстатів К_Д = 1, 75...2, для шпинделів підшипників токарних, револьверних, свердлильних, розточних і шліфувальних К_Д = 1, 5, для підшипників валів коробок швидкостей

,

де – швидкісний коефіцієнт, що визначається при розрахунку зубчастих передач.

За визначеним значенням коефіцієнта працездатності вибирають тип підшипника.

Шпиндельні підшипники, крім того, повинні забезпечувати точність обертання шпинделя.

Розрахунок на точність шпиндельних підшипників зводиться до визначення допустимого биття встановлюваних підшипників в опорах залежно від допустимого биття переднього кінця шпинделя.

В першому наближенні потрібна точність підшипника може бути визначена із геометричних співвідношень, що показані на рис. 24,

Рисунок 24 – Схема до розрахунку підшипників на точність

де C₁ і C₂ – величина радіального биття переднього і заднього підшипників;

Δ – радіальне биття переднього кінця шпинделя, яке обмежується ;

– допустиме биття переднього кінця шпинделя (див. розрахунок шпинделів);

l₁ i l₂ – лінійні розміри шпинделя.

При розрахунку вибирають клас точності переднього (або заднього) підшипника і, знаючи його радіальне биття, розраховують радіальне биття заднього (переднього) підшипника за формулами:

 

для переднього підшипника

,

для заднього підшипника

,

де k₁ і k₂ – коефіцієнти, що враховують кількість підшипників, встановлених, відповідно, в передній і задній опорах.

При встановленні:

а) двох підшипників в опорі k ₁ = k ₂ = 0, 71,

б) по одному підшипнику в опорі k ₁ = k ₂ = 1, 0,

.

За визначеним биттям підбирають підшипник відповідного класу точності.

ГОСТ 520 передбачає такі класи точності підшипників кочення:

0 – нормальний;

6 – підвищенний;

5 – високий;

4 – прецизійний (особливо високий);

2 – надпрецизійний (надзвичайно високий).

Радіальне биття залежно від класу точності наводиться в табл.10, мм.

Оскільки на точність обертання шпинделя значно впливає передній підшипник, то при виборі типа підшипника, як правило, передній підшипник приймають на 1–2 класи вищим точності заднього підшипника.

При виборі класу точності підшипника необхідно приймати оптимальне його значення, оскільки завищення класу точності підшипника приводить до суттєвого підвищення вартості підшипникового вузла.

Нижче наведена порівняльна вартість підшипників.

Клас точності 0 6 5 4 2

Відносна вартість 1 1, 3 2 4 10

Таблиця 10

Номінальний діаметр валу в мм	Клас точності
більше	до
–		0, 013	0, 010	0, 010	0, 005	0, 003
		0, 015	0, 012	0, 010	0, 005	0, 003
		0, 020	0, 016	0, 012	0, 006	0, 004
		0, 025	0, 020	0, 014	0, 007	0, 005
		0, 030	0, 024	0, 016	0, 008	0, 006