3.13 Расчет потерь на трение в подшипниках качения валов
Сопротивление вращению в подшипниках качения складываются из следующих составляющих:
а) гистерезисные потери при циклической упругой деформации сжатия материала тел качения и беговых дорожек в точках контакта;
б) проскальзывание тел качения относительно беговых дорожек, вызванное сдвиговой деформацией материала в точках контакта;
в) скольжение тел качения относительно беговых дорожек при нарушении качения в результате сдвигов и перекосов обойм подшипника под нагрузкой;
г) трение тел качения о сепаратор и (в подшипниках с центрированным сепаратором) трение сепаратора об обоймы;
д) выдавливание и вязкий сдвиг масла в точках контакта;
е) завихрение и разбрызгивание смазочного материала смазочного масла, соприкасающегося с подшипником.
Основными потерями в подшипниках являются потери на трение, которые определяются моментом трения /12/.
Момент трения в подшипниках рекомендуется определять по следующей формуле:
(3.58)
где М0 – момент трения холостого хода, зависящий от типа подшипника и условий его работы;
М1 – момент трения зависящий от нагрузки.
Момент трения холостого хода, зависящий от типа подшипника и условий его работы М0, Н.мм, рассчитывается по формуле:
(3.59)
где f0 – табличный коэффициент, полученный в результате экспериментальных исследований различных типов подшипников при различных типах систем смазывания;
n – кинематическая вязкость масла, мм2/с;
n – частота вращения вала, мин –1;
Dср. – средний диаметр подшипника, мм.
Момент трения зависящий от нагрузки М1, Н.м, рассчитывается по формуле:
, (3.60)
где f1 – коэффициент, зависящий от типа подшипника;
g1 – коэффициент, зависящий от соотношения радиальной и осевой нагрузок;
Р0 – эквивалентная статическая нагрузка, Н.
Потеря мощности, обусловленная потерями на трение в подшипнике Ртр, Вт, определяется по формуле:
, (3.61)
где n – частота вращения вала, мин –1.
Расчет потерь на трение в подшипниках выполнен с использованием программы «SIRIUS 2».
Результаты расчета находятся в приложении Е.
3.14 Расчет теплового баланса опор качения
Уравнение теплового баланса при установившемся режиме работы под-шипника имеет следующий вид /15/:
W = W1 + W2, (3.62)
где W – тепловыделение в подшипнике, Вт;
W1 – количество тепла, переносимого смазкой, Вт;
W2 – количество тепла, отводимого корпусом подшипника во внешнюю среду, Вт.
Количество тепла, переносимого смазкой W1, Вт, вычисляется по формуле:
W1 = c×Q×(t2 – t1), (3.63)
где с – удельная объемная теплоемкость масла, Дж/м3×°C;
t1 и t2 – температура смазки на входе и выходе из подшипника;
Q – расход масла, м3/с.
Количество тепла, отводимого корпусом подшипника во внешнюю среду W2, Вт, вычисляется по формуле:
W2 = k×F×(tм – tв), (3.64)
где F – свободная поверхность подшипникового узла, м2;
k – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2×°С;
tм – средняя температура масла в нагруженной зоне;
tв – температура окружающего воздуха.
Теплообразование в подшипнике W, Вт, определяется мощностью расходуемой на трение:
W = Pтр., (3.65)
Из приведенных формул следует, что необходимое для отвода тепла количество жидкого масла Q, л/мин, определяется по формуле:
. (3.66)
Расчет теплового баланса опор выполнен с использованием программы «SIRIUS 2». Результаты расчета находятся в приложении Ж.
3.15 Выбор и обоснование посадок
Выбор посадок подшипников качения
При назначении полей допусков для посадок вала под внутреннее кольцо и отверстия корпуса под наружное кольцо подшипников качения необходимо учитывать:
а) вращается вал (внутреннее кольцо) или корпус;
б) вид нагрузки;
в) режим работы;
г) тип и размеры подшипников;
д) класс точности подшипника;
е) скорость вращающегося кольца;
ж) условия монтажа и эксплуатации и т.п.
В соответствии с указанными условиями, для посадки на вал шариковых радиальных подшипников класса точности L0, циркуляционном нагружении (вращающийся вал) и нормальном режиме работы, выбирается поле допуска k6. Для посадки подшипников в корпус выбирается поле допуска Н7.
Выбор посадок шлицевых соединений
Для неподвижных прямобочных шлицевых соединений:
а) в качестве посадки по диаметру при центрировании по наружному диаметру выбирается посадка F10/h9;
б) в качестве посадки по ширине шлица выбирается посадка D9/e8.
Для подвижных прямобочных шлицевых соединений:
а) в качестве посадки по диаметру при центрировании по наружному диаметру выбирается посадка F10/h9;
б) в качестве посадки по ширине шлица выбирается посадка D9/f8.
Выбор посадок шпоночных соединений
Для подвижных шпоночных соединений выбирается посадка H7/h6.
Для неподвижных шпоночных соединений выбирается переходная посадка H7/p6.
Для посадки призматических шпонок в вал использована посадка N9/h9.
0 комментариев