Расчет оси опорного ролика на прочность

2.1.2.2 Расчет оси опорного ролика на прочность

Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов показана на рисунке 11.

Горизонтальная составляющая реакция от рельса R_н, кН;

 (9)

Изгибающий момент М^y_н от горизонтальной составляющей реакция от рельса, кН/м;

 (10)

Условие прочности на изгиб в опасном сечении:

, (11)

где - [σ] – допускаемое напряжение, МПа (для стали 45 [σ]=200 МПа); W– момент сопротивления изгибу в круглом сечении, м³ ;

, (12)

где d- диаметр оси, м;

Из формулы (10);

, (13)

.

Принято; d=45 мм.

Рисунок – 11 Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов

2.1.3 Выбор подшипников

Радиально-упорные шарикоподшипники предназначены для восприятия радиальных и осевых нагрузок. Их способность воспринимать осевую нагрузку зависит от угла контакта, представляющего собой угол между плоскостью центров шариков и прямой, проходящей через центр шарика и точку касания шарика с дорожкой качения. С увеличением угла контакта осевая грузоподъемность возрастает вследствие уменьшение радиальной. По скоростным характеристикам радиально-упорные подшипники не уступают радиальным однорядным.

Увеличение угла контакта приводит к снижению допускаемых частот вращения и увеличению воспринимаемой подшипниками односторонней осевой нагрузки.

Подшипники устанавливают на жестких двухопорных валах с небольшим расстоянием между опорами, а также в узлах, где требуется регулирование зазора в подшипниках при монтаже или в процессе эксплуатации.

Однорядный радиально – упорный шарикоподшипник воспринимает радиальную и осевую нагрузку, причем осевую нагрузку – только в одном направлении; радиально – упорный шарикоподшипник устанавливается напротив второго подшипника, который воспринимает нагрузку в противоположном направлении. Радиально – упорные шарикоподшипники – неразъемные. Они пригодны для высоких частот вращения. Способность к самоустановке очень мала.

Сепараторы: Большая часть радиально – упорных шарикоподшипников имеют массивный сепаратор с окнами из стеклонаполненного полиамида. Они подходят для длительных температурных воздействий до 120 о С. При смазке содержащиеся в масле присадки могут привести к сокращению срока службы сепаратора. Старое масло в условиях высоких температур также может снизить долговечность сепаратора, поэтому необходимо соблюдать сроки замены масла. Подшипники в универсальном исполнении для комплектного монтажа.

Эти подшипники специально выпускаются приспособленными для установки в произвольном порядке, с единственным условием – они должны монтироваться вплотную друг к другу; при этом достигается предписанное значение внутреннего осевого зазора или равномерное распределение нагрузки без применения прокладок или других подобных приспособлений.

Перекос: Однорядные радиально – упорные шарикоподшипники обладают ограниченной способностью компенсировать несоосность. При перекосах шум и вибрации подшипника заметно возрастают.

Внутренний зазор:

Внутренний зазор в однорядном радиально – упорном шарикоподшипнике устанавливается только после монтажа подшипника и зависит от расположения его относительно второго подшипника, при котором в узле организуется фиксация подшипника в противоположном направлении.

Минимальная нагрузка:

Для того, чтобы подшипник работал удовлетворительно, он всегда должен быть под определенной минимальной нагрузкой. Это особенно важно, когда подшипники работают при высоких скоростях, когда силы инерции шариков и сепаратора, а также трение в смазочном материале могут оказывать отрицательное воздействие на условия качения в подшипнике и вызвать проскальзывание шариков по дорожке качения.

Выбор подшипника на роликовых опорах производится по допустимой радиальной силе и динамической грузоподъемности.

Рисунок 12 – Расчетная схема радиального однорядного шарикоподшипника

Для радиально-упорных шарикоподшипников осевая составляющая:

. (14)

где осевая составляющая; е – коэффициент осевого нагружения, [3];  радиальная нагрузка, кН.

кН

Динамическая грузоподъемность:

 (15)

где: - динамическая грузоподъемность; - масса щебня в ёмкости, =460кг; -масса ёмкости для щебня, =130кг; - масса рамы продольного перемещения, =65кг; ;- количество подшипников, =18 шт.

Выбран подшипник 106206 по ГОСТ 8338-75.

Рисунок 13 – Схема радиального однорядного шарикоподшипника

Размеры выбранного подшипника сведены в таблицу 1

Таблица 1 - Характеристики радиального однорядного шарикоподшипника