4. Приближенный расчет (проверка) радиального подшипника

Расчет производят по удельной нагрузке р в подшипнике и величине pν, в некоторой мере характеризующей износ последнего и нагрев.

Окружная скорость на шейке вала, м/с,

ν = πdn/ (1000·60),

где d - диаметр подшипника, мм; n - часто­та вращения шпинделя, мин^-1.

Удельная нагрузка в подшипнике, МПа,

p = P/dl ≤ [p],

где d и l - диаметр и длина подшипника, мм; Р- сила, действующая на подшипник, Н. Величина pν≤ [pν].

Для предварительного расчета подшип­ников, несущих при небольшой скорости умеренную нагрузку, можно допускаемые р и pv принимать по табл. 1.

Момент трения на шипе

M_т =0,5fPd = 0,5fpld².

Потеря мощности на трение в подшип­нике и соответствующее тепловыделение (в Вт)

А = Mτ^ω/1020 кВт ≈ fPν, Вт,

где M_τ - в Н·м; ω - в рад/с; Р - в Н; v - в м/с.

Коэффициенты трения f при слабой смазке для стали:

по серому чугуну и пластмассам 0,15-0,20

по антифрикционному чугуну, бронзе 0,10-0,15

по баббиту 0,06-0,10

по влажной резине 0,02-0,12

Для подшипников шпинделей, вращающих обрабатываемое изделие (напри­мер, токарных станков), расчетным случаем (при наибольших удельных нагрузках) обычно является обработка в патроне с предельными режимами, а для подшипника шпинделей тяжелых станков — обработка изделий максимальной массы.

Приведенные в табл. 2 величины уста­новлены практикой и в значительной мере условны. При высоких кромочных давле­ниях или недостаточной смазке указанные значения следует несколько снижать; при совершенной смазке и малых кромочных давлениях можно допускать более высокие значения [pv].

В современных станках окружные ско­рости на шейке вала доходят до 12м/с. Удельные нагрузки р в подшипниках валов и шпинделей станков, имеющих среднюю частоту вращения, обычно не превышают 3МПа, в подшипниках тихоходных валов при малых окружных скоростях (измеряе­мых долями м/с) удельные нагрузки иногда доходят до 10МПа.

1. Допускаемые [р] и [pv] для предварительного расчета подшипников

Температура подшипника зависит от ве­личины v²/Δ. При ее определении можно для упрощения расчета исходить из условия центрального расположения цапфы в под­шипнике. При таком предположении тем­пература подшипника (со смазкой без при­нудительного давления) может быть оцене­на по графику (рис. 1) в зависимости от величины v²/Δ, где Δ – диаметральный зазор в мм.

2. Допустимые режимы работы подшипников

Рис. 1. Коэффициент теплоотдачи К, отнесенный к единице площади проекции шейки вала; для подшипников, расположенных в коробках скоростей и обдуваемых, принято К = 837,3Вт/(м²·°С), для отдельно расположенныхподшипников К = 293,1Вт/(м²·°С)

Для шпиндельных подшипников нор­мальной точности можно принимать Δ = 0,015 … 0,020мм. Для подшипников пре­цизионных станков расчетные значения Δ несколько меньше.

Рабочая температура подшипников не должна превышать 75°С.

Для подшипников скольжения с прину­дительной подачей смазки (например, в шлифовальных станках) следует учитывать теплоотдачу в масло.

Конструктивные размеры бронзового или чугунного вкладыша (рис. 2) ориентировоч­но таковы:

H ≈ (1,1…1,3)S₁ + 5мм; h ≈ 0,5H;

S₁ ≈ 5ммдляd = 35 … 60мм;

S₁ = 7,5мм для d = 65 … 110мм;

S₁ = 10мм для d = 120 … 200мм.

Рис. 2. Конструктивные размеры вкладыша

Целесообразно брать l/d≥ 1. В практике l/d = 0,5 … 1,5. С увеличением d отношение l/dуменьшается: чем длиннее цапфа, тем вероятнее неравномерность распределения нагрузки по ее длине и повышение мест­ного износа вкладыша в его краях.

Под­шипник с l/d > 1 можно применять для увеличения жесткости валов, а также в опорах подшипников вертикальных валов, где обычно кромочные давления, вызывае­мые изгибом вала, менее опасны.

Ориентировочные значения l/d: в подъемных механизмах 1,2—2, в металлорежу­щих станках 1,1—2, в редукторах 0,8—1,2.

Закрепление подшипниковых втулок винтами приведено в табл. 5. Применение закрепительных штифтов для втулок дано в табл. 10.