MECHATRONIKA ÉS GÉPSZERKEZETTAN TANSZÉK GÉPELEMEK SEGÉDLET A GÖRDÜLŐCSAPÁGY BEÉPÍTÉS FELADATHOZ Az SKF honlapjának használata
A kezdő oldal:
A termékek kiválasztása:
A különböző típusú golyós- és gördülőcsapágyak kiválasztása:
Egysoros kúpgörgőscsapágy mérettáblázata:
Az egysoros kúpgörgőscsapágy jellemzői:
Az egysoros kúpgörgőscsapágy 3D modellje:
Számítási módok kiválasztása:
Méretezés élettartamra:
A kúpgörgős csapágyak erőhatásai:
Az ábrán látható gépkocsikerék ágyazását kell kúpgörgős csapágyazással megoldani.
Az alábbi adatok figyelembevételével: Kerékterhelés (nyugalmi állapotban): Q = 19000 N. Futókerék névleges átmérője: D = 1000 mm. Tengelycsap átmérők: d = 10; 45 mm. Kerék és útburkolat közötti súrlódási tényező: μ = 0,5. Csapágyközéppontok helyzetét meghatározó méretek: a = 80 mm, b = 60 mm, c = 140 mm. Forgási tényező: V = 1,2. A csapágyak „0” beépítésűek. A gépjármű feltételezett menetprogramja: Terh. szakas z
Futási idő q [%]
Kerületi sebesség v [m/s]
Fordulat üzemi szám din.tény. n [1/s] fü
1.
50
17,3
5,5
1,1
2.
48
14,1
4,5
1,3
3.
2
6,3
2,0
1,4
menet jellege egyenes irányban jó úton egyenes irányban rossz úton forduló és rossz úton
Az ágyazást az alábbi csapágyakkal tervezzük megvalósítani: Külső csapágy: I 30306 C = 48000 N C0 = 34000 N e = 0,31
Belső csapágy: II 30309 C = 91000 N C0 = 72000 N e = 0,35
Csapágyakra ható terhelések meghatározása: 1. Terhelési szakasz Radiális terhelések: b 19000 60 c 140 8143 N
FrI
Q
FrI
FrII FrII
a 19000 80 c 140 10857 N Q
Járulékos terhelések: e 0,31 YI 1,9 FrI YI
e 0,35 YII 1,7
8143 1,9
4286 N
FrII YII
10857 1,7
6386 N
Mivel FrI YI
FrII , YII
ezért a I. jelű csapágyat terheli az Fa járulékos erő (fordított egyenlőtlenség esetén a II. jelű venné fel). FrII YII
Fa
0,5
Fa
3193 N .
0,5 6386 ,
A terhelési tényezők: Fa / FrI
e
X 0, 4 Y 1,9
Fa / FrII X
1
Y
0
e
Egyenértékű terhelések: FI
X V FrI
FI FI
YFa
FII
X V FrII
YFa
0, 4 1, 2 8143 1,9 3193
FII
1 1, 2 10857
3909 6067 9976 N
FII
13028 N
Az üzemi dinamikus terhelés figyelembevételével az egyenértékű terhelések az 1. szakaszban: FI 1
fü1 FI
1,1 9976
FI 1 10974 N
FII 1
fü1 FII
1,1 13028
FII 1 14330 N
2. Terhelési szakasz A terhelési viszonyok megegyeznek az 1. szakaszéval, de a rosszabb útviszony miatt a dinamikus tényező nagyobb, emiatt a 2. szakasz egyenértékű terhelései: FI 2
f ü 2 FI
1,3 9976
FI 2
12970 N
FII 2
f ü 2 FII
1,3 13028
FII 2 16940 N
3. Terhelési szakasz A kanyarban fellépő centrifugális erő maximális értéke: Ka Q 0,5 19000 9500 N . Egy-egy csapágyra eső radiális terhelés, mely a centrifugális erő hatása miatt ébred: Fc
Ka
D 2 c
9500
1000 2 140
33930 N .
A példa ábráján látható, hogy az Fc erő a külső csapágyat felülről lefelé, a belső csapágyat alulról felfelé terheli (jobb kanyarnál). Ennek figyelembevételével a 3. szakasz radiális terhelése: FrI 3
Fc
FrI 1
FrII 3
Fc
FrII 1
FrI 3
33930 8143
FrII 3
33930 10857
FrI 3
25787 N
FrII 3
44787 N
A 3. szakaszban az egyenértékű terhelés meghatározásánál az axiális terhelést is figyelembe kell venni, FrI 3 YI
Mivel FrI 3 YI
FrII 3 , és YII
25787 13572 N 1,9
FrII 3 YII
44787 1,7
26345 N
Ka
FrII 3 YII
9500 0,5
FrI 3 YI
0,5 (26345 13572) ,
9500 6387 ,
ezért az axiális és járulékos erőt a II. jelű csapágy veszi fel. FaII 3
FaI 3
FaII 3
9500
0,5 FrI 3 , YI
Ka ahol FaI 3
0,5 25787 16286 N . 1,9
Az egyenértékű terhelések meghatározása: I. jelű csapágynál csak a radiális erőt kell figyelembe venni.
II. jelű csapágynál az axiális terhelést is meg kell vizsgálni. FaII 3 V FrII 3
Ezért:
16286 1, 2 44787
0,303 e
Tehát: X = 1, Y = 0
X = 1, Y = 0
FI
X V FrI 3
FII
X V FrII 3
FI
1 1, 2 25787
FI
1 1, 2 44787
FI
30944 N
FI
53744 N
Az üzemi dinamikus tényező figyelembevételével a 3. szakasz egyenértékű terhelése: FI 3
fü 3 FI
FI 3
43322 N
1, 4 30944
FII 3
fü 3 FII
FII 3
75242 N
1, 4 53744
Az átlagos egyenértékű terhelés kiszámításához az egyes időszakokban megtett fordulatok számát 100 secundum összidővel számítjuk ki. N1 100 q1 n1 100 0,5 5,5 275 fordulat , N 2 100 q2 n2 100 0, 48 4,5 216 fordulat , N3 100 q3 n3 100 0,02 2,0 4 fordulat .
Az átlagos egyenértékű terhelés: 3
F
3
F1 N1
3
F2 N 2 N
3
F3 N3
[N] .
I. jelű csapágy Terh. szakasz 1. 2. 3. FI
3
1159 1012 495
Fi [N] 10974 12970 43322
3
2,34 1012
Terh. szakasz 1. 2. 3.
Fi [N] 14330 16940 75242
Ni [ford] 275 216 4
Fi3 [N3] 1,32∙1012 2,18∙1012 81,3∙1012
Fi3∙ Ni [N3∙ford] 363∙1012 471∙1012 325∙1012
Fi3 [N3] 2,94∙1012 4,86∙1012 426∙1012
Fi3∙ Ni [N3∙ford] 8,08∙1014 10,5∙1014 17,04∙1014
13280 N .
II. jelű csapágy
FII FII
3,559 105 495 19300 N . 3
3
7,19 1012
Ni [ford] 275 216 4
1,93 104 N ,
A csapágyak névleges élettartama:
LI
CI FI
10 3
LII
LI LI
10 3
10
10
48000 3 13280 72, 46 mill.ford
CII FII
LII LII
91000 3 19300 175 mill.ford
Az élettartam megtett kilométerekben:
LkmI LkmI LkmI
D LI 1000 1 72, 46 106 103 228 103 km
LkmII LkmII LkmII
D LII 1000 1 175 106 10 549 103 km
Az I. jelű csapágy megfelelő, de a II. jelű túlméretezett. A legkedvezőtlenebb üzem a II. jelű csapágynál fordul elő, ezért ellenőrizni kell statikus terhelésre is (lásd 4.2 részben az 1. példát).
Statikus terhelésű csapágy kiválasztás és ellenőrzés Gépjárműkerék csapágyazás (kúpgörgős) ellenőrzése. Az 4.1.4 részben szereplő 4. példa II-es csapágya túlméretezett, de ezt terheli a legkedvezőtlenebb hatás, ezért statikus terhelésre is ellenőrizendő. Statikus egyenértékű terhelés kúpgörgős csapágynál: F0 = 0,5∙Fr + Y0∙Fa . ahol: Fr
FrII 3
44787 N ,
Fa
FaII 3 16286 N ,
Y0
0,9 ,
F0
0,5 44787 0,9 16286 37051 N .
Mivel F0
