Návrh a kontrola valivých ložisek

Valivá ložiska ložiska Valivá

Návrh a kontrola valivých ložisek

11. cvičení Michal Vaverka, Ústav konstruování FSI VUT


Typy valivých ložisek Podle typu valivých tělísek:

Podle počtu řad:

• • • • • •

• • •

Kuličková Kuličková s kosoúhlým stykem Válečková Soudečková Kuželíková Jehlová

Jednořadá Dvouřadá Víceřadá

Podle směru dominantních přenášených sil: • •

Axiální Radiální

2

Některé typy valivých ložisek


Soudečkové

Jehlové

Válečkové

Kuželíkové radiální Kuželíkové axiální

Kuličkové s kosoúhlým stykem

3

Typy valivých ložisek


jednořadá

dvouřadá

čtyřřadá

4


Názvosloví

Kuličková ložiska

Kuželíková ložiska 5

Trvanlivost a únosnost ložisek


Základní trvanlivost L10 Počet otáček nebo provozních hodin, které dosáhne nebo překročí 90 % ložisek z dané skupiny než dojde k MS (kontaktní únava, pitting). Střední trvanlivost je přibližně 5 × větší než základní trvanlivost Křivka rozptylu (hustota pravděpodobnosti má Weibullovo rozdělení).

Základní dynamická únosnost C10 Největší neproměnné zatížení valivého ložiska, při kterém nejméně 90 % ložisek ze skupiny dosáhne základní trvanlivosti L10 = 106 otáček. Je uváděna v katalogu ložisek výrobcem Jde o čistě radiální zatížení u radiálních ložisek a axiální zatížení u axiálních ložisek. Kombinaci radiálního a axiálního zatížení musíme přepočítat na ekvivalentní dynamické zatížení.

6

Základní rovnice trvanlivosti Trvanlivost valivého ložiska klesá nepřímoúměrně s třetí mocninou jeho zatížení. Novější studie ukázaly, že tato hodnota exponentu platí jen pro ložiska s bodovým stykem, zatímco pro ložiska s čárovým stykem je 10/3.


F ⋅ L1 a = kon st .

F1 ⋅ L11 a = F2 ⋅ L12 a jestliže F1 = C10 a L1 = L10 C10 ⋅ L110a = F ⋅ L1 a a

⎛C ⎞ ⎛C ⎞ L = L10 ⋅ ⎜ 10 ⎟ = 106 ⋅ ⎜ 10 ⎟ ⎝ F ⎠ ⎝ F ⎠ Kontrola: a = 3 kuličková (s bodovým stykem) a = 10/3 kuličková (s čárovým stykem)

Návrh:

a

a

⎛C ⎞ Lot = ⎜ 10 ⎟ .106 ⎝ F ⎠ ⎛L ⎞ C10 = F .⎜ ot6 ⎟ ⎝ 10 ⎠

1 a

7

Trvanlivost ložisek


Základní trvanlivost L10

8


Příklad 12/1 Na obrázku v části (a) je zobrazen šnekový hřídel přenášející výkon 1000 W při 300 otáčkách / min. Z podmínek statické rovnováhy byly zjištěny složky stykových výslednic, které jsou zobrazeny na obrázku v části (b). V místě A má být kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem zatížené silou o velikosti 2469 N. Ložisko B je zatíženo pouze radiálním zatížením a může být použito válečkové ložisko. Stroj bude v provozu 5 až 8 hodin denně po dobu deseti let. Navrhněte vhodná ložiska. Použijte provozní součinitel 1,3. Vycházejte ze základní rovnice trvanlivosti.

9

10



Ekvivalentní dynamické zatížení

11


Ekvivalentní dynamické zatížení

12

Postup iteračního návrhu ložiska 1. Předpokládáme, že poměr Fa / Fr > e (parametr e zatím neznáme)


2. Vybereme startovní hodnoty X a Y (např. hodnoty v prostředním řádku) a vypočteme ekvivalentní dynamické zatížení Fe 3. Vypočteme základní dynamickou únosnost C10 4. Vybereme ložisko a poznamenáme si jeho základní statickou únosnost C0 5. Podle poměru Fa / Co určíme hodnotu e 6. Podle hodnoty e a podle toho, zda je poměr axiální a radiální síly Fa / V.Fr menší nebo větší jak e, určíme novou hodnotu X a Y 7. Vypočteme ekvivalentní dynamické zatížení Fe 8. Vypočteme základní dynamickou únosnost C10 9. Vybereme ložisko - pokud jsme vybrali stejné ložisko jako v předchozí iteraci, výpočet končí 10. Jestliže bylo nutné vybrat jiné ložisko, poznamenáme si jeho základní statickou únosnost C0 a vracíme se zpět na bod 5.

13

14



Příklad 12/2 Předlohový hřídel je uložen ve dvou kuželíkových ložiskách, která jsou smontována do "X". Radiální zatížení ložiska A na hřídeli vlevo je 2491 N a radiální zatížení ložiska na B na hřídeli vpravo je 4871 N. Vnější axiální síla má velikost 2000 N, smysl jejího působení je od ložiska B k ložisku A (doleva). Mazivo má kinematickou viskozitu 100 mm2/s při 40°C. Provozní teplota je 60°C. Otáčky hřídele jsou 400 ot./min. Požadovaná trvanlivost je 20 000 hodin. Zkontrolujte trvanlivost ložisek Timken 32305 z katalogu na obrázku 11-15. Použijte provozní součinitel 1,4. Vycházejte z modifikované rovnice trvanlivosti.

15


Kuželíková ložiska

A

16

Postup iteračního návrhu kuželíkových ložisek 1. Určíme znaménko axiální síly podle smyslu jejího působení 2. Podle způsobu sestavení ložisek do „O“ nebo do „X“ určíme hodnotu m


3. Hodnotu K-faktorů v první iteraci u obou ložisek volíme např. KA=1,5 a KB=1,5 4. Testujeme nerovnost v prvním sloupci tabulky, pokud je levá strana nerovnice větší jak pravá dále postupujeme podle spodního dvouřádku, v opačném případě podle horního dvouřádku 5. V druhém sloupci tabulky spočítáme celkové axiální zatížení obou kuželíkových ložisek, do něhož zahrnujeme jak vnější axiální sílu, tak přídavnou sílu od naklopení valivého tělíska 6. V třetím sloupci vypočteme ekvivalentní dynamické zatížení obou ložisek PA a PB 7. Vypočteme základní dynamickou únosnost obou ložisek C90A a C90B 8. Vybereme ložiska A a B – opíšeme si jejich K – faktory 9. Opakujeme kroky 4 až 8 s novými hodnotami K - faktorů (znovu projedeme celou tabulku) 10. Pokud můžeme vybrat stejná ložiska jako v předchozí iteraci, výpočet končí. Jestliže bylo nutné vybrat jiná ložiska, vracíme se na bod 4 a znovu projedeme celou tabulku s novými K - faktory 17


K-faktor u kuželíkových ložisek

18


Základní dynamická únosnost C90

19

20


21


22


23


24


25


26



Příklad 12/3 Na obrázku je schematicky znázorněn předlohový hřídel, na kterém jsou dvě řemenice. Řemenice jsou zatíženy tahovými silami od řemenů. Pro řemenici A uvažujeme, že tahová síla v ochablé větvi řemene je 15 % tahové síly v napnuté větvi řemene. Hřídel má být uložen v ložiskách O a E. Otáčky hřídele: 2000 ot/min.Požadovaná trvanlivost ložisek je 60 000 hodin. Z katalogu SKF bylo zvoleno jednořadé kuličkové ložisko 61804. Průměr hřídele pod ložisky má být 20 mm. Zkontrolujte trvanlivost ložisek.

27

28


Návrh a kontrola valivých ložisek

Recommend Documents